Sähköverkkotiedonsiirtomenetelmän kehittäminen taajuusmuuttajaohjattuihin sähkökäyttöihin

Sähkömoottorin jatkuva-aikainen kunnonvalvonta vaatii tiedonsiirtoa moottorilta ylemmälle tietojärjestelmätasolle, kuten taajuusmuuttajalle. Uusien kaapeleiden asennus on työlästä ja kallista. Moottorin ja taajuusmuuttajan välillä on kuitenkin aina kaapeli, jota käytetään moottorin tehonsyöttöön. Tätä kaapelia on mahdollista käyttää myös tiedonsiirtokanavana. Tässä diplomityössä käsitellään ja tutkitaan sähköverkkotiedonsiirtomenetelmää, jonka avulla voidaan muodostaa Ethernet-yhteys moottorilta taajuusmuuttajalle tai toisinpäin. Työssä kehitetään simulointimalli tiedonsiirtokanavan taajuusriippuvan vaimennuksen simuloimiseen. Lisäksi kehitetään kytkentärajapinta, joka mahdollistaa tiedonsiirron kolmivaiheisessa taajuusmuuttajan syöttämässä moottorikaapelissa. Työssä suunnitellaan ja toteutetaan tiedonsiirtoa varten pilot-laitteisto, jolla tehdään laboratoriotestit. Laboratoriotesteillä varmistetaan menetelmän soveltuvuus. Laboratoriotestien avulla etsitään myös reunaehdot tiedonsiirron toiminnalle ja tiedonsiirtonopeuteen vaikuttavia tekijöitä taajuusmuuttajakäytössä. Lisäksi tarkastellaan menetelmän aiheuttamaa viivettä, joka on tärkeäsäätösovellusten kannalta. Lopuksi arvioidaan menetelmän soveltuvuus käytännön sovelluksiin.

On-line condition monitoring of an electric motor requires data transfer from the motor to an upper data system level, e.g. tothe inverter. The installation of new cables is laborious and expensive. However, since there is always a cable between the motor and the inverter for supplying the power for the motor, it is also possible to use this cable as a communication channel. In this master's thesis, a power line communication method for creating an Ethernet connection from the motor to the inverter or vice versa is introduced and studied. In this thesis, a simulation model for simulating frequency dependent damping of a communication channel is developed. In addition, a coupling interface that makes data transmission possible in the inverter supplied three-phase motor cable is developed. A pilot equipment for data transmission, whichis designed and realized in this thesis, is used for the laboratory experiments. The applicability of the method is verified with laboratory experiments. With the laboratory experiments, the boundary terms for the function of data transferas well as factors affecting the data transfer rate in the inverter drive are also sought for. Furthermore, the delay caused by the method is also discussed since this delay is important from the viewpoint of control applications. The use of the method for practical applications is evaluated at the end of the work.