CN209803299U - 一种性能测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种性能测试设备，应用于电动机，包括交流电源，用于输出交流电；与频率调节装置连接的电压调节装置，用于用户通过其对交流电的电压进行调节；频率调节装置，用于用户通过其对交流电的频率进行调节；与电动机连接的转速提示装置，用于检测并提示电动机的转速；其中，电压调节装置以及频率调节装置中的一者与交流电源连接，另一者与电动机连接，以便将经过电压调节或频率调节的交流电输送至电动机。本实用新型中，交流电可以在经过电压调节或频率调节其中一项后输送至电动机，同时转速提示装置还可以提示出电动机的转速，用户能够研究电压以及频率中的单一变量对于电动机转速的影响，有利于教学实验的进行，教学效果较好。

Description

一种性能测试设备

技术领域

本实用新型涉及电动机领域，特别是涉及一种性能测试设备。

背景技术

教学中需要分别对电源的电压以及频率与交流电动机的转速之间的关系进行研究，但是现有技术中，在进行教学实验时，只能够利用工业用的变频器对交流电动机的供电电源输出的电能进行电压与频率的调节，但是考虑到输出功率的稳定性，工业用的变频器只能同时对电能的频率以及电压进行调节，并不能单独对两者进行调节，因此在教学实验时也就无法研究电压以及频率中的单一变量对于电动机转速的影响，不利于教学实验的进行，教学效果较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种性能测试设备，用户能够研究电压以及频率中的单一变量对于电动机转速的影响，有利于教学实验的进行，教学效果较好。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种性能测试设备，应用于电动机，包括：

交流电源，用于输出交流电；

与频率调节装置连接的电压调节装置，用于用户通过其对所述交流电的电压进行调节；

所述频率调节装置，用于用户通过其对所述交流电的频率进行调节；

与电动机连接的转速提示装置，用于检测并提示所述电动机的转速；

其中，所述电压调节装置以及所述频率调节装置中的一者与所述交流电源连接，另一者与所述电动机连接，以便将经过电压调节或频率调节的所述交流电输送至所述电动机。

优选地，所述转速提示装置包括：

与所述电动机连接的转速检测模块，用于检测所述电动机的转速传感数据；

提示模块；

分别与所述转速检测模块以及所述提示模块连接的处理器，用于根据所述转速传感数据得到转速并控制所述提示模块提示所述转速。

优选地，所述转速检测模块包括：

与所述电动机的转轴连接的转盘，用于带动磁铁随着所述电动机的转轴转动；

与所述转盘连接的所述磁铁；

分别与所述磁铁以及所述处理器连接的霍尔传感器，用于在所述磁铁转动时生成脉冲信号并将其发送至所述处理器；

则所述处理器具体用于根据所述脉冲信号得到转速并控制所述提示模块提示所述转速。

优选地，该性能测试设备还包括：

分别与所述电动机以及所述处理器连接的电能参数检测模块，用于检测所述电动机工作时的预设类型的电能参数；

则所述处理器还用于控制所述提示模块提示预设类型的所述电能参数。

优选地，所述电能参数检测模块为单相多功能计量芯片。

优选地，该性能测试设备还包括：

与所述处理器连接的报警模块；

则所述处理器还用于在所述电动机的电流大于预设阈值时控制所述报警模块报警。

优选地，所述电压调节装置为自耦变压器。

优选地，所述频率调节装置为交流-交流变频电路。

优选地，所述提示模块为液晶显示器。

优选地，该性能测试设备还包括：

设置于所述电动机的电能输入端的保护开关，用于在所述电动机的输入电能的电流值大于预设阈值与自动控制供电回路断开。

本实用新型提供了一种性能测试设备，应用于电动机，包括交流电源，用于输出交流电；与频率调节装置连接的电压调节装置，用于用户通过其对交流电的电压进行调节；频率调节装置，用于用户通过其对交流电的频率进行调节；与电动机连接的转速提示装置，用于检测并提示电动机的转速；其中，电压调节装置以及频率调节装置中的一者与交流电源连接，另一者与电动机连接，以便将经过电压调节或频率调节的交流电输送至电动机。

可见，本实用新型中，用户可以主动地通过电压调节装置对交流电源输出的交流电进行电压调节，还可以主动地通过频率调节装置对交流电进行频率调节，此种情况下，交流电可以在经过电压调节或频率调节其中一项后输送至电动机，同时转速提示装置还可以提示出电动机的转速，此种情况下，用户能够研究电压以及频率中的单一变量对于电动机转速的影响，有利于教学实验的进行，教学效果较好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种性能测试设备的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种单相多功能计量芯片的外围电路结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种报警模块的电路结构图；

图4为本实用新型提供的另一种性能测试设备的结构示意图；

图5为本实用新型提供的再一种性能测试设备的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种性能测试设备，用户能够研究电压以及频率中的单一变量对于电动机转速的影响，有利于教学实验的进行，教学效果较好。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型提供的一种性能测试设备的结构示意图，包括：

交流电源1，用于输出交流电；

与频率调节装置3连接的电压调节装置2，用于用户通过其对交流电的电压进行调节；

频率调节装置3，用于用户通过其对交流电的频率进行调节；

与电动机M连接的转速提示装置4，用于检测并提示电动机M的转速；

其中，电压调节装置2以及频率调节装置3中的一者与交流电源1连接，另一者与电动机M连接，以便将经过电压调节或频率调节的交流电输送至电动机M。

在所有的对电动机M的调速方法中，最普遍采用的是变频调速以及调压调速，也是实验教学过程中的重点。其中，变频调速技术的原理是把工频50Hz的交流电转换成频率可调的交流电，通过改变交流异步电动机M定子绕组的供电频率，达到调节电动机M转速的目的。变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势，是目前世界公认的交流电动机M的最理想、最有前途的调速技术；调压调速是通过改变电动机M定子外加电压从而改变转差率S进行调速的。它是一种简单、可靠、价格便宜的调速方法。

现有技术中，对于调速用变频器，通过改变定子供电频率，电机转速可得到宽范围的无级调节。对定子电压(或电源)以及频率按一定规律进行协调控制，可提高传动系统的运行特性。理论上，频率降低时，电机产生的反电势就会降低，如果不降低电压就会造成电流过大，同样频率升高也需要增加电压，否则达不到输出功率。因此，根据负载类型的不同，通常在变频控制器的存储装置中预存有几种电压与频率的比例调节关系，可以用开关或标度盘进行选择。但在实验教学中，直接用变频器进行实验演示，一不利于学生观察频率或电压单一变量变化时，对交流电动机M转速的调节效应，二不利于学生从实践中得出单独通过调频调速对交流电动机M各方面性能的影响。

具体的，交流电的初始电压以及频率可以为多种类型，例如可以为电动机M的额定工作电压以及额定工作频率，例如可以为频率为50Hz，电压为380V的交流电等，本实用新型实施例在此不做限定。

具体的，电压调节装置2以及频率调节装置3在电动机M的供电线路中为串联关系，即交流电源1与电压调节装置2以及频率调节装置3中的一者连接，而电动机M与其中的另一者连接，此种情况下，只要在交流电源1正常输出的情况下，用户可以通过对电压调节装置2以及频率调节装置3中的一者进行调节，来研究单一变量对于电动机M转速的影响。

具体的，考虑到肉眼观察电动机M转速的效果不佳，无法确定出精确的转速变化，本实用新型实施例中的转速提示装置4可以检测并提示电动机M的转速，此种情况下，通过本申请中的性能检测设备，用户便能够研究单一变量情况下的转速的精确变化情况，教学效果较好。

其中，电压调节装置2以及频率调节装置3除了串联在电动机M的供电回路中外，电压调节装置2以及频率调节装置3在供电回路中还可以为并联的形式，此种情况下，且电压调节装置2以及频率调节装置3分别还串联了控制开关，此种情况下，可以通过控制开关控制其中一路导通，并调节该线路上的电压调节装置2或者频率调节装置3，以便完成单一变量的调节，并且通过后端的转速提示装置4来观察电动机M的精确转速变化。

本实用新型提供了一种性能测试设备，应用于电动机，包括交流电源，用于输出交流电；与频率调节装置连接的电压调节装置，用于用户通过其对交流电的电压进行调节；频率调节装置，用于用户通过其对交流电的频率进行调节；与电动机连接的转速提示装置，用于检测并提示电动机的转速；其中，电压调节装置以及频率调节装置中的一者与交流电源连接，另一者与电动机连接，以便将经过电压调节或频率调节的交流电输送至电动机。

可见，本实用新型中，用户可以主动地通过电压调节装置对交流电源输出的交流电进行电压调节，还可以主动地通过频率调节装置对交流电进行频率调节，此种情况下，交流电可以在经过电压调节或频率调节其中一项后输送至电动机，同时转速提示装置还可以提示出电动机的转速，此种情况下，用户能够研究电压以及频率中的单一变量对于电动机转速的影响，有利于教学实验的进行，教学效果较好。

请参照图4，图4为本实用新型提供的另一种性能测试设备的结构示意图，在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，转速提示装置4包括：

与电动机M连接的转速检测模块41，用于检测电动机M的转速传感数据；

提示模块42；

分别与转速检测模块41以及提示模块42连接的处理器43，用于根据转速传感数据得到转速并控制提示模块42提示转速。

具体的，转速检测模块41可以为很多种类型，其可以将检测到的电动机M的转速传感数据传输至处理器43，处理器43可以根据转速传感数据确定出电动机M的转速，然后控制提示模块42提示该转速。

其中，本实用新型实施例中的转速提示装置4的结构比较简单，使用寿命较长。

当然，除了本实用新型实施例中的转速提示装置4外，转速提示装置4还可以为其他类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，转速检测模块41包括：

与电动机M的转轴连接的转盘411，用于带动磁铁412随着电动机M的转轴转动；

与转盘411连接的磁铁412；

分别与磁铁412以及处理器43连接的霍尔传感器413，用于在磁铁412转动时生成脉冲信号并将其发送至处理器43；

则处理器43具体用于根据脉冲信号得到转速并控制提示模块42提示转速。

具体的，转盘411可以与电动机M的转轴连接，当电动机M转动的时候，转盘411便可以从转轴处获得机械能并开始转动，由于磁铁412与转盘411连接，那么磁铁412便可以同时与转盘411转动，磁铁412由于自身的磁性存在，会在周围形成磁场，在磁铁412转动的过程中，磁铁412的磁场也会随着磁铁412的转动而不断变化，而霍尔传感器413便可以根据该不断规律变化的磁场在自身内部感应出脉冲信号(该脉冲信号即可作为上述的转速传感数据)，例如当磁铁412转动一圈可以生成一个脉冲信号等，然后将生成的脉冲信号发送至处理器43，处理器43根据脉冲信号便能够确定出转速，最终通过提示模块42提示出转速即可。

具体的，转盘411的材质可以为多种，例如可以为塑料等，本实用新型实施例在此不做限定。

其中，转盘411可以与磁铁412紧密的连接在一起，以便保证转盘411与磁铁412同步转动，方便处理器43根据脉冲信号确定出转速。

具体的，处理器43根据脉冲信号确定出转速的过程可以为判断一段时间内脉冲信号的个数，便能确定出该段时间内电动机M转子旋转的圈数，然后用圈数除以该段时间，便可以得到电动机M的转速。

当然，根据脉冲信号确定出转速还可以为其他方式，本实用新型实施例在此不做限定。

具体的，磁铁412的形状以及大小均可以根据实际情况进行自主设定，本实用新型实施例在此不做限定。

其中，处理器43的类型可以为很多种，例如可以为单片机431(可以选择STC89C52RC型的单片机)等，其具有价格低廉以及控制方便的优点，本实用新型实施例在此不做限定。

当然，转速检测模块41除了本实用新型实施例中的具体形式外，还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该性能测试设备还包括：

分别与电动机M以及处理器43连接的电能参数检测模块5，用于检测电动机M工作时的预设类型的电能参数；

则处理器43还用于控制提示模块42提示预设类型的电能参数。

具体的，考虑到某些情况下研究单一变量情况下电动机M的转速变化情况时，电动机M的电能质量可能也会产生变化，本实用新型实施例中，电能参数检测模块5便可以检测出电动机M的电能参数，而处理器43可以控制提示模块42提示预设类型的电能参数。

其中，预设类型可以为很多种，可以根据实际的需求进行自主设定，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，电能参数检测模块5为单相多功能计量芯片。

为了更好地对本实用新型实施例进行说明，请参考图2，图2为本实用新型提供的一种单相多功能计量芯片的外围电路结构示意图。

具体的，本实用新型实施例可以采用典型的单相多功能计量芯片RN8209，该集成芯片价格低廉，可采集电量多样，其可以采集多种电能参数，例如可以包括：频率，单相电压、电流、功率因数等，用户通过简单的换算即可得到所需测量的对应三相电量值(当然，该换算工作也可以由处理器43进行)，其中，V1P以及V1N为相线电流通道的正、负模拟输入引脚，通过外部电路接到任意相线上，V2P以及V2N可以为零线电流通道的正、负模拟输入引脚，通过外部电路并经电流互感器套接在零线上，V3P以及V3N可以为电压通道的正、负模拟输入引脚，V3P可以通过外部电路接到三相线中的任意相上。通过RN8209芯片内部计量电路以及模数转换单元实时输出交流电动机M频率、单相电压、电流以及功率因数并通过RSIO总线传送给单片机431。

其中，单片机431即为本实用新型实施例中的处理器43，显示模块即为提示模块42，电源控制模块S包括上述的电压调节装置2以及频率调节装置3。

当然，除了本实用新型实施例中提供的单相多功能计量芯片外，电能参数检测模块5还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该性能测试设备还包括：

与处理器43连接的报警模块；

则处理器43还用于在电动机M的电流大于预设阈值时控制报警模块报警。

具体的，为了更好的对本实用新型实施例进行说明，请参考图3，图3为本实用新型提供的一种报警模块的电路结构图。

其中，图3中报警模块的主体为蜂鸣器，其具有结构简单、体积小以及成本低等优点。

其中，预设阈值可以自主设定，例如可以为电动机M额定电流的1.2倍等，本实用新型实施例在此不做限定，当电动机M的电流大于预设阈值时单片机431的P3.7引脚可以输出高电平使得报警模块报警，可以警示操作者停止当前操作，以免对测试电动机M造成过大的伤害。

具体的，电动机M的电流可以由电能参数检测模块5提供，当然也可以设置额外的电流表来检测电动机M的电流，然后由单片机431将其与预设阈值进行比对，本实用新型实施例在此不做限定。

当然，除了蜂鸣器外，报警模块还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，电压调节装置2为自耦变压器。

具体的，自耦变压器具有体积小、结构简单以及寿命长等优点。

其中，自耦变压器的低压线圈为高压线圈的一部分，用户可以通过外部旋钮改变低压侧线圈滑动接头的位置，可改变输出电压的大小。

当然，除了自耦变压器外，电压调节装置2还可以为其它类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，频率调节装置3为交流-交流变频电路。

具体的，交流-交流变频电路具有精度高、寿命长以及易于控制等优点，本实用新型实施例在此不做限定。

其中，交流-交流变频电路可以把工频交流电，经过功率半导体电路直接转变为频率可调的交流电，用户可以通过外部旋钮控制交流-交流变频电路中每相电中的两组变流器工作时的交替频率，即可改变电源频率。

当然，除了交流-交流变频电路外，频率调节装置3还可以为其他多种类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，提示模块42为液晶显示器421。

具体的，液晶显示器421具有提示效果好、寿命长以及成本低等优点，液晶显示器421的型号可以为带字库的12864型，本实用新型实施例在此不做限定。

当然，除了液晶显示器421外，提示模块42还可以为其他类型，本实用新型实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该性能测试设备还包括：

设置于电动机M的电能输入端的保护开关6，用于在电动机M的输入电能的电流值大于预设阈值与自动控制供电回路断开。

具体的，考虑到在调节电压或者频率的过程中，可能会使得电流增大，例如理论上，频率降低时，电动机M产生的反电势就会降低，如果不降低电压就会造成电流过大，此种情况下便可能对电动机M等其他器件造成损坏，而本实用新型实施例中为了防止这种情况的产生，可以在电动机M的电能输入端设置保护开关6，使得经过频率或者电压调节的电能首先经过保护开关6，保护开关6可以在电流值大于预设阈值时自动控制供电回路断开，防止大电流对于电动机M等器件造成损坏。

作为一种优选的实施例，保护开关6为空气开关或者熔断器。

具体的，空气开关或者熔断器均具有成本低、体积小以及寿命长等优点。

当然，除了空气开关或者熔断器外，保护开关6还可以为其他类型，本实用新型实施例在此不做限定。

另外，为安全、控制方便、美观起见，将性能检测设备的绝大部分安装于开关柜71内，请参考图5，图5为本实用新型提供的再一种性能检测设备的结构示意图，整体结构包括开关柜71、柜门72、空开61、交流接触器8、电源控制模块S、电能参数检测模块5、单片机431、电压调节旋钮21、频率调节旋钮31、液晶显示器421、交流电动机M、电动机M转轴、转盘411、磁铁412、霍尔传感器413。通过三相四线制将交流电源1引入到开关柜71，经过空开61以及交流接触器8后到达电源控制模块S(包括电压调节装置2以及频率调节装置3)，电压调节装置2的电压调节旋钮21，频率调节装置3的频率调节旋钮31安装在柜门72上便于控制，三相电从电源控制模块S出来后，零线同开关柜71金属外壳一同接地，三相火线引出开关柜71接到交流电动机M的接线柱上，电能参数检测模块5和单片机431安装于开关柜71内，液晶显示器421安装于柜门72上(可以位于两旋钮的下方)，转盘411可以套装在电动机M的转轴上，磁铁412可以安装在转盘411上，霍尔传感器413感应到小磁铁412时产生相应的脉冲并将感应到的信号送入下级单片机431。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种性能测试设备，应用于电动机，其特征在于，包括：

交流电源，用于输出交流电；

与频率调节装置连接的电压调节装置，用于用户通过其对所述交流电的电压进行调节；

所述频率调节装置，用于用户通过其对所述交流电的频率进行调节；

与电动机连接的转速提示装置，用于检测并提示所述电动机的转速；

其中，所述电压调节装置以及所述频率调节装置中的一者与所述交流电源连接，另一者与所述电动机连接，以便将经过电压调节或频率调节的所述交流电输送至所述电动机。

2.根据权利要求1所述的性能测试设备，其特征在于，所述转速提示装置包括：

与所述电动机连接的转速检测模块，用于检测所述电动机的转速传感数据；

提示模块；

分别与所述转速检测模块以及所述提示模块连接的处理器，用于根据所述转速传感数据得到转速并控制所述提示模块提示所述转速。

3.根据权利要求2所述的性能测试设备，其特征在于，所述转速检测模块包括：

与所述电动机的转轴连接的转盘，用于带动磁铁随着所述电动机的转轴转动；

与所述转盘连接的所述磁铁；

分别与所述磁铁以及所述处理器连接的霍尔传感器，用于在所述磁铁转动时生成脉冲信号并将其发送至所述处理器；

则所述处理器具体用于根据所述脉冲信号得到转速并控制所述提示模块提示所述转速。

4.根据权利要求3所述的性能测试设备，其特征在于，该性能测试设备还包括：

分别与所述电动机以及所述处理器连接的电能参数检测模块，用于检测所述电动机工作时的预设类型的电能参数；

则所述处理器还用于控制所述提示模块提示预设类型的所述电能参数。

5.根据权利要求4所述的性能测试设备，其特征在于，所述电能参数检测模块为单相多功能计量芯片。

6.根据权利要求5所述的性能测试设备，其特征在于，该性能测试设备还包括：

与所述处理器连接的报警模块；

则所述处理器还用于在所述电动机的电流大于预设阈值时控制所述报警模块报警。

7.根据权利要求1所述的性能测试设备，其特征在于，所述电压调节装置为自耦变压器。

8.根据权利要求1所述的性能测试设备，其特征在于，所述频率调节装置为交流-交流变频电路。

9.根据权利要求2所述的性能测试设备，其特征在于，所述提示模块为液晶显示器。

10.根据权利要求1至9任一项所述的性能测试设备，其特征在于，该性能测试设备还包括：

设置于所述电动机的电能输入端的保护开关，用于在所述电动机的输入电能的电流值大于预设阈值与自动控制供电回路断开。