专利名称:异步电机机械特性电脑测试仪的制作方法
本发明是一种关于异步电动机的转矩-转速特性、各种电变量-转速特性、转动惯量、静态、动态转速及其加速度等机械特性的测量仪器，该仪器适用于各种异步电动机，不受其容量、结构、转速的限制。
目前，电机机械特性的测量方法可分为二大类有载法和无载法。有载法是先将电机启动到稳定转速，然后通过加载设备逐点将负载加到电动机上，通过二次仪表和X-Y记录仪绘出机械特性。这种方法设备复杂、耗电多、安装使用不便，温度上升，影响测量精度。但由于易实现，因而大多数测量仪器都采用有载法。无载法是在电机空载起动和惰行过程中测量的，避免了上述有载法的缺点，但实现起来比较困难。沈阳精密仪表厂出产的“电机转矩-转速特性测试仪”就是采用无载法，它利用RC电路对转速信号进行微分，从而得到加速度信号，然后送到示波器显示、拍照得到转矩的相对值。这种仪器受干扰大、定标困难、精度低(5%)。因而中小型电机的测试中不被采用，只用于缺乏其它测试设备的场合。
此外，不管是无载法还是有载法测量仪表，均只能测量电机的静态转速、转矩-转速特性曲线。而在许多场合下，需要知道旋转机械的转动惯量，风摩转矩与转速的关系，动态转速及相应的加速度，各种电变量与转速的特性曲线。这是一个长期未能解决的问题。
本发明的目的在于设计一个以单板机为核心的完全新型的异步电动机机械特性测试仪。它能测试异步电动机许多机械特性，包括过去难以测量的机械特性。为旋转电机类产品的分析，研制提供便利。
本发明是由附有键盘输入〔6〕、显示器〔7〕、打印机〔8〕的单板计算机〔3〕、光电传感器〔1〕、光电信号通道〔2〕、电压变送器〔4〕、电磁信号通道〔5〕、整形方波监测线〔9〕等部分组成，参看图一。其中光电信号通道把从光电传感器输出的不规则测速信号与基准电压一起送入一个比较器进行整形，基准电压通过一个电位器可任意调节大小，从而可任意调节触发电压的阀值和整形后测速脉冲的脉宽。整形后的测速脉冲一方面送至整形脉冲监测线上，以备使用者观察，另一方面经单板计算机的PIO1的一条输入线送入CPU进行软件处理，从而获取瞬时转速、瞬时加速度和转矩。为了测量的精确性，计算机开机后处于等待状态，只有当电机(或其它旋转机械)开始旋转的瞬间才从等待状态转入工作状态。为了显示电机齿盘上的齿与光电头的相对位置，在光电信号通道比较器输出端与5V直流电源间串联了一个发光二极管。电磁信号通道的作用是将电压变送器输出的反映电机端电压的3.4V正弦信号-路经电阻与二极管组成的负向限幅电路送至比较器整形、其输出信号再输入CTC。另一路同时送至ADC，且CTC的ZC/TO0端与ADC的START端相连，ADC的输出信号经PIO2输入CPU，并由PIO2给出中断申请信号。此外，电磁信号通道如果配置相应软件也可用于测速或测量包括电流在内的一切电变量。本发明测量转矩可采用机械耗定标或落体法定标。通过落体法，计算机可用软件计算出旋转机械的转动惯量，其公式如下J=mr2(g-a)a+ao]]>式中m为重物的质量，r为旋转机械绕绳子处的旋转半径，a为旋转半径处的正加速度，a0为自由滑行时旋转半径处负加速度的绝对值。而且，计算机是通过软件微分求得旋转加速度的，其公式如下a=1T2-1T112(T2+T1)]]>式中T1为前一个光电脉冲周期，T2为后一个光电脉冲周期。单板计算机还可以单独使用。
本发明除了能测试异步电动机的转速、转矩-转速特性之外，还开发了新的用途。测量出风摩转矩-转速特性，(例如风扇风叶机械特性)，单相异步电动机起动过程离心开关分离点的测量。旋转机械的转动惯量，任一电变量与转速的关系，动态转速及其相应加速度等。只要旋转机械经过一次空载起动定标后(或惰行定标后)，立即就可显示被测量的数据，打印出被测特性曲线和数据。这些用途为今后对旋转机械类产品的分析、研制提供了便利。例如轴输出转矩与转速的关系以及风摩转矩与转速的关系是设计风扇的依据。
本发明由于采用无载法测量，且引入了单板计算机作为核心技术使测量结果数字化、测量操作自动化、测量多样化，且仪器结构简单，工作可靠，被测电机无过热危险，测量迅速，使用方便灵活，抗干扰能力强，精度高，节省电能，成本较低，有多种测量用途可供选择，具有明显的技术经济效益。
图一是电机机械特性测试的结构方框图，图二是光电信号通道和电磁信号通道的电路图。
本发明已制成产品，对多种型号的电机进行测试，结果完全达到技术要求。产品结构与参数参看图一及图二，ZHG红外光电传感器由2GL红外发光二极管和3DU2光敏三极管组成，为了使其电源与单板机一致，发光二极管偏置电阻为220Ω，光敏三极管偏置电阻为160KΩ，电源电压为5V。电压变送器的变比为400∶3.4(或者230∶3.4，110∶3.4)。单板机采用TP-801B型。信号通道所用四比较器型号为LM330。ADC模数转换芯片型号为ADC0809。
权利要求
1.异步电动机机械特性电脑测试仪，其组成部分有具有键盘输入，显示，具有打印数据和曲线功能的单板机[3]，光电传感器[1]，电压变送器[4]，特征在于还有以下组成部分a)光电信号通道[2]，将光电传感器的输出信号与一个可通过电位器调节其高低的基准电压一起输入到一个比较器，比较器输出信号再输入到PI01的一条输入线上，b)电磁信号通道[5]，将电压变送器的输出信号一路经电阻与二极管组成的负向限幅器送至一个比较器，比较器的输出信号再输入到CTC，另一路同时送至ADC，c)光电传感器[1]，其2GL红外发光二极管偏置电阻为220Ω，3DU2光敏三极管偏置电阻为160KΩ，电源电压为5V，d)整形方波监测线[9]，从整形比较器引出，
2.根据权利要求
1所述的光电信号通道〔2〕，其特征在于电源经过一个电阻与一个发光二极管相串联的支路与比较器输出端相连，
3.根据权利要求
1所述的电磁信号通道〔5〕，其特征在于CTC的ZC/TO0端与ADC的START端相连，ADC的输出信号经PIO2输入到CPU，且由PIO2给出中断申请信号。
4.异步电动机机械特性电脑测试仪，采用无载法测量异步电动机的动态转矩-转速特性，其特征在于还具有下列用途a)测量旋转机械的转动惯量，b)测量旋转机械任一电变量与转速之间的关系，c)测量旋转机械的动态转速和相应的加速度，d)测量风叶的机械特性，e)测量单相异步电动机启动过程离心开关分离点，
5.根据权利要求
4所述异步电动机机械特性电脑测试仪的用途，其特征在于全部测量结果可立即打印出数据或曲线，
6.根据权利要求
4所述异步电动机机械特性电脑测试仪的用途，其特征在于旋转加速度a是利用软件进行微分求得，其计算公式为a=1T2-1T112(T2+T1)]]>式中T1为前一个光电脉冲周期，T2为后一个光电脉冲周期，
7.根据权利要求
4所述异步电动机机械特性电脑测试仪的用途，其特征在于转动惯量是利用落体法测量并用软件计算求得，其计算公式为J=mr2(g-a)a+ao]]>式中m为重物的质量，r为旋转机械绕绳子处的旋转半径，a为旋转半径处的正加速度，a0为自由滑行时旋转半径处负加速度的绝对值，而a和a0由本测试仪测出。
专利摘要
异步电动机机械特性电脑测试仪，引入单板计算机作为核心技术。采用无载法及软件微分法，可测量异步电动机的转矩—转速特性、各种旋转机械的动态转速及相应的加速度，任一电变量与转速的关系，旋转机械的转动惯量；测量风叶的机械特性及单相异步电动机启动过程离心开关分离点；并可立即打印出数据和曲线。具有结构简单、成本低、测量精度高、电机无过热危险、节省电能、使用方便灵活等优点。
文档编号G01R31/34GK87102776SQ87102776
公开日1987年11月25日 申请日期1987年4月10日
发明者邓家祺, 陈晓天, 李育润 申请人:广东机械学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan