专利名称：电机时间常数测试装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电机测试领域。
电机时间常数的定义是，电机从通电起至转速达到空载转速的63.2%所需的时间。在国家标准(GBn61-63-79)中公开了一种测量电机时间常数的方法及所用装置。其原理是在电机轴上安装带明暗条纹的园盘，与固定的光源及受光器一起组成传感器。当电机通电旋转后，园盘的明暗条纹不断地切割光路，在受光器件上就得到一系列信号脉冲。由于园盘上的条纹是均布的，所以每个脉冲都代表固定的角位移增量。而信号脉冲间的时间间隔则反映了电机旋转的快慢，电机转速低，信号脉冲的间隔大，转速高、间隔小。用计数器可将每个信号脉冲的角位移及所用时间一一记下，按转速等于单位时间所经角位移的处理模型，求出电机起动过程中若干组转速与时间的对应数值，并绘成曲线。与0.632倍的空载转速所对应的时间就是电机的时间常数。
这种方法的不足之处是1.精确测量要求增加园盘上的条纹以获得更多的信号脉冲，这需要加大盘的外径。但园盘转动惯量的增加将影响被试电机本身的惯量，反过来又降低了测量的精度。所以，这种传感器形式存在着转动惯量与信号数的矛盾，不能兼得。
2.转速等于单位时间所经角位移的模型是建立在恒速或恒加速运动上的，而电机的升速过程却是变速运动，因此，按单位时间所经角位移的模型求出的平均转速与实际瞬时转速存在着原理误差。
在《ELECTROMECHANICALDESIGN》(1972、№12)和《微特电机》(1985、№3)杂志中分别公开了用电流和频率间接测量时间常数的方法(简称为电流法、频率法)。前者由电流传感器和记录仪构成，后者由电流采样器和频率特性仪构成。其目的是用电流信号或频率信号代替转速信号，间接计算出电机的时间常数，以简化测试。
电流法和频率法的不足之处是1.假设前题存在原理误差。由于电机绕组电感量与电阻值之比不等于零，电机起动过程中的磁场亦不恒定，所以电流与转速并没有简单的线性关系。
2.均不能用于交流电动机时间常数的测试。
鉴于上述已有技术存在的问题，本发明的任务是设计一种精密度高、操纵方便、交直流电机均可使用的电机时间常数测量装置。
本发明的目的可以通过以下措施来达到1.本发明采用了光电旋转、接收盘不转的传感器形式来代替传统的盘转、光不转结构，示意图如图一所示。根据计算，电机轴上安装的光学反射镜的转动惯量仅为10-5(克·厘米·秒2)数量级，相对于被试电机的转动惯量，完全可以忽略。由于接收盘不随电机转动，可任意增大其外径，设置几十至上百个光电管，从而得到所需的信号数。这就解决了传感器转动惯量与信号数的矛盾。鉴于固定光源发出的光束先打到反射镜，再由此反射到接收盘的光电管上，需要较好的方向性和亮度，故采用氦氖激光器做为固定光源。
2.本发明测量电机时间常数没有采用定义所述的方法，即求与0.632倍空载转速所对应的时间。按定义方法需先确定电机起动过程中瞬时转速与时间的对应关系n＝f(t)，而采用光电旋转式角位移传感器实际获得的只是角位移与时间的对应关系θ＝f(t)，虽然由角位移和时间可求出平均转速与时间的对应关系n＝f(t)，但用平均转速n代替瞬时转速n必然代来原理误差。可否直接从角位移与时间的关系中求出时间常数？已知电机起动过程的数学方程是n(t)＝no-noe-t/Tm(1)
对(1)式做从0到t的定积分可得t-t/Tmθ(t)=∫0tn(t)dt=not+noTme-noTm---(2)]]>O当电机达到空载转速后，上式中的第二项(noTme-t/Tm)为零，则可简化为Tm＝t-θ(t)/no(3)等式右边的θ(t)和t就是角位移传感器直接采集的θ＝f(t)，no是空载稳定转速，均可准确地测量，不存在平均和瞬时转速转换带来的原理误差，测量精度仅取决于误差小于1%的充填脉冲。
由图二可以看出，θ＝f(t)〔1〕和n＝f(t)〔2〕曲线均由指数和线性二部分迭加而成。电机起动过程结束，即(2)式中的指数项衰减为零后，令θ(t)为零，相当于做θ＝f(t)线性部分的延长线〔3〕与时间横轴相交，其交点就是时间常数Tm。
本发明的技术解决方案，可进一步用附图
进行说明。
图一是光电旋转式角位移传感器的示意图。
图中1-被试电机2-反射镜3-激光器4-接收盘5-光电管图二是电机起动过程中角位移、转速与时间的曲线图。
图中1-电机角位移与时间的起动曲线。
2-电机转速与时间的起动曲线。
3-电机角位移与时间曲线的延长线。
图三是本发明的原理框图，由微处理机、光电旋转式角位移传感器、接口电路和打印机等四部分组成。
各部分的主要功能是传感器把电机轴伸的机械转动转换成电信号;接口电路将传感器的电信号做整形处理后送入微处理机，同时把微处理机的操纵信息分送到被试电机和打印机;打印机显示自检和测试的结果;微处理机自动控制从启动电机、采集数据、分析处理及打印输出等全部测试过程。
图四是本发明的流程图。开机后先进行“自检查”，若有故障、打印机显示错误并停机，若正常则继续执行，显示“Good”。按下测试键后，自动完成启动电机、采集数据、按模型求解时间常数、打印输出等功能，时间不超过四秒钟。
本发明相比现有技术具有如下优点1.光电旋转式角位移传感器解决了转动惯量与信号数的矛盾。使其特别适用于小转动惯量、小时间常数的电机。
2.利用角位移与时间关系直接求解时间常数的数学模型，避免了原理误差的影响，使测量的精度优于5%。
3.本测量装置不受被试电机种类、参数大小的限制。
4.测量自动化程度高，不包含人为操作误差。
权利要求
1.一种测量电机时间常数的装置，其特征是由一个光电旋转式角位移传感器和一个包含积分求解时间常数处理模型的微处理机构成。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于所说的光电旋转式角位移传感器是在被试电机〔1〕轴上安装转动惯量可忽略的反射镜〔2〕，固定光源〔3〕发出的光束直接照到该反射镜面，再由此反射到固定的接收盘〔4〕的光电管〔5〕上。
3.按权利要求2所述的装置，其特征在于所说的反射镜面与水平线的夹角为70°。
4.按权利要求2所述的装置，其特征在于所说的固定光源是氦氖激光器。
5.按权利要求1所述的装置，其特征在于所说的处理模型是直接从电机的角位移与时间关系中求解时间常数，即Tm＝t-θ(t)/no
全文摘要
电机时间数测量装置，属于电机测试领域。
文档编号G01R31/34GK1035001SQ88100550
公开日1989年8月23日 申请日期1988年2月11日 优先权日1988年2月11日
发明者陈小洋, 索, 王振清, 周一南, 归晓 申请人:航空工业部曙光电机厂