CN101788649B - 一种电机负载模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机负载模拟方法，本发明在控制器中设定力矩变化曲线，产生相应大小的控制电流供给离合器，测试开始后将抱闸装置打开，保持陪测电机与待测电机之间存在转速差，传送到待测电机的转矩就可以模拟电梯运行过程力矩变化情况。与现有技术相比，本发明安装简单、成本低，本发明使陪测电机控制变得简单，只要陪测电机保持一定的速度和转矩就可以了，并不需要精确控制其在某一数值；并且与井道测试相比的最大优点是待测电机传动轴的转速不受限制，可以从零到待测电机的额定转速进行测量，有利于开发高速电梯时进行的测试。
Description
技术领域
本发明涉及电气控制领域，特别是涉及一种电机负载模拟方法。
背景技术
在当代社会中，电机的应用越来越广泛，由电机作为驱动源的机械设备比比皆是，而电机及电机控制器的特性共同决定了拖动系统机械性能、能量消耗等。在电梯行业，由稀土永磁同步电机构成的无齿轮曳引方式，突显了永磁同步电机易于做成低转速、大功率的特点。能量回馈制动方式是一种经典的制动方式，能实现电机四象限运行，实现快速正反转、精确制动，可以节约能量。为了开发有能量回馈的由永磁电机驱动的高性能电梯，需要有相应的实验台。目前，有相当的电梯制造厂商和研究机构，建造电梯井道用于测试拖动系统的性能，该方法的不足之处在于电梯运行的速度受到限制、安装不便、成本高。还有使用负载模拟测试台进行实验，负载模拟测试台通常由制动器、传感器、底座、控制器构成，这个测试台不能模拟电梯轿厢侧的重量大于配重，电梯下行的工作状态。有厂家试图用两个电机对拖的方式来进行试验，有的为了模拟电梯的惯量还在制动器到待测电机的轴上安装了飞轮，也叫惯量盘，但是控制陪测电机的转速和力矩相互影响，导致了陪测电机难以控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电机负载模拟方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种电机负载模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)设定模拟参数；
(2)根据该模拟参数，控制待测电机与陪测电机之间存在转速差。
所述的模拟参数包括力矩变化曲线参数、待测电机和陪测电机的转速差范围。
所述的步骤(2)进一步包括：
控制机构启动待测电机；
控制机构打开待测电机侧抱闸，控制输送到待测电机的力矩随力矩变化曲线变化；
控制机构通过力矩转速传感器检测待测电机的转速，当待测电机与陪测电机的转速差达到设定的转速差下限，控制机构打开陪测电机侧抱闸，启动陪测电机；
控制机构控制待测电机与陪测电机之间的转速差保持在设定范围内。
所述的步骤(2)进一步包括：
控制机构打开陪测电机侧抱闸，启动陪测电机；
控制机构通过力矩转速传感器控制陪测电机的转速到达设定的转速差上限；
控制机构指令磁粉离合器将力矩调节到初始值，启动待测电机；
控制机构打开待测电机侧抱闸，控制待测电机与陪测电机之间的转速差保持在设定范围内。
一种电机负载模拟装置，包括待测电机、陪测电机、传动轴、离合器、两个制动机构、力矩速度传感器、控制机构、电参数测试仪、转速转矩测量仪以及磁粉离合器，所述的待测电机与传动轴连接，该传动轴通过离合器与陪测电机连接，所述的两个制动机构分别设于待测电机侧以及陪测电机侧，所述的力矩速度传感器设于传动轴上，所述的控制机构分别与待测电机、陪测电机、待测电机侧的制动机构以及离合器连接，所述的电参数测试仪连接于控制机构与待测电机之间，所述的转速转矩测量仪连接于控制机构与力矩速度传感器之间，所述的磁粉离合器连接于控制机构与陪测电机侧的制动机构之间。
所述的控制机构包括控制电脑、电梯控制盘以及变频控制器，所述的控制电脑经电梯控制盘与待测电机、待测电机侧的制动机构连接，所述的控制电脑经变频控制器与陪测电机、离合器连接。
本发明还包括万向接头，所述的待测电机通过万向接头与传动轴连接。
所述的制动机构采用抱闸装置。
与现有技术相比，本发明安装简单、成本低，本发明使陪测电机控制变得简单，只要陪测电机保持一定的速度和转矩就可以了，并不需要精确控制其在某一数值；并且与井道测试相比的最大优点是待测电机传动轴的转速不受限制，可以从零到待测电机的额定转速进行测量，有利于开发高速电梯时进行的测试。
附图说明
图1为本发明方法所用的电机负载模拟装置的结构示意图；
图2为速度-位置变化曲线图。
其中：v-速度，a-加速度，TL-力矩，S-位移。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明涉及一种电机负载模拟方法，该方法包括以下步骤：
(1)设定模拟参数；
(2)根据该模拟参数，控制待测电机与陪测电机之间存在转速差。
所述的模拟参数包括力矩变化曲线参数、待测电机和陪测电机的转速差范围。
所述的步骤(2)进一步包括：控制机构启动待测电机；控制机构打开待测电机侧抱闸，控制输送到待测电机的力矩随力矩变化曲线变化；控制机构通过力矩转速传感器检测待测电机的转速，当待测电机的转速与陪测电机的转速到达设定的转速差下限，控制机构打开陪测电机侧抱闸，启动待测电机；控制机构控制待测电机与陪测电机之间的转速差保持在设定范围内。
所述的步骤(2)进一步包括：控制机构打开陪测电机侧抱闸，启动陪测电机；控制机构通过力矩转速传感器控制陪测电机的转速到达设定的转速差上限；控制机构指令磁粉离合器将力矩调节到初始值，启动待测电机；控制机构打开待测电机侧抱闸，控制待测电机与陪测电机之间的转速差保持在设定范围内。
如图1所示，一种电机负载模拟装置，包括待测电机1、陪测电机2、传动轴3、离合器4、两个制动机构5、力矩速度传感器6、控制机构、电参数测试仪7、转速转矩测量仪8以及磁粉离合器9，所述的待测电机1与传动轴3连接，该传动轴3通过离合器4与陪测电机2连接，所述的两个制动机构5分别设于待测电机侧以及陪测电机侧，所述的力矩速度传感器6设于传动轴3上，所述的控制机构分别与待测电机1、陪测电机2、待测电机侧的制动机构以及离合器4连接，所述的电参数测试仪7连接于控制机构与待测电机1之间，所述的转速转矩测量仪8连接于控制机构与力矩速度传感器6之间，所述的磁粉离合器9连接于控制机构与陪测电 机侧的制动机构之间。
所述的控制机构包括控制电脑10、电梯控制盘11以及变频控制器12，所述的控制电脑10经电梯控制盘11与待测电机1、待测电机侧的制动机构连接，所述的控制电脑10经变频控制器12与陪测电机2、离合器4连接；本发明还包括万向接头13，所述的待测电机1通过万向接头13与传动轴3连接；所述的制动机构5采用抱闸装置。
陪测电机产生的力矩通过离合器，传送到待测电机一侧。在控制器中设定力矩变化曲线，产生相应大小的控制电流供给离合器，测试开始后将抱闸装置打开，保持陪测电机与待测电机之间存在转速差，传送到待测电机的转矩就可以模拟电梯运行过程力矩变化情况。本发明可用于电梯的电机性能测试，也可以用于其它行业类似的负载力矩模拟。
本发明装置，使陪测电机控制变得简单，只要陪测电机保持一定的速度和转矩就可以了，并不需要精确控制其在某一数值。而与井道测试相比的最大优点是待测电机传动轴的转速不受限制，可以从零到待测电机的额定转速进行测量，有利于开发高速电梯时进行的测试。
实施例
以某电梯电机厂生产的同步马达为例进行来说明实施方法。该厂生产的电机功率在3KW到27.5KW之间，额定转矩在200Nm到1320Nm之间，轴的直径在320mm到550mm之间，转速在96rpm到199rpm之间，为了满足所有电机的测量条件，陪测电机应该应满足功率、转速、额定转矩都大于或等于待测电机的指标，可以选择功率27.5KW，额定转矩1320Nm，额定转速199rpm的永磁同步电机做陪测电机。
使用磁粉离合器传递力矩，滑差功率16KW，额定力矩为2000NM。
转速、转矩传感器也要满足一定的测量指标。转矩测量范围0-5000NM，转速测量范围1-500RPM，转矩测量误差小于0.1％，转速测量误差小于0.05％，采样周期为1秒。
电梯控制盘接收来自主控制器的命令控制待测电机运行。主控制器由一台普通商用电脑加上输出输入板卡构成，采集并记录速度、力矩、待测电机的电流、待测电机功率、待测电机电压、陪测电机转速等参量。主控制器输出转速控制信号给陪测电机驱动器来调节陪测电机的转速，控制待测电机和陪测电机的转速差使电磁离合器的滑差功率保持在其额定滑差功率范围内。电梯工作在反馈制动情况时，保持 陪测电机的速度大于待测电机的速度，反之则使陪测电机的速度小于待测电机。
测试操作分为手动测试和自动测试两种方式，选择手动测试方式时，可以从控制面板或者控制电脑的的滑动开关上按需要改变力矩的大小、电机的转速，可以发送启动停止信号给电梯控制盘。抱闸信号随电机的运行状态自动控制。
自动测试过程为：
1、设定测试参数阶段：工作方式选择(待测电机处于反馈制动方式还是驱动方式)、待测电机和陪测电机的转速差范围(上限值、下限值)、力矩变化表。电梯速度-位置表存储在电梯控制盘中，根据速度变化表及电梯的惯量、配重、轿箱重量、摩擦系数可以确定力矩-位置表，由力矩-位置表生成力矩随位置变化的函数。
2、启动阶段：开启测试开始命令，如果处于待测电机驱动测试方式，陪测电机不动，将信号输出到磁粉离合器的驱动器和电梯控制盘，待测电机运转后，打开待测电机侧抱闸，输送到待测电机的力矩将随设定的力矩曲线变化，当待测电机的力矩转速传感器传送来的转速信号表明待测电机的转速到达设定的转速差下限，打开陪测电机侧的抱闸，启动陪测电机使陪测电机和待测电机的转速差保持在设定范围内。如果处于待测电机制动测试方式，打开陪测电机侧的抱闸，启动陪测电机使陪测电机的转速达到设定的转速差上限，输出信号到磁粉离合器，将力矩调节到初始值，然后启动待测电机，打开待测电机侧抱闸，调整陪测电机的转速，使陪测电机转速随待测电机变化，保持二者转速差处于设定范围。
3、结束阶段：电梯启动后经历加速运行、匀速运行后，到达减速点减速运行，当待测电机或者陪测的速度接近零时，同侧的抱闸抱紧。两个电机的速度为零后，本次测试结束，可以进行下1次测试。
4、电脑记录力矩、旋转速度、待测电机电流、待测电机电压、待测电机电功率，做成表格及趋势图线供分析使用。
5、在力矩按图2所示变化情况下，如果速度跟图2所示速度-位置变化情况吻合越好，抖动越小，说明待测电机的拖动性能越好。
Claims (2)
1.一种电机负载模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)设定模拟参数；
(2)根据该模拟参数，控制待测电机与陪测电机之间存在转速差；
如果处于待测电机驱动测试方式，所述的步骤(2)进一步包括：
控制机构启动待测电机；
控制机构打开待测电机侧抱闸，控制输送到待测电机的力矩随力矩变化曲线变化；
控制机构通过力矩转速传感器检测待测电机的转速，当待测电机与陪测电机的转速差达到设定的转速差下限，控制机构打开陪测电机侧抱闸，启动陪测电机；
控制机构控制待测电机与陪测电机之间的转速差保持在设定范围内；
如果处于待测电机制动测试方式，所述的步骤(2)进一步包括：
控制机构打开陪测电机侧抱闸，启动陪测电机；
控制机构通过力矩转速传感器控制陪测电机的转速到达设定的转速差上限；
控制机构指令磁粉离合器将力矩调节到初始值，启动待测电机；
控制机构打开待测电机侧抱闸，控制待测电机与陪测电机之间的转速差保持在设定范围内。
2.根据权利要求1所述的一种电机负载模拟方法，其特征在于，所述的模拟参数包括力矩变化曲线参数、待测电机和陪测电机的转速差范围。
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