摘要：10kV高压电机已广泛应用于电力、石化、冶金、煤矿、水利环保等各国民经济重要行业领域，其性能指标与拖动主机系统安全运行联系密切。为准确获得10kV高压电机检测需要的温升、效率等指标参数，需要研究设计一个高准确度、高自动化的10kV高压电机试验系统。为了减少10kV高压电机试验过程的能源消耗，降低试验成本，本设计根据三相异步电机负载试验的双电源对拖回馈试验损耗分析法，以10kV高压三相异步电动机样机为测试对象，分析电机性能特性，比较选择电机测试方法，设计选用合适的设备和软件，研究构建基于回馈法的10kV高压电机试验系统，以测得电机额定工况参数，确定电机及系统的性能指标水平。主要内容包括对基于回馈法的10kV高压电机试验系统的电气控制系统的设计，对满足电机性能测试过程各参数的监控要求的系统监控程序的编制。

在研究了10kV高压三相异步电机负载试验的双电源对拖回馈试验损耗分析法的基础上，确定了利用四象限变频器和升压变压器实现高压负荷能量回馈的方案，并据此设计了基于回馈法的10kV高压电机试验系统的主电路。试验系统采用工控机作为上位机，可编程控制器PLC作为下位机，实现对10kV高压三相异步电机的空载、堵转、负载、温升等主要型式试验的可靠控制。试验系统通过温度传感器、转矩转速传感器、三相功率分析仪和扭矩仪对试验所需采集的数据进行可靠检测。三相功率分析仪、扭矩仪通过通信技术和上位机进行通讯连接，实现测量数据的实时传输，便于上位机对试验系统进行监控。

本设计通过对PLC电气控制技术、计算机通信技术、电力拖动技术、传感器检测技术的综合运用，初步实现了基于回馈法的10kV高压电机试验系统的高效化和智能化。

关键词： 10kV高压电机、电机试验、四象限变频器、PLC

目录

摘要

Abstract

第一章 绪 论-1

1.1课题研究背景及意义-1

1.1.1课题研究背景-1

1.1.2课题研究意义-1

1.2 高压电机试验系统发展现状与趋势-2

1.3 本文主要研究内容-3

第二章 基于回馈法的10kV高压电机试验系统设计-4

2.1 高压电机试验介绍-4

2.1.1空载试验-4

2.1.2负载试验-5

2.1.3堵转试验-8

2.1.4温升试验-9

2.2 基于回馈法的10kV高压电机试验系统设计-9

2.2.1 基于回馈法的10kV高压电机试验系统设计要求-9

2.2.2 基于回馈法的10kV高压电机试验系统设计结构-9

2.3试验系统主电路设计-10

2.3.1试验系统加载方案比较-10

2.3.2系统主电路图-11

2.4数据采集系统设计-12

2.4.1数据采集系统框图-12

2.4.2电参数测量-13

2.4.3转速转矩测量-14

2.4.4温度测量-14

2.5本章小结-15

第三章 基于回馈法的10kV高压电机试验系统硬件设计-16

3.1 电源模块-16

3.1.1 三相感应调压器-16

3.1.2 升压变压器-17

3.1.3四象限运行变频器-18

3.2数据测量模块-21

3.2.1三相功率分析仪-21

3.2.2电压互感器、电流互感器-21

3.2.3转矩转速传感器和扭矩仪-22

3.2.4温度传感器-23

3.3线路保护模块-24

3.3.1接触器选型-24

3.3.2断路器选型-25

3.3.3熔断器选型-25

3.4本章小结-26

第四章 基于回馈法的10kV高压电机试验系统的软件设计-27

4.1 可编程控制器概述-27

4.2三菱FX系列PLC及其扩展模块-27

4.2.1三菱FX系列PLC-27

4.2.2 FX2N-4AD模块-28

4.3 PLC程序编制-30

4.3.1试验流程图-30

4.3.2 PLC I/0口说明-31

4.3.3 GXworks2编程软件-32

4.3.4系统基本控制程序-34

4.4 上位机监控系统的设计-36

4.4.1组态软件介绍-36

4.4.2上位机监控系统结构-37

4.4.3 上位机监控系统设计步骤-37

4.5系统调试-41

4.6本章小结-42

第五章 总结与展望-43

5.1总结-43

5.2展望-43

参考文献-45

致谢-46