探討電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制及安全保護(hù)

1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制原理
電力拖動(dòng)是指在電動(dòng)機(jī)作用下驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備，而電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制是指在某技術(shù)作用下實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備。就電力拖動(dòng)系統(tǒng)而言，電動(dòng)機(jī)自身具有多種反饋，比如，速度反饋、頻率反饋，其中的控制部分便是電氣保護(hù)，體現(xiàn)在多個(gè)方面，比如，電流保護(hù)、短路保護(hù)、熱保護(hù)，啟動(dòng)連鎖、安全保護(hù)等順利實(shí)現(xiàn)離不開計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作用下，電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制需要經(jīng)過多個(gè)步驟才能順利實(shí)現(xiàn)，比如，編程、邏輯計(jì)算，使用者可以將相關(guān)儀器、測(cè)試系統(tǒng)相互連接，利于進(jìn)行一系列操作。在不同工藝條件作用下，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的控制要求并不相同，但并沒有實(shí)質(zhì)上的區(qū)別，在信號(hào)輸入輸出作用下，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，便能實(shí)現(xiàn)集中控制，輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)并不單一，比如，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)、熱故障信號(hào)，而輸出信號(hào)也體現(xiàn)在多個(gè)方面，比如，變頻調(diào)節(jié)信號(hào)。簡(jiǎn)單來說，電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制原理就是在電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中，計(jì)算機(jī)是其集中控制中心，輸入、輸出信號(hào)基礎(chǔ)上，下達(dá)或者執(zhí)行一系列指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)
(1) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)原則。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)、功能等，客觀分析一系列影響因素，堅(jiān)持相關(guān)設(shè)計(jì)原則，科學(xué)設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，最大化提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)性能。設(shè)計(jì)人員要堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單化原則，對(duì)比、分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，選出最佳設(shè)計(jì)方案，確保設(shè)計(jì)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。設(shè)計(jì)人員要堅(jiān)持“安全、穩(wěn)定、可靠”原則，準(zhǔn)確把握電器、觸頭具體數(shù)量，采取針對(duì)性措施優(yōu)化設(shè)計(jì)線路，科學(xué)選擇系統(tǒng)構(gòu)件，最大化提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)整體性能。
(2) 明確設(shè)計(jì)方案。從某種角度來說，電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)離不開合理化的設(shè)計(jì)方案，要具有較好的可行性、正確性。設(shè)計(jì)人員必須堅(jiān)持具體問題具體分析的原則，從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合各方面情況，運(yùn)動(dòng)要求、零部件具體加工精密度等，制定“科學(xué)、合理”的設(shè)計(jì)方案，科學(xué)選擇電動(dòng)機(jī)，明確傳動(dòng)方式、運(yùn)行形式等，科學(xué)設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)硬軟件。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要多層次優(yōu)化拖動(dòng)形式，巧妙利用直流以及集中拖動(dòng)形式，準(zhǔn)確把握應(yīng)用其中的電動(dòng)機(jī)總數(shù)量、各方面參數(shù)。
(3) 科學(xué)選擇電動(dòng)機(jī)。在確定好設(shè)計(jì)方案之后，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體要求，科學(xué)選擇應(yīng)用其中的電動(dòng)機(jī)，比如，類型、結(jié)構(gòu)形式、額定電壓。所選擇的電動(dòng)機(jī)要符合機(jī)械生產(chǎn)具體要求，設(shè)計(jì)人員要客觀分析電動(dòng)機(jī)發(fā)熱情況、啟動(dòng)能力等，明確電動(dòng)機(jī)功率，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)校驗(yàn)，明確電動(dòng)機(jī)額定功率、容量。設(shè)計(jì)人員要綜合考慮電動(dòng)機(jī)在機(jī)械生產(chǎn)方面的具體要求，明確電動(dòng)機(jī)類型，如果生產(chǎn)機(jī)械功率以及調(diào)度范圍都比較大，則要采用直流電動(dòng)機(jī)，如果想要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，維護(hù)難度和造價(jià)較低，則要采用交流電動(dòng)機(jī)。所選擇的電動(dòng)機(jī)電壓的“等級(jí)、頻率、相數(shù)”要和供電電網(wǎng)電壓相同，確保所選擇的電動(dòng)機(jī)能夠滿足各方面條件。
(4) 電器控制線設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)具體生產(chǎn)要求，比如，生產(chǎn)機(jī)械要求、電器控制線路要求，準(zhǔn)確把握電力拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性，盡可能選擇常見線路，把握好電器數(shù)量，科學(xué)縮短連接導(dǎo)線長(zhǎng)度，最大化減少電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的通電線路，采用適宜的連接方法，科學(xué)連接線路，避免出現(xiàn)“短路、電壓過高”等問題。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要堅(jiān)持簡(jiǎn)單化原則，確保設(shè)計(jì)的控制結(jié)構(gòu)操作簡(jiǎn)便，也為日后檢修維護(hù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)提供有利的保障，科學(xué)設(shè)計(jì)電路控制單元構(gòu)件，最大化提高電路控制系統(tǒng)整體性能。
(5) 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)，科學(xué)設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器，即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器，串聯(lián)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮二者反饋?zhàn)饔茫崔D(zhuǎn)速負(fù)反饋、電流負(fù)反饋。簡(jiǎn)單來說，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出就是電流調(diào)節(jié)器輸入，電流調(diào)節(jié)器輸出的一系列信號(hào)受到晶閘管整流器觸發(fā)裝置自動(dòng)化控制。應(yīng)用其中的轉(zhuǎn)速以及電流調(diào)節(jié)器大都采用的是PI 調(diào)節(jié)器。此外，在設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)系統(tǒng)各組成部件特征、性能等，構(gòu)建合理化的數(shù)學(xué)模型，列出對(duì)應(yīng)的空間方程，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，按照相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行合理化調(diào)整，確保設(shè)計(jì)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有較高的精準(zhǔn)度，順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，更好地應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，有效提高生產(chǎn)效益。
3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)安全保護(hù)
就電力拖動(dòng)系統(tǒng)而言，其安全保護(hù)大致體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即電氣保護(hù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保護(hù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保護(hù)和電氣保護(hù)緊密相連，屬于以此為基點(diǎn)的上層保護(hù)。欠壓保護(hù)、熱保護(hù)等屬于電氣保護(hù)，而安全鏈保護(hù)、啟動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)等屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保護(hù)。
(1) 電氣保護(hù): ①短路保護(hù)、過流保護(hù)。在電力拖動(dòng)系統(tǒng)安全保護(hù)方面，短路是指電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生短路故障，在電流短路作用下，電力拖動(dòng)系統(tǒng)部分設(shè)備絕緣體溫度迅速升高，出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p壞絕緣體結(jié)構(gòu)，降低了絕緣性能。同時(shí)，在較大電流作用下，大電磁脈沖順利產(chǎn)生，對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備造成不同程度的影響。過流是指操作人員不規(guī)范使用電動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，極易產(chǎn)生過電流，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行情況下的電流，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備。針對(duì)這種情況，相關(guān)人員需要對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行必要的“短路、過流”保護(hù); ②欠壓保護(hù)、熱保護(hù)。欠壓是指在電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中，電源電壓無法有效滿足運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)具體要求，出現(xiàn)欠壓?jiǎn)栴}，電動(dòng)機(jī)速率不斷降低，直到停止運(yùn)行。在欠壓作用下，電力拖動(dòng)系統(tǒng)電器設(shè)備也會(huì)受到影響，極易出現(xiàn)故障問題。相關(guān)人員可以采用加壓方法或者切斷電源，動(dòng)態(tài)控制電壓數(shù)值，避免超出電動(dòng)機(jī)規(guī)定范圍，有效解決欠壓?jiǎn)栴}，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。此外，由于長(zhǎng)時(shí)間處于高效運(yùn)行中，電力拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備過熱問題頻繁出現(xiàn)，隨著繞組時(shí)間不斷延長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)溫度大幅度升高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)定的額定數(shù)值，出現(xiàn)各類問題，無法正常運(yùn)行。針對(duì)這種情況，相關(guān)人員要借助電力拖動(dòng)系統(tǒng)安全保護(hù)，即熱保護(hù)，讓多臺(tái)電動(dòng)機(jī)交替工作，最大化降低過熱故障發(fā)生率。
(2) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保護(hù): ①運(yùn)行和啟動(dòng)連鎖保護(hù)、安全鏈。一旦計(jì)算機(jī)接收到相關(guān)信號(hào)后，電力拖動(dòng)系統(tǒng)會(huì)在模塊、程序作用下順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，進(jìn)而，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和啟動(dòng)連鎖保護(hù)。安全鏈體現(xiàn)在多個(gè)方面，比如，油壓保護(hù)、過流保護(hù)，作為串行條件，安全鏈如果無法滿足電力拖動(dòng)系統(tǒng)某要求，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)便會(huì)在自動(dòng)控制系統(tǒng)作用下，關(guān)閉運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī); ②信息處理安全保護(hù)。在處理海量數(shù)據(jù)信息方面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性、可靠性特別高，電力拖動(dòng)系統(tǒng)硬軟件也不例外。一旦電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)問題，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，停止運(yùn)行的設(shè)備，便于相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行合理化處理，避免引發(fā)嚴(yán)重的故障問題。
4 結(jié)語(yǔ)
總而言之，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，電力拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)揮著不可替代的作用。設(shè)計(jì)人員應(yīng)準(zhǔn)確把握電力拖動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)控制原理，堅(jiān)持相關(guān)設(shè)計(jì)原則，明確設(shè)計(jì)方案，科學(xué)選擇電動(dòng)機(jī)，合理設(shè)計(jì)電器控制線路、調(diào)節(jié)器等，優(yōu)化電力拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，電氣保護(hù)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保護(hù)。以此，最大化降低電力拖動(dòng)系統(tǒng)故障發(fā)生率，有效提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，提高整體經(jīng)濟(jì)效益。