CN108646181A - 一种制动电机负载试验系统及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机的测试技术领域，具体是一种制动电机负载试验系统及其试验方法，负载试验平台上设有同轴连接的试验制动电机、扭矩传感器和负载制动电机，试验制动电机通过第一支撑底座设置在负载试验平台上，扭矩传感器通过第一可调支撑平台设置在负载试验平台上，负载制动电机通过第二支撑底座设置在第二可调支撑平台上，第二可调支撑平台设置在负载试验平台上。该系统能够按照上位机预先设置的程序进行制动电机负载试验，自动采集存储原始试验数据，并将原始试验数据经过处理分析生成相应的图表及结果。其法兰盘与支撑底座固定制动电机方式，可适应不同型号的制动电机试验需求，具有成本低装拆方便的优点。

Description

一种制动电机负载试验系统及其试验方法

技术领域

本发明涉及电机的测试技术领域，具体是一种制动电机负载试验系统及其试验方法。

背景技术

制动电机是起重机重要的安全部件之一，不仅具有阻止悬吊物件下落、实现制动功能，而且可驱动起重机行走机构及起升机构运行，并保障这些机构的快速起停和准确定位，只有完好可靠的制动电机才能保证起重机运行的准确性和安全生产，因此制动电机的性能是至关重要的。

型式试验是保障制动电机产品性能及质量满足规范要求的重要手段。随着电子、控制、计算机与信息等领域的新技术迅猛发展，以PC机为核心的制动电机自动测试系统以其成本低自动化程度高获得了广泛应用。负载试验是制动电机型式试验重要的试验之一，目的是确定制动电机的效率、功率因数、转速、定子电流、输入功率等与输出功率的关系，但是现有技术中缺少相关的试验装置来进行负载试验。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术中的上述问题，提供一种制动电机负载试验系统及其试验方法，在制动电机负载试验中，根据制动电机的不同选择电机对拖或者制动器作为负载，本发明采用的制动电机对拖方式实现施加负载。该系统能够按照上位机预先设置的程序进行制动电机负载试验，自动采集存储原始试验数据，并将原始试验数据经过处理分析生成相应的图表及结果。其法兰盘与支撑底座固定制动电机方式，可适应不同型号的制动电机试验需求，具有成本低装拆方便的优点。

为实现上述目的，提供一种制动电机负载试验系统，包括控制台、电气柜、负载试验平台，负载试验平台上设有同轴连接的试验制动电机、扭矩传感器和负载制动电机，试验制动电机通过第一支撑底座设置在负载试验平台上，扭矩传感器通过第一可调支撑平台设置在负载试验平台上，负载制动电机通过第二支撑底座设置在第二可调支撑平台上，第二可调支撑平台设置在负载试验平台上。

优选地，试验制动电机、扭矩传感器和负载制动电机通过三爪联轴器同轴连接。

优选地，控制台包括数字功率仪和上位机，电气柜包括变频电源、PLC、电容、变压器、电压电流传感器，上位机通过并行通讯结构连接数字功率仪和PLC，数字功率仪与扭矩传感器和电压电流传感器连接，同时上位机还与变频电源相连，PLC输出端连接变频电源，试验制动电机和负载制动电机均与变频电源的输出线连接。

优选地，第二可调支撑平台包括蜗轮蜗杆升降机、伺服电机、z向平板、y向平板、y向滚轮滑块直线导轨、x向滚轮滑块直线导轨、x向平板，蜗轮蜗杆升降机有四个，分别设置在z向平板底部四角，蜗轮蜗杆升降机连接伺服电机，z向平板顶部设有y向平板，x向平板设置在y向平板顶部，在y向平板与z向平板之间设有y向滚轮滑块直线导轨和y向丝杆传动装置，在y向平板与x向平板之间设有x向滚轮滑块直线导轨和x向丝杆传动装置，y向丝杆传动装置和x向丝杆传动装置均分别包括调节旋钮和调节丝杆。

优选地，负载试验平台顶部为三层阶梯结构，位于最顶部的第一层阶梯结构上设有第一支撑底座，位于中间的第二层阶梯结构上设有第一可调支撑平台，位于最底层的第三层阶梯结构上设有第二可调支撑平台。

优选地，第一层阶梯结构顶部沿纵向开设有两条平行的T型槽，第一支撑底座通过T型螺栓固定在T型槽上。

优选地，所述的第一支撑底座上开设有沉孔，所述沉孔通过螺栓定位连接法兰盘，所述试验制动电机具有端盖，试验制动电机的端盖与该法兰盘螺栓连接。法兰盘与支撑底座固定制动电机方式，对于不同型号的制动电机，无需重新设计支撑夹具，只需重新制造法兰盘，其外缘尺寸保持不变，仅需改变沉孔及紧固螺孔的直径即可，因此该夹具可适应不同型号的制动电机试验需求，具有成本低装拆方便的优点。

本发明还包括一种制动电机负载试验系统的试验方法，该试验方法包括负载试验控制和负载试验数据分析的步骤。

负载试验控制步骤包括：

a.先启动试验制动电机至额定电压额定频率，然后启动负载制动电机，并判断二者转向是否一致，即启动辅助电源，先增加频率2Hz/次，同时升高电压0.2V/次，当电压升至10V判断试验制动电机电流大小确定负载制动电机与试验制动电机转向是否一致；

b.当负载制动电机电压处于额定电压额定频率时，负载试验进程启动；通过PID参数调整控制负载制动电机频率下降的幅度，使负载制动电机转速低于试验制动电机，则试验制动电机加负载；

c.当试验制动电机电流达到额定电流时，采集其三相电压、三相电流、 输入功率、功率因数、频率、输出转矩、转速数据的采集，同时逐渐升高负载制动电机频率以减小负载，当负载为零时停止数据采集；

d.负载制动电机与试验制动电机按照控制流程依次停机，负载试验结束。

负载试验数据分析步骤包括：

a.首先进行原始试验数据表格及计算分析表格的初始化，确定所需填写的项目；

b.构造负载试验各曲线坐标轴，载入原始试验数据进行分析处理，以绘制负载试验各曲线，最后填写试验结果表，生成负载试验报告。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

1. 制动电机负载试验测试过程完全自动化，一方面降低了人工操作强度，另一方面也提高了负载实验的测试精度。负载试验数据分析处理结果由软件程序自动完成，并生产试验报告，提高了测试效率；

2. 负载试验平台采用负载制动电机固定，扭矩传感器及试验制动电机位置可调整的装配形式，以保证三者连接同轴度，提高了制动电机负载试验数据的精度。其中试验制动电机可调支撑平台即第二可调支撑平台在x向、y向及z向位置均可调节，z向设有电动粗调和手工微调，提高了试验效率，扭矩传感器可调支撑平台即第一可调支撑平台构造简单，位置调节及装卸都较方便；

3.支撑底座与法兰盘制作成沉孔定位和螺栓配合，这样对于不同型号不同尺寸的制动电机，只需重新制作法兰盘内圈孔与电机端盖定位孔相匹配即可，节约了成本且装卸方便。

附图说明

图1是本发明实施例中的制动电机负载试验系统控制原理图；

图2（a）是本发明实施例中的制动电机负载试验平台结构示意图；

图2（b）是图2（a）的轴测图；

图3（a）是本发明实施例中的第二可调支撑平台结构示意图；

图3（b）是图3（a）的轴测图；

图3（c）是本发明实施例中第二可调支撑平台的局部结构示意图；

如图所示，图中：1.负载试验平台 2.试验制动电机 3.第一支撑底座 4.三爪联轴器5.扭矩传感器 6.第一可调支撑平台 7.负载制动电机 8.第二可调支撑平台 9.法兰盘10.水平x向调节旋钮 11.涡轮蜗杆升降机 12.y向滚轮滑块直线导轨 13.z向平板 14.y向平板 15.前后y向调节旋钮 16.x向滚轮滑块直线导轨 17.x向平板 18.x向调节丝杆 19.顶杆 20.伺服电机 21.手动调节旋钮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例公开了一种制动电机负载试验系统，该系统包括控制台、电气柜、负载试验平台，控制台包括数字功率仪和上位机，电气柜包括变频电源、PLC、电容、变压器和电压电流传感器。负载试验平台包括通过三爪联轴器同轴连接的试验制动电机、负载制动电机和扭矩传感器，其中负载制动电机固定在试验平台上，试验制动电机固定在可调平台上，扭矩传感器也固定在可调支撑平台上。上位机通过并行通讯结构连接数字功率仪和PLC，数字功率仪与扭矩传感器和电流电压传感器连接，同时上位机还与变频电源相连，PLC输出端连接变频电源，试验制动电机和负载制动电机均与变频电源的输出线连接。

该平台可固定试验制动电机及负载制动电机，并且试验制动电机支撑平台可进行三个方向的粗调和微调，以保证两个制动电机安装的同轴度要求，同时扭矩传感器支撑平台也可进行调节以保证扭矩传感器的连接同轴度。为了锥形转子类制动电机也能够进行负载试验，采用三爪联轴器连接并有轴向间隙，预留锥形转子电机转子启动时轴向串动距离。本负载试验过程完全按照上位机程序设置自动完成，包括数据采集、记录、分析及计算，并生成试验报告。负载制动电机位置固定，通过调整试验制动电机及扭矩传感器的位置满足三个部件的同轴度要求，以保证试验数据精度。

制动电机负载试验系统包括：上述的硬件系统、软件系统及负载试验平台。软件系统包含负载试验控制软件及负载试验数据分析处理软件，负载试验控制软件流程如下：

a.先启动试验制动电机至额定电压额定频率，然后启动负载制动电机，并判断二者转向是否一致，即启动辅助电源，先增加频率2Hz/次，同时升高电压0.2V/次，当电压升至10V判断试验制动电机电流大小确定负载制动电机与试验制动电机转向是否一致；

b.当负载制动电机电压处于额定电压时，负载试验进程启动。通过PID参数调整控制负载制动电机频率下降的幅度，使负载制动电机转速低于试验制动电机，则试验制动电机加负载；

c.当试验制动电机电流达到额定电流时，采集其三相电压、三相电流、 输入功率、功率因数、频率、输出转矩、转速数据的采集，同时逐渐升高负载制动电机频率以减小负载，当负载为零时停止数据采集；

d.负载制动电机与试验制动电机按照控制流程依次停机，负载试验结束。

负载试验数据分析处理软件包括以下步骤：

a.首先要进行原始试验数据表格及计算分析表格的初始化，确定所需填写的项目；

b.构造负载试验各曲线坐标轴，载入原始试验数据进行分析处理，以绘制负载试验各曲线，最后填写试验结果表，生成负载试验报告。

如图2（a）、图2（b）所示，负载试验平台上依次设有第一支撑底座、第一可调支撑平台、第二可调支撑平台，第一支撑底座上设有法兰盘、试验制动电机，第一可调支撑平台上设有扭矩传感器，第二可调支撑平台上设有负载制动电机。试验制动电机、扭矩传感器和负载制动电机之间通过三爪联轴器同轴连接。

为使得试验制动电机位置可调，减少试验人员调节试验制动电机、负载制动电机及扭矩传感器的同轴度劳动强度，提高安装精度。其中第一可调支撑平台可通过4个螺母调节扭矩传感器z向高度，平台底部采用杠杆夹具，在水平x向y向调整完成后拧紧螺母固定位置，从而保证扭矩传感器与负载制动电机的同轴度。

试验制动电机采用T型槽螺栓固定在采用第二可调支撑平台上，第二可调支撑平台z向采用蜗轮蜗杆升降机改变试验制动电机高度，其动力采用4个伺服电机带动4根蜗杆同步旋转顶起试验平台作为粗调，当平台高度基本满足要求时，采用涡轮蜗杆升降机上的4个手动旋钮进行微调达到z向精度，水平x向y向调节采用螺母丝杆传动方式，分别用手动旋钮进行调节对应的平板移动，最终达到试验制动电机、负载制动电机及扭矩传感器同轴度要求。如图3（a）、图3（b）、图3（c）所示，该平台的高度Z向由4个蜗轮蜗杆升降机调节保证，粗调由4个伺服电机同步完成，细调根据试验制动电机同轴度情况用手工调节旋钮完成，蜗轮蜗杆升降机顶杆作用在z向平板上，y向直线导轨固定在z向平板上，滚轮滑块固定在y向平板上，y向平板的移动采用丝杆螺母传动方式，螺母固定在z向平板上，丝杆作用在y向平板上，当旋转前后y向调节旋钮，y向平板实现前后移动；同理，在y向平板上固定x向直线导轨，滚轮滑块固定在x向平板上，旋转水平x向调节旋钮，通过丝杆螺母传动调节x向平板的位置，在x向平板的顶部开设有T型槽，以固定试验制动电机。

负载制动电机端盖与法兰盘螺栓连接，该法兰盘与第二支撑底座螺栓定位相连，从而实现第二支撑底座对负载制动电机的固定，第二支撑底座固定在第二可调支撑平台上。扭矩传感器固定在第一可调支撑平台上，负载制动电机通过三爪联轴器与扭矩传感器一端连接，在三爪联轴器的两个三爪结合面之间有硬质橡胶圈，以减少传动时的冲击。扭矩传感器另一端通过三爪联轴器与试验制动电机相连，试验制动电机通过第一支撑底座固定在T型槽平台上。

控制台包括上位工控机、数字功率仪WT1600。电气柜包括变频电源、PLC、电容、变压器及继电器等。控制台发出指令通过PLC控制测试电源和负载电源，试验制动电机与负载制动电机通过扭矩传感器相连，扭矩传感器将转速及转矩数据输返回数字功率仪，并结合电压、电流等参数，传输至上位工控机生成试验原始数据文件。当负载制动电机处于发电状态时，可将产生的电能反馈至测试电源。试验制动电机及负载制动电机的控制是通过改变其相应电源的电压和频率来实现的，PLC控制整个系统电源的启动、关闭及电压、频率的变化，上位机控制电压、频率的快速变化，整个控制以电压、频率为控制参数形成控制闭环系统。

Claims (10)

1.一种制动电机负载试验系统，其特征在于包括控制台、电气柜、负载试验平台，所述的负载试验平台上设有同轴连接的试验制动电机、扭矩传感器和负载制动电机，所述的试验制动电机通过第一支撑底座设置在负载试验平台上，所述的扭矩传感器通过第一可调支撑平台设置在负载试验平台上，所述的负载制动电机通过第二支撑底座设置在第二可调支撑平台上，所述的第二可调支撑平台设置在负载试验平台上。

2.如权利要求1所述的一种制动电机负载试验系统，其特征在于所述的试验制动电机、扭矩传感器和负载制动电机通过三爪联轴器同轴连接。

3.如权利要求1所述的一种制动电机负载试验系统，其特征在于所述的控制台包括数字功率仪和上位机，所述的电气柜包括变频电源、PLC、电容、变压器、电压电流传感器，所述的上位机通过并行通讯结构连接数字功率仪和PLC，所述的数字功率仪与扭矩传感器和电压电流传感器连接，所述的上位机与变频电源相连，所述的PLC输出端连接变频电源，所述的试验制动电机和负载制动电机均与变频电源的输出线连接。

4.如权利要求1所述的一种制动电机负载试验系统，其特征在于所述的第二可调支撑平台包括蜗轮蜗杆升降机、伺服电机、z向平板、y向平板、y向滚轮滑块直线导轨、x向滚轮滑块直线导轨、x向平板，所述的蜗轮蜗杆升降机有四个，分别设置在z向平板底部四角，所述的蜗轮蜗杆升降机连接伺服电机，z向平板顶部设有y向平板，所述的x向平板设置在y向平板顶部，在y向平板与z向平板之间设有y向滚轮滑块直线导轨和y向丝杆传动装置，在y向平板与x向平板之间设有x向滚轮滑块直线导轨和x向丝杆传动装置，所述的y向丝杆传动装置和x向丝杆传动装置均分别包括调节旋钮和调节丝杆。

5.如权利要求1所述的一种制动电机负载试验系统，其特征在于所述的负载试验平台顶部为三层阶梯结构，位于最顶部的第一层阶梯结构上设有第一支撑底座，位于中间的第二层阶梯结构上设有第一可调支撑平台，位于最底层的第三层阶梯结构上设有第二可调支撑平台。

6.如权利要求5所述的一种制动电机负载试验系统，其特征在于所述的第一层阶梯结构顶部沿纵向开设有两条平行的T型槽，所述的第一支撑底座通过T型螺栓固定在T型槽上。

7.如权利要求1所述的一种制动电机负载试验系统，其特征在于所述的第一支撑底座上开设有沉孔，所述沉孔通过螺栓定位连接法兰盘，所述试验制动电机具有端盖，试验制动电机的端盖与该法兰盘螺栓连接。

8.一种制动电机负载试验系统的试验方法，其特征在于采用如权利要求1～6任一所述的制动电机负载试验系统，所述的试验方法包括负载试验控制和负载试验数据分析的步骤。

9.如权利要求8所述的一种制动电机负载试验系统的试验方法，其特征在于所述的负载试验控制步骤包括：

a.先启动试验制动电机至额定电压额定频率，然后启动负载制动电机，并判断二者转向是否一致，即启动辅助电源，先增加频率2Hz/次，同时升高电压0.2V/次，当电压升至10V判断试验制动电机电流大小确定负载制动电机与试验制动电机转向是否一致；

b.当负载制动电机电压处于额定电压额定频率时，负载试验进程启动；通过PID参数调整控制负载制动电机频率下降的幅度，使负载制动电机转速低于试验制动电机，则试验制动电机加负载；

c.当试验制动电机电流达到额定电流时，采集其三相电压、三相电流、 输入功率、功率因数、频率、输出转矩、转速数据的采集，同时逐渐升高负载制动电机频率以减小负载，当负载为零时停止数据采集；

d.负载制动电机与试验制动电机按照控制流程依次停机，负载试验结束。

10.如权利要求8所述的一种制动电机负载试验系统的试验方法，其特征在于所述的负载试验数据分析步骤包括：

a.首先进行原始试验数据表格及计算分析表格的初始化，确定所需填写的项目；

b.构造负载试验各曲线坐标轴，载入原始试验数据进行分析处理，以绘制负载试验各曲线，最后填写试验结果表，生成负载试验报告。