CN104569817B - 一种液压加载电机性能测试实验系统及其实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于流体传动与控制领域，涉及一种液压加载电机性能测试实验系统及实验方法。包括电机性能参数检测系统、转矩转速传感器和液压加载装置系统；其中，电机性能参数检测系统还包括电流传感器、电压传感器、数据采集单元和数据处理单元；转矩转速传感器检测电机的转速和转矩；液压加载装置系统对电机进行加载。该系统以恒压变量泵作为加载泵，加载时液压泵的工作压力基本恒定，采用比例流量阀作为控制元件，通过调节加载液压泵的输出流量进行加载；这种加载方式简单，加载装置转动惯量小，可进行静态、动态和连续加载，且加载过程中加载液压泵的工作压力值可根据实际情况设定、且基本恒定，加载灵敏、可靠、平稳，同时在电机转速较低时，加载平稳性好。
Description
技术领域
本发明属于流体传动与控制领域，涉及一种液压加载电机性能测试实验系统及实验方法。
背景技术
电机拖动性能测试是以电机为对象的科学研究、新产品开发、产品出厂检验、电机修复性能检验及电机实验教学等的重要测试内容。在对电机进行性能测试实验时，需要在有载荷的条件下进行实验，通常的加载方式有机械加载、磁粉制动器加载、测功机加载和液压泵的压力控制加载等方式。
机械加载方法简单易行,但只能模拟变化规律简单的负载,且不能连续可调。磁粉制动器散热条件差，一般要采用水冷散热，连续运行对其使用寿命、性能和工作效率有很大影响，适合于小功率电机的加载，另外，其高速性能不稳定，不适用于高速场合。测功机加载需要采用平滑调速的电机，加载系统复杂、成本高、精度低，另外，加载装置转动惯量大，测功机局限于静态测试数据，而对于电机启动、加速、制动停车等过渡过程的加载无法模拟。
液压泵压力控制加载，其基本原理是液压泵的输出流量一定，采用溢流阀作为压力控制元件对液压泵的工作压力进行控制，随加载压力升高，负载转矩增大，从而实现加载，这种加载方式使用方便，可以进行静态、动态和连续加载；但是当电机在低转速运行时，随液压泵加载工作压力的升高，液压泵的不均匀性泄漏增加、容积效率降低，影响加载平稳性；另外，在电机转速较低时，液压泵输出的流量也较小，低于溢流阀正常工作的流量范围，使溢流阀的压力调节特性不理想,压力波动大、不稳定，从而影响加载的平稳性；再者，随加载压力的升高，液压泵的工作噪声也增加。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种液压加载电机性能测试实验系统，该系统以恒压变量泵作为加载泵，加载时液压泵的工作压力基本恒定，采用流量控制阀作为控制元件，通过调节加载泵的输出流量进行加载；这种加载方式简单，加载装置转动惯量小，可以进行静态、动态和连续加载，而且，液压泵加载过程中的工作压力值可以根据实际情况设定、且基本恒定，加载灵敏、可靠、平稳，同时在电机转速较低时，加载平稳性好。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种液压加载电机性能测试实验系统，包括电机性能参数检测系统和液压加载装置系统；所述电机的输出轴与转矩转速传感器的一端连接，所述转矩转速传感器的另一端与加载液压泵的驱动轴连接，其中，电机性能参数检测系统包括电流传感器、电压传感器、数据采集单元和数据处理单元；所述电流传感器检测电机的工作电流，所述电压传感器检测电机的工作电压，所述数据采集单元采集电机性能的测试参数，所述数据处理单元对采集的测试参数进行处理和计算。所述转矩转速传感器检测电机的转速和转矩，所述液压加载装置系统对电机进行加载；所述加载液压泵的一个油路口与桥式单向阀油路的A口连接，加载液压泵的另一个油路口与桥式单向阀油路的B口连接。桥式单向阀油路的D口与加载比例流量阀的进油口连接，加载比例流量阀的出油口连接油箱。在所述桥式单向阀油路的D口与加载比例流量阀的进油口间连接电磁溢流阀的进油口，电磁溢流阀的出油口连接油箱。辅助液压泵的出油口连接单向阀油路的C口，辅助液压泵的进油口连接油箱。在所述辅助液压泵的出油口及所述单向阀油路的C口间连接溢流阀的进油口，溢流阀的出油口连接油箱。在所述辅助液压泵的出油口及所述单向阀油路的C口间连接第一压力传感器，在所述单向阀油路的D口及所述加载比例流量阀的进油口间连接第二压力传感器。
所述加载液压泵(9)采用双向旋转恒压变量泵。
一种液压加载电机性能测试实验方法，实验步骤包括：
步骤一、液压加载装置系统辅助液压泵(7)压力设定：起动辅助液压泵(7)，调节溢流阀(8)的压力为1Mpa；
步骤二、液压加载系统装置电磁溢流阀(12)的压力设定：控制电磁溢流阀(12)处于卸荷状态，起动电机(3)，加载液压泵(9)空载起动运行，控制电磁溢流阀(12)处于负荷状态，调节电磁溢流阀(12)的调压装置为最大压力设定值，控制比例流量阀(11)处于关闭状态，调节加载液压泵(9)的恒压调节装置，使加载液压泵(9)的工作压力升高至加载液压泵(9)的额定压力，再调节旋松电磁溢流阀(12)的调压装置，使加载液压泵(9)的工作压力开始降低，直至降低到加载系统设定的最大压力值，即设定电磁溢流阀(12)调压值为加载液压系统的最高安全工作压力。
步骤三、液压加载系统装置工作压力的设定：在步骤二的基础上设定加载液压系统的电磁溢流阀(12)压力后，调节加载液压泵(9)的恒压调节装置，使加载液压泵(9)的压力为电机性能测试实验时所要求的工作压力值。
步骤四、液压加载系统连续加载实验：在步骤述二和步骤三的基础上，调节比例流量阀(11)的开口，即调节加载液压泵(9)的输出流量，从而调节电机(3)轴上的负载转矩，调节比例流量阀(11)的开口增大，加载液压泵(9)的输出流量增大，电机(3)轴上的负载转矩增大，连续调节比例流量阀(11)的开口增大，即可对电机(3)连续加载。
步骤五、液压加载系统突加载、突卸载动态实验：在步骤四连续加载实验中，控制比例流量阀(11)的开口一定，突然控制电磁溢流阀(12)处于卸荷状态，加载液压泵(9)的输出流量将达到满流量输出，同时，加载系统的工作压力将迅速降低至大气压，即进行突卸载动态实验，再突然控制电磁溢流阀(12)处于负荷状态，即进行突加载动态实验。
步骤六、电机性能测试数据采集、数据处理单元：在步骤四连续加载实验和步骤五突加载、突卸载动态实验中，电流传感器(1-1)检测电机的U相电流，电流传感器(1-2)检测电机(3)的V相电流，电流传感器(1-3)检测电机(3)的W相电流，电压传感器(2-1)检测电机(3)的U相电压，电压传感器(2-2)检测电机(3)的V相电压，电压传感器(2-3)检测电机(3)的W相电压，转矩转速传感器(4)检测电机(3)的转矩和转速，压力传感器(2-3)检测加载液压系统的压力，数据采集单元采集电机性能的测试参数，数据处理单元对采集的测试参数进行处理，并计算电机的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、输出转速、转矩、输出功率和电机效率的测试参数。
有益效果
1、本发明采用恒压变量泵作为加载泵，加载简单、方便，加载过程中液压泵工作压力基本稳定，通过流量控制阀调节液压泵的输出流量进行加载，加载灵敏、平稳、可靠。
2、本发明加载装置转动惯量小，可以进行静态、动态和连续加载。
3、本发明可以在电机低转速运行的条件下，平稳加载。
附图说明
图1为本发明所提供的液压加载电机性能测试实验系统的一种具体实施方式的结构原理图和液压系统油路原理图；
图2为本发明所提供的液压加载电机性能测试实验系统中恒压变量泵的流量调节特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
参照附图1和附图2，本发明公开了一种液压加载电机性能测试实验系统，具体内容如下所述：
本发明提供了一种液压加载电机性能测试实验系统，包括电机性能参数检测系统和液压加载装置系统，所述电机(3)的输出轴与转矩转速传感器(4)的一端连接，所述转矩转速传感器(4)的另一端与加载液压泵(9)的驱动轴连接，所述电机性能参数检测系统还包括电流传感器(1)、电压传感器(2)、数据采集单元和数据处理单元，所述液压加载装置系统对电机进行加载。
所述电流传感器(1-1)检测电机(3)的U相电流，所述电流传感器(1-2)检测电机(3)的V相电流，所述电流传感器(1-3)检测电机(3)的W相电流，所述电压传感器(2-1)检测电机(3)的U相电压，所述电压传感器(2-2)检测电机(3)的V相电压，所述电压传感器(2-3)检测电机(3)的W相电压，所述数据采集单元采集电机(3)性能的测试参数，所述数据处理单元对采集的测试参数进行处理和计算。
所述加载液压泵(9)采用双向旋转恒压变量泵。
所述加载液压泵(9)的一个油路口与桥式单向阀油路(10)的A口连接，加载液压泵(9)的另一个油路口与桥式单向阀油路(10)的B口连接。
在所述加载油路中，桥式单向阀油路(10)的D口与加载比例流量阀(11)的进油口连接，加载比例流量阀(11)的出油口连接油箱。
在所述桥式单向阀油路(10)的D口与加载比例流量阀(11)的进油口间连接电磁溢流阀(12)的进油口，电磁溢流阀(12)的出油口连接油箱。
在所述辅助供油回路中，辅助液压泵(7)的出油口连接单向阀油路(10)的C口，辅助液压泵(7)的进油口连接油箱(6)。
在所述辅助液压泵(7)的出油口及所述单向阀油路(10)的C口间连接溢流阀(8)的进油口，溢流阀(8)的出油口连接油箱(6)。
在所述辅助液压泵(7)的出油口及所述单向阀油路(10)的C口间连接第一压力传感器(5-1)，在所述单向阀油路(10)的D口及所述加载比例流量阀(11)的进油口间连接第二压力传感器(5-2)。
具体的电机性能测试实验方法举例如下：
1、液压加载系统辅助供油泵(7)压力设定：起动辅助泵(7)，调节溢流阀(8)的压力为1MPa。
2、液压加载系统电磁溢流阀(12)的压力设定：控制电磁溢流阀(12)处于卸荷状态，起动电机(3)，加载液压泵(9)空载起动运行，控制电磁溢流阀(12)处于负荷状态，调节电磁溢流阀(12)的调压装置为最大压力设定值，控制比例流量阀(11)处于关闭状态，调节加载液压泵(9)的恒压调节装置，使加载液压泵(9)的工作压力升高至加载液压泵(9)的额定压力，再调节旋松电磁溢流阀(12)的调压装置，使加载液压泵(9)的工作压力开始降低，直至降低到加载系统设定的最大压力值，即设定电磁溢流阀(12)调压值为加载液压系统的最大工作压力。
3、液压加载系统工作压力的设定：按上述2设定加载液压系统的安全阀压力后，调节加载液压泵(9)的恒压调节装置，使加载液压泵(9)的压力为电机性能测试实验时所要求的工作压力值。
4、液压加载系统连续加载实验：按上述2设定安全阀工作压力，按上述3设定加载系统实验工作压力后，调节比例流量阀(11)的开口，即调节加载液压泵(9)的输出流量，从而调节电机(3)轴上的负载转矩，调节比例流量阀(11)的开口增大，加载液压泵(9)的输出流量增大，电机(3)轴上的负载转矩增大，连续调节比例流量阀(11)的开口增大，即可对电机(3)连续加载。
5、液压加载系统突加载、突卸载动态实验：在上述4连续加载实验中，控制比例流量阀(11)的开口一定，突然控制电磁溢流阀(12)处于卸荷状态，加载液压泵(9)的输出流量将达到满流量输出，同时，加载系统的工作压力将迅速降低至大气压，即进行突卸载动态实验，再突然控制电磁溢流阀(12)处于负荷状态，即进行突加载动态实验。
6、电机性能测试数据采集、数据处理单元：在上述4连续加载实验和5突加载、突卸载动态实验中，电流传感器(1-1)检测电机的U相电流，电流传感器(1-2)检测电机的V相电流，电流传感器(1-3)检测电机的W相电流，电压传感器(2-1)检测电机的U相电压，电压传感器(2-2)检测电机的V相电压，电压传感器(2-3)检测电机的W相电压，转矩转速传感器(4)检测电机的转矩和转速，压力传感器(2-3)检测加载液压系统的压力，数据采集单元采集电机性能的测试参数，数据处理单元对采集的测试参数进行处理，并计算电机的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、输出转速、转矩、输出功率和电机效率等测试参数。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种液压加载电机性能测试实验系统，其特征在于：包括电机性能参数检测系统和液压加载装置系统；所述电机(3)的输出轴与转矩转速传感器(4)的一端连接，所述转矩转速传感器(4)的另一端与加载的恒压变量液压泵(9)的驱动轴连接，所述电机性能参数检测系统对电机性能参数进行检测，包括第一电流传感器(1-1)、第二电流传感器(1-2)、第三电流传感器(1-3)、第一电压传感器(2-1)、第二电压传感器(2-2)、第三电压传感器(2-3)、数据采集单元和数据处理单元；第一电流传感器(1-1)检测电机(3)的U相电流，第二电流传感器(1-2)检测电机(3)的V相电流，第三电流传感器(1-3)检测电机(3)的W相电流，第一电压传感器(2-1)检测电机(3)的U相电压，第二电压传感器(2-2)检测电机(3)的V相电压，第三电压传感器(2-3)检测电机(3)的W相电压，转矩转速传感器(4)检测电机(3)的转矩和转速，所述数据采集单元采集电机性能的测试参数，所述数据处理单元对采集的测试参数进行处理和计算；所述液压加载装置系统对电机(3)进行加载；所述加载的恒压变量液压泵(9)的一个油路口与桥式单向阀油路(10)的A口连接，加载的恒压变量液压泵(9)的另一个油路口与桥式单向阀油路(10)的B口连接；桥式单向阀油路(10)的D口与加载比例流量阀(11)的进油口连接，加载比例流量阀(11)的出油口连接油箱；在所述桥式单向阀油路(10)的D口与加载比例流量阀(11)的进油口间连接电磁溢流阀(12)的进油口，电磁溢流阀(12)的出油口连接油箱；辅助液压泵(7)的出油口连接桥式单向阀油路(10)的C口，辅助液压泵(7)的进油口连接油箱；在所述辅助液压泵(7)的出油口及所述桥式单向阀油路(10)的C口间连接溢流阀(8)的进油口，溢流阀(8)的出油口连接油箱；在所述辅助液压泵(7)的出油口及所述桥式单向阀油路(10)的C口间连接第一压力传感器(5-1)，在所述桥式单向阀油路(10)的D口及所述加载比例流量阀(11)的进油口间连接第二压力传感器(5-2)。
2.如权利要求1所述的一种液压加载电机性能测试实验系统，其特征在于：所述加载的恒压变量液压泵(9)采用双向旋转恒压变量液压泵。
3.一种根据权利要求1所述的液压加载电机性能测试实验系统的实验方法，其特征在于，实验步骤包括：
步骤一、液压加载装置系统辅助液压泵(7)压力设定：起动辅助液压泵(7)，调节溢流阀(8)的压力为1Mpa；
步骤二、液压加载装置系统电磁溢流阀(12)的压力设定：控制电磁溢流阀(12)处于卸荷状态，起动电机(3)，加载的恒压变量液压泵(9)空载起动运行，控制电磁溢流阀(12)处于负荷状态，调节电磁溢流阀(12)的调压装置为最大压力设定值，控制比例流量阀(11)处于关闭状态，调节加载的恒压变量液压泵(9)的恒压调节装置，使加载的恒压变量液压泵(9)的工作压力升高至加载的恒压变量液压泵(9)的额定压力，再调节旋松电磁溢流阀(12)的调压装置，使加载的恒压变量液压泵(9)的工作压力开始降低，直至降低到液压加载装置系统设定的最大压力值，即设定电磁溢流阀(12)调压值为液压加载装置系统的最高安全工作压力；
步骤三、液压加载装置系统工作压力的设定：在步骤二的基础上设定液压加载装置系统的电磁溢流阀(12)压力后，调节加载的恒压变量液压泵(9)的恒压调节装置，使加载的恒压变量液压泵(9)的压力为电机性能测试实验时所要求的工作压力值；
步骤四、液压加载装置系统连续加载实验：在步骤述二和步骤三的基础上，调节比例流量阀(11)的开口，即调节加载的恒压变量液压泵(9)的输出流量，从而调节电机(3)轴上的负载转矩，调节比例流量阀(11)的开口增大，加载的恒压变量液压泵(9)的输出流量增大，电机(3)轴上的负载转矩增大，连续调节比例流量阀(11)的开口增大，即可对电机(3)连续加载；
步骤五、液压加载装置系统突加载、突卸载动态实验：在步骤四连续加载实验中，控制比例流量阀(11)的开口一定，突然控制电磁溢流阀(12)处于卸荷状态，加载的恒压变量液压泵(9)的输出流量将达到满流量输出，同时，液压加载装置系统的工作压力将迅速降低至大气压，即进行突卸载动态实验，再突然控制电磁溢流阀(12)处于负荷状态，即进行突加载动态实验；
步骤六、电机性能测试数据采集、数据处理单元：在步骤四连续加载实验和步骤五突加载、突卸载动态实验中，第一电流传感器(1-1)检测电机的U相电流，第二电流传感器(1-2)检测电机的V相电流，第三电流传感器(1-3)检测电机的W相电流，第一电压传感器(2-1)检测电机的U相电压，第二电压传感器(2-2)检测电机的V相电压，第三电压传感器(2-3)检测电机的W相电压，转矩转速传感器(4)检测电机的转矩和转速，第二压力传感器(5-2)检测液压加载装置系统的压力，数据采集单元采集电机性能的测试参数，数据处理单元对采集的测试参数进行处理，并计算电机的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、输出转速、转矩、输出功率和电机效率的测试参数。
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