一种电机测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电机测试系统，包括：负载测试线路，连接在三相交流电源和待测电机之间，且包括第一开关，用于控制其导通或断开；空载/堵转测试线路，连接在三相交流电源和待测电机之间，且包括第二开关，用于控制其导通或断开；控制器，用于产生负载控制信号和空载/堵转控制信号，分别提供给第一开关和第二开关，以控制第一开关和第二开关的闭合或断开；测试器件，包括电参数采集元件和转速传感器，电参数采集元件设置在空载/堵转测试线路和负载测试线路中，转速传感器设置在待测电机处，用于采集待测电机的转速。所述电机测试系统解决了不同测试任务需要更换仪器设备的问题，实现了系统自动化，提高了测试效率。
【专利说明】一种电机测试系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电气技术，尤其涉及一种电机测试系统。
【背景技术】
[0002]随着国民经济和科学技术的发展，电机在各行各业中发挥的作用越来越重要。同时，随着各行业的发展，对电机产品提出了越来越高的要求，所以电机产品需要通过一些试验项目来验证其特性是否达到应用要求。因此，电机测试技术对于电机的性能验证具有相当重要的意义。
[0003]现有的电机测试系统，有的选用直流电机作为电力测功机。直流电力测功机具有控制结构简单、调速平滑等优点，是应用比较广泛的一种电力测功机。所述电机测试系统主要包括:直流电机、控制电路、测量装置以及能量吸收装置四部分。该测试系统工作时，待测电机作为原动机，为直流电机提供驱动转矩，直流电机发出的电能通过测量装置对待测电机的电学参数进行测量，之后通过能量吸收装置将能量消耗掉。同时，直流电机机壳上安装有测量装置的测力单元，通过直流电机定子所受到的转矩对待测电机的转矩进行测量。所述电机测试系统，各个组成部分均配有标准化的接口功能电路，都与统一的系统总线相连，这一特点决定了自动测试系统可以较灵活的实现系统构建与改建，并且组成系统的各个功能单元均具有很强的通用性。对于不同的测试任务，只需要更换不同的仪器设备，使用一个控制器实现对若干不同测试任务的控制执行成为现实。
[0004]上述电机测试系统，虽然实现了一定的自动化，为电机测试提高了效率，但是，对于不同的测试任务，仍需要更换不同的仪器设备。测试无法实现真正的自动化，测试效率亟待进一步的提闻。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种电机测试系统，用来解决在不同测试任务中需要更换不同仪器设备的缺陷，实现电机测试系统的自动化，提高测试效率。
[0006]本发明提供一种电机测试系统，其中，包括:
[0007]负载测试线路，连接在三相交流电源和待测电机之间，且所述负载测试线路包括第一开关，用于控制负载测试线路的导通或断开；
[0008]空载/堵转测试线路，连接在三相交流电源和待测电机之间，且所述空载/堵转测试线路包括第二开关，用于控制空载/堵转测试线路的导通或断开；
[0009]控制器，用于产生负载控制信号和空载/堵转控制信号，分别提供给第一开关和第二开关，以控制第一开关和第二开关的闭合或断开；
[0010]测试器件，包括电参数采集元件和转速传感器，所述电参数采集元件设置在空载/堵转测试线路和负载测试线路中，所述转速传感器设置在待测电机处，用于采集待测电机的转速。
[0011]本发明实施例提供一种电机测试系统，通过控制器选择负载测试线路和空载/堵转测试线路的导通和断开，实现测试项目的选择，再由测试器件采集测试数据，完成电机测试系统的自动化操作，解决了不同测试任务中需要更换不同仪器设备的问题，提高了电机测试的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例一提供的电机测试系统的基本结构示意图；
[0013]图2为本发明实施例二提供的电机测试系统中负载测试线路的结构示意图；
[0014]图3为本发明实施例三提供的电机测试系统中空载/堵转测试线路的结构示意图；
[0015]图4为本发明实施例四提供的电机测试系统的机构图；
[0016]图5为本发明实施例四提供的电机测试系统的电源设备原理图。
【具体实施方式】
[0017]实施例一
[0018]图1所示为本发明实施例一提供的电机测试系统的基本结构示意图，本实施例可适用于在电机测试过程中，变换测试任务时无需更换仪器设备的情况，该电机测试系统的具体结构如下:
[0019]电机测试系统10包括负载测试线路11、空载/堵转测试线路12、控制器13和测试器件14。
[0020]其中，负载测试线路11连接在三相交流电源15和待测电机111之间，且所述负载测试线路11包括第一开关16，用于控制负载测试线路11的导通或断开；
[0021]空载/堵转测试线路12与负载测试线路11类似，也连接在三相交流电源15和待测电机111之间，且所述空载/堵转测试线路12包括第二开关17，用于控制空载/堵转测试线路12的导通或断开；
[0022]控制器13分别与负载测试线路11和空载/堵转测试线路12连接，用于产生负载控制信号和空载/堵转控制信号，分别提供给第一开关16和第二开关17，以控制第一开关16和第二开关17的闭合或断开；
[0023]测试器件14，包括电参数采集元件18和转速传感器19 ;所述电参数采集元件18，设置在空载/堵转测试线路12和负载测试线路11中，用来采集各类电学模拟量参数。其中，所述测试器件14包括电流传感器、电压传感器和功率传感器，但不以此为限；所述转速传感器19设置在待测电机111处，用于采集待测电机111的转速。
[0024]本实施例所述电机测试系统10的工作过程为:将待测电机111连接至电机测试系统10，由控制器13根据用户测试要求，产生负载控制信号或空载/堵转控制信号，控制第一开关16和第二开关17的闭合或断开。例如，用户要求进行电机负载测试，则由控制器13产生负载控制信号，控制第一开关16闭合，第二开关17断开，使得负载测试线路11导通，三相交流电源15被接入。待测电机111接电工作后，电参数采集元件18从运行的待测电机111中采集电学模拟量参数，如电流、电压、功率等，将这些电参数进行模数(A/D)转换后从其输出端传出，用于后期处理。同时转速传感器19接收待测电机111的转速参数，由其输出端传出数据，用于后期处理。数据采集完毕后，若用户要求对待测电机111做空载/堵转测试，则同样由控制器13产生空载/堵转控制信号，控制第一开关16断开，第二开关17闭合，使得空载/堵转测试线路12导通，之后的数据采集与上述采集过程一致，此处不再赘述。
[0025]本实施例的技术方案，通过控制器产生负载控制信号和空载/堵转控制信号，实现负载测试线路和空载/堵转测试线路的导通和断开，解决了不同测试任务中需要更换不同仪器设备的缺陷问题，实现了测试效率的提高。
[0026]实施例二
[0027]图2为本发明实施例二提供的电机测试系统中负载测试线路的结构示意图，本实施例在实施例一的基础上，还增加了负载电机27 ο也可以不在测试系统中设置负载电机，而额外提供其他负载，消耗待测电机111的转动能量。
[0028]本实施例中，负载测试线路11具体包括电抗滤波单元21、整流单元22、直流滤波单元23及逆变单元24，能够实现对三相交流电的转换，以输出适当的驱动电流来驱动待测电机111转动。
[0029]其中，负载电机27通过联轴器28与所述待测电机111相连，其输出端与负载测试线路11中的逆变单元24相连。负载测试线路11中第一开关16、电抗滤波单元21、整流单元22、直流滤波单元23和逆变单元24顺次相连。
[0030]本实施例进一步为了降低电机测试系统10的能量浪费，还配置了能量回馈机制。即所述逆变单元24包括第一逆变单元25和第二逆变单元26，其中，第一逆变单元25和第二逆变单元26分别与所述直流滤波单元23相连，第一逆变单元25与所述待测电机111相连，第二逆变单元26与所述负载电机27的电量输出端相连。
[0031]本实施例所述负载测试线路11的工作过程为:在对所述待测电机111进行负载测试时，由控制器13产生负载控制信号控制第一开关16闭合,三相交流电源15被接入负载测试线路11，依次由电抗滤波单元21进行滤波处理，整流单元22进行直流转换，直流滤波单元23进行直流滤波处理，接入第一逆变单元25逆变处理后，对所述待测电机111进行供电，驱动其转动。负载电机27通过联轴器28与所述待测电机111相连，由待测电机111带动其运行，负载电机27工作在发电状态，产生的交流电由负载电机27的电量输出端传至第二逆变单元26，经逆变后转换为直流电传输至第一逆变单元25，为所述待测电机111供电，形成能量回馈。
[0032]同时，电参数采集元件18可设置于负载电机27与第二逆变单元26之间的线路上，用于采集电学模拟量参数，如电流、电压、功率等，将这些电学模拟量参数进行A/D转换后从其输出端传出，用于后期处理。其中，所述电参数采集元件18包括电流传感器、电压传感器和功率传感器，但不以此为限；转速传感器19设置在所述待测电机111处，用于采集待测电机111的转速参数，由其输出端传出数据，用于后期处理。
[0033]本实施例的技术方案，通过增加负载电机，电抗滤波单元、整流单元、直流滤波单元及第一逆变单元和第二逆变单元，解决了现有电机测试系统没有能量回馈装置的问题，实现了能量的循环利用，大大节约了能源。
[0034]在上述技术方案的基础上，负载电机27优选可以为一交流电机。这样设置的好处在于，交流电机在结构上不存在换向器和电刷，可以克服直流电机无法克服的固有缺点，如维护困难、寿命较短、成本偏高等。[0035]实施例三
[0036]图3为本发明实施例三提供的电机测试系统中空载/堵转测试线路的结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上，优选是空载/堵转测试线路12具体包括正反转控制单元31和三相调压单元32。
[0037]其中，第二开关17、正反转控制单元31和三相调压单元32顺次相连；所述三相调压单元32与所述待测电机111相连；
[0038]所述正反转控制单元31与所述控制器13相连，由所述控制器13产生正反转控制信号控制正反转控制单元31执行正反转切换动作。
[0039]本实施例所述空载/堵转测试线路12的工作过程为:在对所述待测电机111进行空载/堵转测试时，由所述控制器13产生负载控制信号控制第二开关17闭合，三相交流电源15被接入空载/堵转测试线路12，依次经过正反转控制单元31，再通过三相调压单元32对接入的三相交流电进行调压处理后，对所述待测电机111进行供电。同时，所述待测电机111在开始运行后，控制器13控制正反转控制单元31执行正反转切换动作，设置于三相调压单元32与所述待测电机111之间的电参数采集元件18采集所述待测电机111的电学模拟量参数，如电流、电压、功率等，将这些电学模拟量参数进行A/D转换后从其输出端传出，用于后期处理。其中，所述电参数采集元件18包括电流传感器、电压传感器和功率传感器，但不以此为限；设置于所述待测电机111处的转速传感器19采集所述待测电机111的转速参数，由其输出端传出数据，用于后期处理。
[0040]本实施例的技术方案，通过正反转控制单元、三相调压单元，实现对所述待测电机进行空载/堵转测试时自动化操作，提高了测试效率。
[0041]实施例四
[0042]图4为本发明实施例四提供的电机测试系统的机构图，本实施例在上述实施例的基础上，优选是将所述控制器13进一步优化为上位机41和下位机42。同时负载测试线路11优选为包括一变频器44，具备电抗滤波单元21、整流单元22、直流滤波单元23和逆变单元24，还兼具电参数采集元件18的功能，直接采集电参数。将所述第一开关16、第二开关17优选为第一控制开关45、第二控制开关46及第三控制开关47。
[0043]其中，所述控制器13包括上位机41和下位机42，所述上位机41可以为一计算机，如本实施例所示，但不限于此。所述上位机41通过系统总线48与下位机42和变频器44相连，实现电机测试系统10对下位机42和变频器44的控制以及其通信方式的配置和控制参数的设置。所述下位机42为一可编程逻辑控制器(PLC)，通过系统总线48与上位机41相连，用于接收上位机41传送来的控制指令和向上位机41传输测试结果参数，同时下位机42与电参数采集元件18、转速传感器19、第一控制开关45、第二控制开关46和第三控制开关47相连，用于控制第一控制开关45、第二控制开关46和第三控制开关47切换到相应的测试线路、控制电参数采集元件18和转速传感器19采集和传输所述待测电机111的电参数和转速参数，回传给上位机41。
[0044]所述变频器44可具体包括控制单元、进线接口模块、主动型电源模块和电源模块，各模块顺次相连。其中，控制单元负责控制和协调整个变频器44中的所有模块，并且控制各模块之间能够进行数据的交换；进线接口模块对三相交流电进行滤波处理；主动型电源模块对由进线接口模块处理后的交流电进行整流和对电源模块产生的直流电进行能量回馈；电源模块由第一电源模块和第二电源模块组成，第一电源模块对由主动型电源模块处理后的直流电进行逆变处理，产生交流电对所述待测电机111供电，第二电源模块对由所述负载电机27产生的交流电进行逆变处理，产生直流电经主动型电源模块处理后回馈给第一电源模块，对所述待测电机111供电。
[0045]所述第一控制开关45、第二控制开关46和第三控制开关47，设置于负载测试线路11和空载/堵转测试线路12中。其中，所述第一控制开关45可以包括多个开关组件，分别与三相交流电源15、下位机42、三相调压单元32和变频器44相连，在负载测试信号的控制下统一工作，用来实现负载测试线路11和空载/堵转测试线路12的转换及正反转切换动作；所述第二控制开关46可以包括多个开关组件，分别与所述下位机42、待测电机111、变频器44和电参数采集元件18相连，在空载/堵转测试信号的控制下统一工作，同样用来实现负载测试线路11和空载/堵转测试线路12的转换，实现线路转换的双层控制。其中，所述第一控制开关45、第二控制开关46和第三控制开关47，可以为继电器、接触器组，但不以此为限。如图5所示(其中变频器44的部分单元未示出)，第一控制开关45具体包括开关K1、开关K3、开关K4和开关K5，第二控制开关46具体包括开关K6和开关K7，第三控制开关47具体包括K8。
[0046]本实施例所述电机测试系统10的工作过程为:上位机41接收用户指令，通过系统总线48提供给下位机42，下位机42根据用户指令产生控制信号，发送至第一控制开关45、第二控制开关46和第三控制开关47，控制其闭合或断开，从而实现负载测试线路11和空载/堵转测试线路12的导通和断开。
[0047]若用户要求进行负载测试，则第一控制开关45接收控制指令闭合开关Kl和开关K5将三相交流电源15和变频器44连通，第二控制开关46闭合开关K7将变频器44与所述待测电机111连通，下位机42根据用户指令产生控制信号，发送至第三控制开关47闭合开关K8将负载电机27与变频器44的第二电源模块连通，实现负载测试线路11的导通。三相电流经过变频器44中的进线接口模块、主动型电源模块和第一电源模块处理后对述待测电机111供电，待测电机111运行后由联轴器28带动负载电机27运转，负载电机27运转后产生交流电传输至第二电源模块，经第二电源模块逆变处理后形成直流电，产生的直流电经主动型电源模块处理后回馈给第一电源模块，对所述待测电机111供电，实现能量回馈。同时，变频器44中的控制单元从第一电源模块和第二电源模块中提取待测电机111的电参数，通过系统总线48传输至上位机41进行数据后期处理；设置于所述待测电机111处的转速传感器19采集所述待测电机111的转速参数，由其输出端传出数据至下位机42，下位机42接收到转速参数后进行处理，将处理后的数据结果通过系统总线48传送至上位机41。
[0048]若用户要求进行空载/堵转测试时，则第一控制开关45接收控制指令闭合开关Kl和开关K3/K4将三相交流电源15和三相调压单元32连通，第二控制开关46闭合开关K6和K7将三相调压单元32与所述待测电机111连通，实现空载/堵转测试线路12的导通。三相电流电经过三相调压单元32的调压处理后对述待测电机111供电，待测电机111在空载/堵转情况下运行，第一控制开关45接收控制指令闭合开关K4/K3控制电机正反转动作，设置于三相调压单元32和待测电机111线路上的电参数采集元件18采集所述待测电机111的电学模拟量参数，如电流、电压、功率等，将这些电学模拟量参数进行A/D转换后从其输出端传送至下位机42，下位机42接收到这些电参数后进行处理，将处理后的数据结果通过系统总线48传送至上位机41。其中，所述电参数采集元件18包括电流传感器、电压传感器和功率传感器，但不以此为限；设置于所述待测电机111处的转速传感器19采集所述待测电机111的转速参数，由其输出端传出数据，传送至下位机42，下位机42接收到转速参数后进行处理，将处理后的数据结果通过系统总线48传送至上位机41。
[0049]本实施例的技术方案，通过将所述控制器优化为上位机和下位机，实现了电机测试系统的数据采集与处理的自动化；
[0050]将负载测试线路中的电抗滤波单元、整流单元、直流滤波单元及逆变单元，连同设置于负载测试线路中的电参数采集元件优选为一变频器、实现了能量回馈与电参数采集于一体的功能，提高了集成度，节约了配线时间；
[0051]将所述第一开关、第二开关优选为第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关，提高了电机测试系统的控制性，在紧急情况下可以及时断开待测电机及负载电机，达到了应急安全的效果。
[0052]在上述技术方案的基础上，所述系统总线48可优选为Profibus-DP总线，所述Profibus-DP总线的好处在于，Profibus-DP通信方式，具有极高的数据传输速度，能同时传输大量数据，实现对电机的实时控制。
[0053]在上述技术方案的基础上，电机测试系统10还可以包括一直流电源，如图4及图5所示，可为一 24V直流电源43，但不以此为限。如图5所示，所述24V直流电源43可以通过三相交流电源15来获取24V直流电，开关K2控制所述24V直流电源43的导通与断开。所述24V直流电源43的好处在于，所述24V直流电源43可以直接为下位机42、变频器44和测试器件14供电，如图4所示，所述24V直流电源43与下位机42、变频器44相连，图4未示出与测试器件14相连，但不以此为限。
[0054]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种电机测试系统,其特征在于,包括: 负载测试线路，连接在三相交流电源和待测电机之间，且所述负载测试线路包括第一开关，用于控制负载测试线路的导通或断开； 空载/堵转测试线路，连接在三相交流电源和待测电机之间，且所述空载/堵转测试线路包括第二开关，用于控制空载/堵转测试线路的导通或断开； 控制器，用于产生负载控制信号和空载/堵转控制信号，分别提供给第一开关和第二开关，以控制第一开关和第二开关的闭合或断开； 测试器件，包括电参数采集元件和转速传感器，所述电参数采集元件设置在空载/堵转测试线路和负载测试线路中，所述转速传感器设置在待测电机处，用于采集待测电机的转速。
2.根据权利要求1所述的电机测试系统，其特征在于，还包括: 负载电机，通过联轴器与所述待测电机相连。
3.根据权利要求2所述的电机测试系统，其特征在于，所述负载电机为一交流电机。
4.根据权利要求2所述的电机测试系统，其特征在于，所述负载测试线路包括:顺次相连的第一开关、电抗滤波单元、整流单元、直流滤波单元和逆变单元。
5.根据权利要求4所述的电机测试系统，其特征在于:所述逆变单元包括第一逆变单元和第二逆变单元，所述第一逆变单元和第二逆变单元分别与所述直流滤波单元相连；所述第一逆变单元与所述待测电机相连，所述第二逆变单元与所述负载电机的电量输出端相连。
6.根据权利要求1所述的电机测试系统，其特征在于，所述空载/堵转测试线路包括:顺次相连的第二开关、正反转控制单元和三相调压单元，所述控制器还用于产生正反转控制信号，控制所述正反转控制单元执行正反转切换动作。
7.根据权利要求1所述的电机测试系统，其特征在于:所述控制器包括上位机和下位机，所述上位机用于接收用户指令并提供给下位机，所述下位机为可编程逻辑控制器，用于根据用户指令产生所述控制信号，并用于接收所述测试器件采集返回的数据，回传给所述上位机。
8.根据权利要求7所述的电机测试系统，其特征在于，所述负载测试线路包括一变频器，其作为电参数采集元件采集的电参数通过系统总线传送至该上位机。
9.根据权利要求8所述的电机测试系统，其特征在于，还包括: 一直流电源，为所述下位机、变频器和测试器件供电。
【文档编号】G01R31/34GK103869244SQ201210547943
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月17日 优先权日:2012年12月17日
【发明者】周鹏, 田野, 江海涛 申请人:中国北车股份有限公司