CN106324503A - 他励直流电动机计量校准系统 - Google Patents

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朱庆
路国卫
郎向荣
王江峰
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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Abstract

本发明涉及电机测试技术领域，公开了一种他励直流电动机计量校准系统，包括计算机、待测电机、控制电路、测量电路、电机转速测量装置和外接负载装置。控制电路包括变频器和变阻器，变频器与电动机电枢回路并联，变阻器串联在励磁回路中。计算机通过控制变频器改变电枢回路输入电压，通过控制变阻器改变励磁回路中励磁电流。外接负载装置包括扇叶、填充物和连接件，连接件一端与扇叶固定连接，另一端与待测电机转轴固定连接。扇叶和填充物密封在外接负载装置中，填充物充满外接负载装置。待测电机运转时，电机转轴通过连接件带动扇叶转动。同时填充物粘度的不同，扇叶转动时受到的阻力大小也不同，从而影响电机输出转矩。

Description

他励直流电动机计量校准系统
技术领域
本发明涉及电机测试技术领域，尤其涉及了一种他励直流电动机计量校准系统。
背景技术
现代社会中，电能是使用最广泛的一种能源。电能的生产和使用中，电机起着重要的作用。在石油和天然气的钻探及加压泵送过程中，在煤炭的开采和输送过程中，在化学提炼和加工设备中，在供水和排灌系统中，在航空、航天领域，在制导、跟踪、定位等自动控制系统以及脉冲大功率电磁发射技术等国防高科技领域……总之，在一切工农业生产、国防、文教、科技领域以及人们的日常生活中，电机的应用越来越广泛。一个工业化国家的普通家庭，家用电器中的电机总数在50台以上；一部现代化的小轿车，其内装备的各类微特电机已超过60台。事实上，电机发展到今天，早已成为提高生产效率和科技水平以及提高生活质量的主要载体之一。因此，保证电机能够正常的运转十分重要，为此也衍生出了许多校准、控制、检测等方面的技术。
发明内容
本发明针对现有技术中缺乏针对他励直流电动机的校准系统，外接负载难调整的缺点，提供了一种他励直流电动机计量校准系统。
本发明解决了缺乏针对他励直流电动机校准系统问题，本设计方案针对他励直流电动机的特点和运行方式，专门设计了独特的校准装置和配套的控制软件。本发明通过变频器和变阻器来控制电枢电压和励磁电流的值，能够精确的对他励直流电动机进行调速实验。通过外接负载装置实现对外接负载的调整，从而调整输出转矩。在不同的外接负载条件下，让待测电机运行在不同状态下，从而得到更加多样化的数据。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
他励直流电动机计量校准系统，包括计算机、待测电机、控制电路、测量电路、电机转速测量装置和外接负载装置。控制电路包括变频器和变阻器，变频器与电动机电枢回路并联，变阻器串联在励磁回路中。计算机通过控制变频器改变电枢回路输入电压，通过控制变阻器改变励磁回路中励磁电流。测量电路包括电压计和两个电流计，电压计与变频器输出端并联，一个电流计串联在电枢回路中，另一个电流计串联在励磁回路中。外接负载装置包括扇叶、填充物和连接件，连接件一端与扇叶固定连接，另一端与待测电机转轴固定连接；扇叶和填充物密封在外接负载装置中，填充物充满外接负载装置。
作为优选，计算机内置控制软件，控制软件能够控制被测电机先进行恒转矩调速实验再进行恒功率调速试验，并对接收到的数据进行计算处理，生成表格和曲线图。恒转矩调速和恒功率调速是他励直流电动机经典的调速方式，将数据整合为表格和曲线，能够更直观的展示各运行条件下被测电机的运行状况，方便实验人员读取数据，熟悉电机性能。
作为优选，被测电机进行恒转矩调速实验时，计算机控制变阻器阻值保持不变，控制变频器使电枢回路输入电压逐渐增大。根据他励直流电动机的特点，励磁电流不变时，电枢回路输入电压增大，电机转速提高，但是电枢电流不变，因为此时电枢电流由电机输出转矩决定。
作为优选，被测电机进行恒功率调速试验时，计算机控制变频器运行状态保持不变，控制变阻器使励磁回路中励磁电流逐渐减小。这种情况下，电磁转矩相应减小，但电机的转速升高，过程在过程中保持电磁功率不变，称为恒功率调速。
作为优选，填充物是乙醚或水或煤油或花生油。乙醚粘度是0.233CP，水的粘度是1CP，煤油的粘度是2.3CP，花生油的粘度是10CP。针对不同粘度的填充物，电机带动扇叶转动需要的输出转矩也不同，外接负载装置能够提供不同的负载转矩。
作为优选，还包括电机转速测量装置，电机转速测量装置包括电机安装座，电机安装在电机安装座上，电机安装座的轴向方向的一端安装有传感器安装座，传感器安装座上安装有用于测定电机转轴的转速的光电转速传感器；传感器安装座与光电转速传感器相配合的安装面上设有安装通道，安装通道设有摆动杆杠，摆动杆杠的摆动支点设有支撑的摆动钢珠，摆动杆杠的右端的上方的安装面上设有按钮通道，按钮通道设有按钮弹簧，按钮弹簧的下端抵触摆动杆杠的右端，按钮弹簧的上端抵触按钮；摆动杆杠的左端向下设有第一竖杆，第一竖杆的尾端设有第一斜面；在摆动杆杠的左端的上方设有受压弹簧；光电转速传感器上固定设有安装滑块，安装滑块在安装通道内滑动。通过此装置，传感器能够稳定固定并且拆装方便。
作为优选，摆动杆杠的中部设有第二竖杆，第二竖杆横向连接横杆，横杆向下竖向连有第三竖杆，第三竖杆的尾端设有用于间隙补偿的第二斜面。保证传感器不会因为震动或颠簸，在传感器安装座上发生移位或掉落。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明专门针对他励直流电动机的特点设计，实验过程更加贴近他励直流电动机的特点，能够更加精确的得到他励直流电动机的特性曲线。外接负载装置能够提供不同大小的稳定负载转矩。
附图说明
图1是本发明电路结构示意图。
图2是外接负载装置结构示意图。
图3是本发明恒转矩调速试验流程图。
图4是本发明恒功率调速实验流程图
图5是电机转速测量装置内部结构示意图。
图6是光电转速传感器安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，他励直流电动机计量校准系统，包括计算机、待测电机、控制电路、测量电路、电机转速测量装置和外接负载装置。控制电路包括变频器和变阻器，变频器与电动机电枢回路并联，变阻器串联在励磁回路中。计算机通过控制变频器改变电枢回路输入电压，通过控制变阻器改变励磁回路中励磁电流。测量电路包括电压计和两个电流计，电压计与变频器输出端并联，一个电流计串联在电枢回路中，另一个电流计串联在励磁回路中。
如图2所示，外接负载装置1包括扇叶2、填充物3和连接件4，连接件4一端与扇叶2固定连接，另一端与待测电机转轴固定连接。斜线部分表示填充物3，扇叶2和填充物3密封在外接负载装置1中，填充物3充满外接负载装置1。待测电机运转时，电机转轴通过连接件4带动扇叶2转动。同时填充物3粘度的不同，扇叶2转动时受到的阻力大小也不同，从而影响电机输出转矩。
如图3所示，算机内置控制软件，控制软件能够控制被测电机先进行恒转矩调速实验再进行恒功率调速试验，并对接收到的数据进行计算处理，生成表格和曲线图。被测电机进行恒转矩调速实验时，计算机控制变阻器阻值保持不变，控制变频器使电枢回路输入电压逐渐增大。电枢回路串联的电流计测量电枢电流Ia的值，电压计测量电枢回路输入电压Uo，光电转速传感器测量电机转速ω。电枢回路输入电压Uo逐渐增大，得到多组Uo、Ia和ω的数据，控制软件根据公式(Uo-IaRa)Ia＝Tω得到方程组，并且通过解方程组得到T和Ra的值，其中Ra为电枢回路总电阻，T为恒定转矩。控制软件根据公式计算待测电机效率，并且根据多组Uo和ω数据绘制两者的关系曲线。接着进行恒功率调速实验。
如图4所示，被测电机进行恒功率调速试验时，计算机控制变频器运行状态保持不变，控制变阻器使励磁回路中励磁电流逐渐减小。励磁回路电流计测量励磁电流If的值，光电转速传感器测量电机转速ω。控制软件通过得到的多组If和ω数据绘制两者的关系曲线。
如图5所示，待测电机安装在待测电机安装座64上，待测电机安装座64的轴向方向的一端安装有传感器安装座61，传感器安装座61上安装有用于测定待测电机转轴的转速的光电转速传感器62。
如图6所示，传感器安装座61与光电转速传感器62相配合的安装面65上设有安装通道98，安装通道98设有摆动杆杠83，摆动杆杠83的摆动支点设有支撑的摆动钢珠85，摆动杆杠83的右端的上方的安装面上设有按钮通道88，按钮通道88设有按钮弹簧87，按钮弹簧87的下端抵触摆动杆杠83的右端，按钮弹簧87的上端抵触按钮86；摆动杆杠83的左端向下设有第一竖杆81，第一竖杆81的尾端设有第一斜面97；在摆动杆杠83的左端的上方设有受压弹簧82；光电转速传感器62上固定设有安装滑块96，安装滑块96在安装通道98内滑动。
摆动杆杠83的中部设有第二竖杆92，第二竖杆92横向连接横杆93，横杆93向下竖向连有第三竖杆94，第三竖杆94的尾端设有用于间隙补偿的第二斜面95。将光电转速传感器62安装到传感器安装座61上时，外力将光电转速传感器62的安装滑块96滑入安装通道98内，当安装滑块96接触到第一竖杆81的尾端的第一斜面97时，由于受到挤压，第一竖杆81向上运动，安装滑块96继续前行，直到安装滑块96完全越过第一竖杆81，此时第一竖杆81在受压弹簧82的作用下复位，阻止安装滑块96往外滑出，基本将光电转速传感器62快速安装在传感器安装座61上。同时由于安装存在一定间隙，第三竖杆94的尾端设有的第二斜面95会慢慢与安装滑块96接触，同时因为第二竖杆92横向连接横杆93，第三竖杆94受到挤压时可以有适当的往上回弹的位移，不至于将整个摆动杆杠83的左端往上顶起，可以实现安装间隙的补偿。当需要更换不同规格的光电转速传感器62时，只需要按压按钮通道88上的按钮86，通过杠杆的原理，第一竖杆81往上抬起，安装滑块96可以退出安装通道98。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化。

Claims (7)

1.他励直流电动机计量校准系统，包括计算机、待测电机、控制电路、测量电路、电机转速测量装置和外接负载装置(1)；其特征在于：控制电路包括变频器和变阻器，变频器与电动机电枢回路并联，变阻器串联在励磁回路中；计算机通过控制变频器改变电枢回路输入电压，通过控制变阻器改变励磁回路中励磁电流；测量电路包括电压计和两个电流计，电压计与变频器输出端并联，一个电流计串联在电枢回路中，另一个电流计串联在励磁回路中；外接负载装置(1)包括扇叶(2)、填充物(3)和连接件(4)，连接件(4)一端与扇叶(2)固定连接，另一端与待测电机转轴固定连接；扇叶(2)和填充物(3)密封在外接负载装置(1)中，填充物(3)充满外接负载装置(1)。
2.根据权利要求1所述他励直流电动机计量校准系统，其特征在于:计算机内置控制软件，控制软件能够控制被测电机进行先恒转矩调速试验再进行恒功率调速实验，并对接收到的数据进行计算处理，生成表格和曲线图。
3.根据权利要求2所述他励直流电动机计量校准系统，其特征在于:被测电机进行恒转矩调速实验时，计算机控制变阻器阻值保持不变，控制变频器使电枢回路输入电压逐渐增大。
4.根据权利要求2所述他励直流电动机计量校准系统，其特征在于:被测电机进行恒功率调速试验时，计算机控制变频器运行状态保持不变，控制变阻器使励磁回路中励磁电流逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的他励直流电动机计量校准系统，其特征在于：填充物(3)是乙醚或水或煤油或花生油。
6.根据权利要求1所述的他励直流电动机计量校准系统，其特征在于：电机转速测量装置包括待测电机安装座(64)，待测电机安装在待测电机安装座(64)上，待测电机安装座(64)的轴向方向的一端安装有传感器安装座(61)，传感器安装座(61)上安装有用于测定待测电机转轴的转速的光电转速传感器(62)；传感器安装座(61)与光电转速传感器(62)相配合的安装面(65)上设有安装通道(98)，安装通道(98)设有摆动杆杠(83)，摆动杆杠(83)的摆动支点设有支撑的摆动钢珠(85)，摆动杆杠(83)的右端的上方的安装面上设有按钮通道(88)，按钮通道(88)设有按钮弹簧(87)，按钮弹簧(87)的下端抵触摆动杆杠(83)的右端，按钮弹簧(87)的上端抵触按钮(86)；摆动杆杠(83)的左端向下设有第一竖杆(81)，第一竖杆(81)的尾端设有第一斜面(97)；在摆动杆杠(83)的左端的上方设有受压弹簧(82)；光电转速传感器(62)上固定设有安装滑块(96)，安装滑块(96)在安装通道(98)内滑动。
7.根据权利要求1所述的他励直流电动机计量校准系统，其特征在于：摆动杆杠(83)的中部设有第二竖杆(92)，第二竖杆(92)横向连接横杆(93)，横杆(93)向下竖向连有第三竖杆(94)，第三竖杆(94)的尾端设有用于间隙补偿的第二斜面(95)。
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