ES2243058T3 - Metodo y sistema para pruebas de rendimiento de maquinas rotativas. - Google Patents
Metodo y sistema para pruebas de rendimiento de maquinas rotativas.Info
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Abstract
Método para realizar pruebas en un motor eléctrico (21) o en un componente del mismo, caracterizado dicho método por las siguientes etapas: (a) se mide una característica dinámica de velocidad-tiempo (Fig. 5) del motor eléctrico giratorio sin carga durante la aceleración del motor desde la velocidad cero a la velocidad máxima, (b) se obtiene una derivada en el tiempo de la característica dinámica de velocidad-tiempo del motor eléctrico giratorio sin carga y se multiplica por el momento de inercia del rotor para obtener la característica dinámica de par- velocidad (Fig. 6) del motor eléctrico giratorio sin carga, y (c) se eliminan fluctuaciones de la característica dinámica de velocidad-tiempo del motor eléctrico giratorio sin carga o de una característica dinámica del motor eléctrico giratorio sin carga obtenida a partir de la primera para obtener la característica estática de par-velocidad (Fig. 11).
Description
Método y sistema para pruebas de rendimiento de
máquinas rotativas.
La presente invención se refiere en general a la
medición precisa de la rotación angular y, en particular, a las
pruebas de rendimiento de máquinas rotativas.
Los planteamientos convencionales en las pruebas
de rendimiento de motores eléctricos en general miden el rendimiento
en régimen permanente del motor después de la eliminación de
efectos transitorios. Con este fin, se recogen datos de velocidad
del motor en función del tiempo y los datos se filtran para eliminar
fluctuaciones con vistas a obtener de este modo características
normalizadas del rendimiento del motor según se expone, por
ejemplo, en la normativa IEEE adecuada. Dichas características se
refieren de forma invariable al rendimiento
par-velocidad del motor sin carga con lo cual el
motor se acelera desde su estado de reposo en condiciones sin carga,
y el par se obtiene como una función de la derivada en el tiempo de
la curva de la velocidad de acuerdo con la Segunda Ley del
Movimiento de Newton. Adicionalmente, se realizan las pruebas
denominadas de "firma" así como pruebas de carga, aunque en
todos los casos se eliminan los efectos de las fluctuaciones.
La prueba de firma es una ampliación de la prueba
sin carga que utiliza técnicas de medición más rápidas y un
procesado para comparar un rendimiento sin carga de un motor
específico con el correspondiente a un motor "maestro"
calibrado previamente, el cual sirve como criterio en relación con
el cual se pueden valorar los motores de una cadena de producción.
Las pruebas de carga miden el rendimiento del motor en condiciones
operativas con lo cual se aplica un par específico al motor en
funcionamiento bajo prueba, y se miden la velocidad, la corriente y
la potencia resultantes.
Típicamente, la velocidad del motor se mide
usando un tacómetro acoplado al eje del motor. Esto permite la
adquisición de la velocidad del motor de forma analógica y
experimenta una baja resolución y una fuerte contaminación por
ruido. Por esta razón, se prefieren métodos digitales y durante las
últimas dos o tres décadas se ha empleado un esfuerzo significativo
para permitir un muestreo digital más preciso de la velocidad de
rotación de árboles motores y similares. Muchos de estos métodos
todavía utilizan lo que son transductores esencialmente analógicos
para obtener la señal de velocidad y a continuación digitalizan la
señal de velocidad usando conversores A/D, con vistas a permitir la
realización del procesado subsiguiente de forma digital.
R. Szabados et al. describen una técnica
de este tipo en "Measurement of the
Torque-Speed Characteristic of Induction Motors
using an improved new digital approach" que aparece en
Transaction on Energy Conversion, Vol. 5, nº 3, Septiembre de 1990.
Su método usa un sistema de adquisición rápida de datos para
muestrear la salida de un tacómetro c.c. así como otros parámetros
relevantes tales como la corriente y el voltaje de línea. A
continuación, los datos medidos se procesan digitalmente para
eliminar el ruido, realizar un filtrado promediador dinámico para
eliminar vibraciones de acoplamiento extrañas y determinar el perfil
de par correspondiente a partir de la derivada en el tiempo de la
curva de la velocidad usando la Ley de Newton. De este modo, puesto
que la eliminación del ruido también elimina las fluctuaciones, se
deduce que la eliminación de las fluctuaciones mediante el filtrado
de los datos de velocidad de partida es una característica
inherente del método propuesto en este artículo.
De hecho, se muestra además que los datos de
velocidad de partida están contaminados y que la primera tarea de la
fase de procesado de los datos conlleva la eliminación de las
señales extrañas sin distorsionar el perfil de velocidad. Una de
las contribuciones principales del documento al que se ha hecho
referencia anteriormente reside en los algoritmos de filtrado
mejorados que se presentan.
La patente U.S. nº 5.218.860 (Storar) cedida a
Automation Technology, Inc. da a conocer un planteamiento
alternativo en el que, en lugar de medir la velocidad usando
transductores analógicos, se usa un encóder digital (incremental)
de escala de grises. La Fig. 1 muestra gráficamente un lecho 10 de
pruebas de motores en el que un motor 11 está acoplado mecánicamente
a un sistema de pruebas según la patente U.S. nº 5.218.860 a través
de un equipo de pruebas que consta de un árbol giratorio 12
sostenido en unos cojinetes 13 de alta calidad. Montado en el árbol
12 se dispone de un volante 14 de inercia conocida y de un encóder
digital rotativo 15 de alta resolución. El volante 14 actúa como
una carga inercial con lo cual se puede determinar el par según la
ecuación:
(1)T = I .
\frac{dv}{dt}
en la
que:
T = Par,
I = Inercia del volante,
v = velocidad, y
t = tiempo.
Tal como se explica en la patente U.S. nº
5.218.860, las características de par-velocidad se
muestrean a intervalos de tiempo regulares conocidos durante el
tiempo que tarda el motor en alcanzar la velocidad completa desde el
estado de parada. El intervalo de tiempo de medición está fijado
por un oscilador de cristal y habitualmente es de 16,67 ms, en
correspondencia con el periodo de un ciclo de la red de
alimentación de 60 Hz. La variación de la velocidad se determina
por medio del encóder rotativo el cual tiene una resolución de un
valor tan pequeño como 0,0072º del desplazamiento angular. Se
calculan el par y la velocidad para cada periodo de 16,67 ms a
partir del tiempo en el que se aplica la potencia hasta que alcanza
su velocidad sin carga máxima. La inercia del volante fijado al
motor se selecciona de manera que el motor alcanza la velocidad
completa en aproximadamente 4 segundos, siendo este el tiempo que
se tarda en muestrear unos 240 resultados de par y velocidad,
suficiente como para describir la curva total de
par-velocidad desde el estado de parada a velocidad
completa.
El encóder rotativo digital según se describe en
la patente U.S. nº 5.218.860 presenta una mejora significativa con
respecto a los transductores analógicos, y permite la medición de
ciertas características de los motores que con anterioridad no se
obtenían fácilmente. No obstante, la resolución del dispositivo
sigue siendo relativamente deficiente ya que, en efecto, se promedia
un número muy grande de impulsos durante cada periodo de tiempo de
muestreo. Específicamente, en la patente U.S. nº 5.218.860 se
menciona que el encóder incremental produce 25.000 impulsos durante
cada rotación completa del árbol motor. Considerando una velocidad
media del motor de 10.000 rpm, esto significa que el número de
impulsos producidos por cada periodo de tiempo de 16,67 ms es casi
70.000. El número real de impulsos se cuenta por medio de un
contador binario para proporcionar una indicación precisa de la
velocidad angular del motor. No obstante, durante un periodo de
muestreo de un valor tan alto como 16,67 ms, las fluctuaciones ya
no pueden ser medidas: permitiendo de este modo la determinación
únicamente de las características suavizadas. Por otra parte,
parecería que no existe ninguna ventaja específica en la utilización
de un encóder rotativo que tenga una resolución, así como unos
costes, tan elevados, considerando que se utiliza un intervalo de
muestreo tan amplio. Teóricamente, la resolución se podría mejorar
simplemente muestreando en periodos de tiempo más pequeños. No
obstante, en la práctica resulta difícil llegar a esta situación de
una forma precisa y económica usando la tecnología actual.
Por otra parte, el volante fijado al árbol motor
actúa como una carga sobre el motor y, aunque esto no perjudica al
rendimiento estático del motor, elimina sustancialmente las
fluctuaciones a las que están sometidos los efectos transitorios.
Consecuentemente, la carga del motor según se describe en la
patente U.S. nº 5.218.860 no permite la medición del rendimiento
dinámico del motor.
El presente inventor ha observado que el
rendimiento dinámico del motor proporciona una información
inestimable sobre el motor, de tal manera que sin un conocimiento
del rendimiento dinámico del motor es imposible obtener el
comportamiento fundamental de dicho motor. No obstante, por las
razones expuestas anteriormente, los datos del rendimiento dinámico
no se pueden obtener durante un periodo de muestreo de un valor tan
grande como 16 ms, ya que durante este periodo de tiempo se pierden
la mayoría de las fluctuaciones en la parte transitoria de la
curva. Incluso con independencia de la magnitud en cuestión del
periodo de tiempo de muestreo, y teniendo en cuenta que se pueda
obtener claramente alguna mejora reduciendo el periodo de tiempo de
muestreo en concordancia con la tecnología y las restricciones de
precios dominantes, cualquier mejora tiene un alcance limitado. Esto
se deduce a partir del hecho de que el recuento de impulsos durante
un periodo de tiempo fijado, por pequeño que sea, no puede permitir
nunca la obtención de resultados óptimos. De este modo, incluso si
el periodo de tiempo de muestreo se pudiera reducir de forma
indefinida (lo cual, evidentemente, no es posible) nunca se puede
reducir a un valor menor que el periodo de un único impulso ya que,
en tal caso, no se obtendrían datos durante el periodo de muestreo.
Por otro lado, aunque el aumento del periodo de tiempo de muestreo
garantiza que se obtendrán datos de muestras, lo hace al precio de
producir múltiples datos por muestra. Esto significa que la
resolución obtenida de este modo es inevitablemente menor que la
máxima teórica.
Además, para obtener un número suficiente de
puntos de muestreo usando el planteamiento dado a conocer por la
patente U.S. nº 5.218.860, es necesario garantizar que el tiempo
requerido para que el motor alcance la velocidad completa se
prolonga en varios segundos. Esta situación se alcanza dotando al
volante de la suficiente inercia como para retardar la respuesta en
régimen permanente del motor. Obviamente, sería preferible permitir
la obtención de las características relevantes de la velocidad en
menos tiempo sin, evidentemente, comprometer el número de puntos de
muestreo y, al mismo tiempo, proporcionar detalles de las
fluctuaciones en el rendimiento transitorio las cuales desaparecen
cuando el motor se carga.
La patente U.S. nº 4.535.288 a nombre de Joseph
L. Vitulli, Jr. da a conocer un método para determinar la velocidad
de rotación de un árbol en movimiento en un entorno espacialmente
limitado, en el que se usa el tiempo entre un par secuencialmente
sucesivo de impulsos de encóder (transductor) para determinar la
velocidad. La velocidad de rotación actualizada se calcula a partir
de otro par de impulsos secuencialmente sucesivos, los cuales no
son secuenciales con los primeros impulsos. El encóder rotativo
descrito por Vitulli puede estar conectado con una rueda dentada
que tenga sesenta dientes con la misma separación mutua, dando
origen cada uno de ellos a una señal de salida que tiene un primer
nivel de voltaje cuando gira por delante de un captador. Cuando el
espacio entre dientes contiguos pasa por el captador, se produce un
a señal de salida que tiene un segundo nivel de voltaje.
Típicamente, el primer y segundo niveles de voltaje se traducen en
señales digitales que tienen, respectivamente, los niveles lógicos
ALTO y BAJO, de tal manera que se produce un tren de impulsos. De
este modo, considerando que se dispone de sesenta dientes con la
misma separación mutua que proporcionan la misma velocidad angular
para los niveles alto y bajo, el ángulo de rotación correspondiente
a cada nivel lógico ALTO es de 2\pi/120 radianes. De este modo,
midiendo la duración del tiempo de cada nivel lógico ALTO, se puede
calcular la velocidad angular.
No obstante, en la práctica, incluso los mejores
encóders rotativos tienen una precisión de los ciclos de trabajo de
únicamente \pm10%, lo cual significa que aunque la distancia
entre el inicio de dientes contiguos (en correspondencia con el
periodo del tres de impulsos) es constante, la anchura de cada
diente está sujeta a una precisión de \pm10%. Puesto que la
velocidad angular se calcula basándose en el tiempo medido para
cada diente que pasa por el captador, es evidente que depende de la
anchura real de cada diente y que por lo tanto está sujeta a un
error máximo del 20%.
El documento JP 59 160766 (Fanuc) da a conocer
que la velocidad de un dispositivo detector de un servomotor se
determina usando un encóder rotativo de una forma similar a la
descrita en la patente U.S. nº 4.535.288 y, por lo tanto, está
sujeta a los mismos problemas de imprecisiones debido a los errores
de los ciclos de trabajo. Por otra parte, no existe ninguna
sugerencia en relación con la realización de pruebas en la máquina
cuando está sin carga.
El documento GB 2 127 549 da a conocer un lecho
de pruebas para sostener un motor durante la medición del par del
motor. De este modo, el sistema dado a conocer parece ser muy
similar al de la patente U.S. nº 5.218.860 descrita de forma amplia
anteriormente y está sujeto a los mismos inconvenientes.
Específicamente, debe indicarse que el motor cuyo par en régimen
permanente y transitorio se mide según el documento GB 2 127 549
está cargado para reducir la aceleración del motor (la carga del
motor provoca la desaparición de todos los fenómenos dinámicos a los
que se refiere la presente solicitud). A partir de la descripción
del documento GB 2 127 549 en la página 1, líneas 48 a 53, es
evidente que dicha carga es necesaria para registrar las
características transitorias de par-velocidad del
motor desde la velocidad cero a velocidad completa. Resultará
evidente que la reducción de la aceleración del motor según se
sugiere en el documento GB 2127 549 se opone a la obtención de las
características transitorias del motor cuya determinación correcta
es una característica esencial de la presente invención.
La patente U.S. nº 4.169.371 (Witschi et
al.) da a conocer un método y un aparato para medir el par y/o
la potencia de un sistema de accionamiento en funcionamiento
dinámico basándose en la obtención de la derivada en el tiempo de
la velocidad del sistema de accionamiento para determinar la
aceleración. El sistema está cargado y por lo tanto es evidente que
se pierden las características dinámicas cuya determinación es el
objetivo principal de la presente invención.
La patente U.S. nº 5.631.411 (Harms et
al.) da a conocer un aparato de monitorización de motores que
calcula la velocidad de un motor. A partir de la Fig. 1 es evidente
que hay una carga inercial (por ejemplo, un volante) conectada al
motor y por lo tanto, también en este caso, se pierden las
características dinámicas cuya determinación es el objetivo
principal de la presente invención.
El documento EP 457 086 da a conocer un aparato
para la medición sin contacto del par de arrastre local en una
máquina de tornillo sin fin. En la cubierta del tornillo sin fin se
disponen por lo menos dos sensores de posición o interruptores de
proximidad. Durante la rotación del vástago del tornillo sin fin,
los sensores exploran la superficie del vástago del tornillo sin fin
y, basándose en las características detectadas, generan impulsos de
medición los cuales, junto con una señal de velocidad, se pueden
suministrar a un circuito de análisis electrónico, el cual calcula
el par de arrastre local en un segmento del vástago del tornillo
sin fin, dentro del espacio del producto. El aparato funciona
conjuntamente con un dispositivo para medir el par integral que está
dispuesto entre el mecanismo de accionamiento del vástago del
tornillo sin fin y el espacio del producto de la máquina de
tornillo sin fin. En este caso tampoco se dispone de ninguna
sugerencia en relación con la medición del par de una máquina sin
carga.
La patente U.S. nº 5.390.545 (Doan) da a conocer
un aparato para medir las vibraciones torsionales de maquinaria
rotativa en el que una rueda que tiene una pluralidad de dientes
separados entre sí está conectada a la maquinaria rotativa. Un
sensor detecta la velocidad de rotación de la rueda y en respuesta
produce una señal de velocidad que tiene una frecuencia proporcional
a la velocidad de rotación de la rueda. Un dispositivo de
temporización recibe la señal de velocidad, determina el periodo
del impulso más reciente de la señal de velocidad, y en respuesta
produce una señal de periodo instantánea que tiene un valor
representativo del periodo determinado.
La patente U.S. nº 4.992.730 (Hagiya) da a
conocer un método de cálculo de la velocidad de rotación de un
cuerpo giratorio mediante la fijación de periodos de tiempo de
referencia de cálculo de la velocidad con respecto a una señal de
tren de impulsos obtenida a la salida de un sensor de velocidad de
rotación; mediante la medición de la duración de tiempo desde el
flanco del último impulso en el periodo de tiempo de referencia de
cálculo de velocidad anterior hasta el flanco del último impulso en
el periodo de tiempo de referencia de cálculo de velocidad actual;
y mediante el cálculo de la velocidad de rotación del cuerpo
giratorio basándose en el resultado de la medición de la duración de
tiempo.
La patente U.S. nº 4.204.425 (Mallick, Jr.) da a
conocer un método para realizar pruebas de motores de inducción,
particularmente motores monofásicos de potencia fraccionada, el cual
permite la realización rutinaria de pruebas de todos los motores en
producción para el par tanto de arranque como en funcionamiento y
otras características deseadas. Se aplica potencia al motor durante
un periodo de tiempo, por ejemplo tres o cuatro ciclos del voltaje
de alimentación. A continuación, la potencia se interrumpe y se
mide inmediatamente la velocidad instantánea observando el voltaje
inducido desde los terminales del motor desenergizado. A
continuación, se verifica el par a partir de la variación de
velocidad durante este periodo de tiempo breve. También se pueden
determinar otras características deseadas del motor.
La patente U.S. nº 2.674.125 (Eagam) da a conocer
un dispositivo de trazado de curvas de velocidad-par
que utiliza un generador de tacómetro accionado por una máquina
bajo prueba.
a patente U.S. nº 5.039.028 (Svedlund et
al.) da a conocer un método y un dispositivo para indicar la
sobrecarga para una carga suspendida de un polipasto. El polipasto
comprende un motor de inducción de anillos colectores con el
devanado de su estátor conectado a un cable alimentador a través de
un conmutador para alimentar energía de entrada al estátor. Se mide
la potencia de entrada junto con la aceleración angular del motor y
los valores medidos se compilan en un ordenador por medio de una
forma sugerida para realizar una estimación de la carga del
gancho.
Por esta razón, es un objetivo de la invención
proporcionar un método y un sistema para medir la velocidad de
rotación en los cuales los inconvenientes asociados a las
soluciones propuestas hasta el momento se mejoran sustancialmente o
se eliminan.
Dicho objetivo está en concordancia con las
características de las reivindicaciones.
De este modo, la invención permite un
planteamiento mejorado en la realización de pruebas de la velocidad
de motores o máquinas motrices según el tiempo que transcurre
durante una rotación angular conocida del árbol. Según dicho
planteamiento, se mide el tiempo transcurrido para que los estados
lógicos cambien de BAJO a ALTO y de vuelta a BAJO o
viceversa. Aunque el intervalo de tiempo durante el cual el
estado lógico permanece bien BAJO o bien ALTO está sujeto a errores
de ciclos de trabajo, el intervalo de tiempo combinado para estados
lógicos secuenciales refleja de forma precisa una rotación angular
conocida. De este modo, la medición del intervalo de tiempo
transcurrido acumulado entre pares sucesivos de estados lógicos
evita errores de ciclos de trabajo que influyen en los resultados de
la velocidad al mismo tiempo que se refleja cualquier variación de
la velocidad sobre la marcha. Considérese, por ejemplo, un encóder
rotativo que produzca 60 impulsos por revolución. En el caso de la
patente U.S. nº 4.535.288, las revoluciones del árbol por minuto
(rpm) se pueden determinar en un intervalo de nivel de un segundo,
y en el caso de un encóder de muy alta calidad (con un error del
ciclo de trabajo del orden \pm10%) se dará origen a una
imprecisión de la velocidad medida de \pm10%.
Preferentemente, se incluye además la etapa de
cálculo de un par de la máquina rotativa en referencia a un momento
de inercia predeterminado de un rotor de la misma y a la
característica de velocidad medida de la máquina rotativa.
La invención también contempla un aparato para
determinar las características dinámica y estática de
velocidad-tiempo, par-tiempo y
velocidad-par de una máquina rotativa o de un
componente de la misma. Mediante el uso de un rotor calibrado
previamente, se pueden realizar pruebas en máquinas idénticas usando
estatores diferentes para proporcionar datos correspondientes del
rendimiento (tanto estático como dinámico) de los diferentes
estatores. De forma similar, usando un estátor calibrado
previamente, se pueden realizar pruebas en máquinas idénticas
usando rotores diferentes para proporcionar datos correspondientes
del rendimiento (tanto estático como dinámico) de los diferentes
rotores.
De este modo, se entenderá que el método y el
aparato según la invención permiten la obtención de datos del
rendimiento dinámico y estático sin requerir la conexión de una
carga inercial externa al eje de la máquina. Esto permite que la
máquina alcance el funcionamiento en estado de régimen permanente
(es decir, no transitorio) más rápidamente y permite efectuar la
calibración de la máquina más rápidamente. Esto resulta
particularmente importante cuando se producen en serie máquinas
pequeñas y las mismas se deben someter a pruebas en la cadena de
producción. Por otra parte, esta situación permite la medición de
fluctuaciones, que hasta el momento han sido mediciones
omitidas.
Debe admitirse que la patente U.S. nº 5.218.860
[col. 1, línea 29] sugiere que para motores más grandes, la masa de
la armadura debe ser suficientemente grande como para proporcionar
una carga inicial adecuada. Es decir, la patente U.S. nº 5.218.860
también permite prescindir de la carga inercial externa, aunque
únicamente para motores grandes. No obstante, esto únicamente se
puede realizar debido a que los motores grandes, que son
inherentemente inerciales, tardan en cualquier caso un tiempo
relativamente largo en alcanzar la velocidad de régimen permanente,
permitiendo de este modo la obtención de suficientes puntos de
muestreo. Este no es el caso correspondiente a los motores pequeños
de baja inercia en los que la carga inercial externa es obligatoria
en la patente U.S. nº 5.218.860 para ralentizar deliberadamente el
tiempo en el que se alcanza la velocidad de régimen permanente y
permitir por lo tanto la obtención de suficientes puntos de
muestreo. De este modo, resulta evidente que la patente U.S. nº
5.218.860 no permite la extrapolación a la presente invención la
cual posibilita prescindir del volante incluso para motores
pequeños, ya que uno de los objetivos principales de la invención
es reducir, y no aumentar, el tiempo que se tarda en alcanzar la
velocidad de régimen permanente.
La invención también permite la medición del par
y la velocidad oscilantes durante la condición de régimen permanente
para obtener características de velocidad-tiempo y
par-tiempo en los dominios tanto del tiempo como de
la frecuencia. En tal caso, se puede usar un volante para
ralentizar el tiempo que tarda la máquina en alcanzar el régimen
permanente, produciendo de este modo unos fenómenos de par y
velocidad oscilantes en régimen permanente durante la aceleración.
Esto permite resaltar fallos de la máquina que de otro modo no se
pondrían de manifiesto.
La invención también permite una mayor
flexibilidad en las pruebas de la máquina rotativa. Un usuario puede
controlar el tiempo de muestreo y el tiempo a partir del cual
comienza el muestreo. El usuario puede controlar de forma similar
el eje x (tiempo y frecuencia) y el eje y (par y
velocidad) permitiendo de este modo el uso del dispositivo como
analizador de máquinas rotativas.
Para entender la invención y ver cómo se puede
llevar a la práctica, a continuación se describirá una realización
preferida, únicamente a título de ejemplo no limitativo, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
la Fig. 1 muestra gráficamente un lecho de
pruebas de motores de la técnica anterior;
la Fig. 2 es un diagrama de bloques que muestra
funcionalmente un sistema de pruebas de motores según la
invención;
la Fig. 3 es un diagrama de bloques que muestra
un detalle del sistema de pruebas de motores representado
gráficamente en la Fig. 2;
la Fig. 4 es un diagrama de flujo que muestra las
etapas principales para el funcionamiento del sistema de pruebas de
motores mostrado en la Fig. 2;
las Figs. 5 a 13 muestran gráficamente las
características típicas de un motor de inducción PSC c.a. medidas o
calculadas con el sistema de pruebas de motores según la
invención;
las Figs. 14 a 19 muestran gráficamente otras
aplicaciones de la invención para resaltar fallos en la condición de
régimen permanente;
las Figs. 20 a 23 muestran gráficamente otras
aplicaciones de la invención para resaltar fallos con un ventilador
de un aire acondicionado; y
la Fig. 24 es un diagrama de bloques que muestra
funcionalmente un analizador dinámico de par y velocidad para
visualizar las características de velocidad o del par de un árbol
giratorio obtenidas según la invención.
La Fig. 2 muestra funcionalmente un sistema de
pruebas de motores representado en general con la referencia 20 que
comprende un motor 21 de inducción que tiene un árbol 22 del mismo
acoplado a un encóder digital 23 de árbol de un tipo conocido. El
encóder 23 de árbol no requiere una resolución muy elevada y, en la
práctica, puede generar 5.000 impulsos por revolución del árbol del
motor. Cuando el motor 21 gira, el encóder 23 del árbol produce
niveles lógicos que son muestreados por una unidad 24 de muestreo
que mide el tiempo transcurrido para que los estados lógicos
cambien de BAJO a ALTO y nuevamente a BAJO o viceversa. Los
intervalos de tiempo sucesivos se alimentan hacia un ordenador 25
que procesa los datos de tiempo para obtener la característica de
velocidad dinámica del motor 21 en función del tiempo transcurrido
y almacenarla en una memoria del mismo. El motor 21 se acciona a
través de una unidad 26 de control que está acoplada de forma
interactiva al ordenador 25 de manera que la potencia para el motor
21 se interrumpe una vez que el motor 21 ha alcanzado la velocidad
completa de régimen permanente, dando a entender de este modo la
finalización del procedimiento de prueba. Conectado al ordenador 25
se dispone de un dispositivo 27 de visualización tal como un
monitor de visualización o un registrador trazador de gráficos. El
motor 21 se energiza por medio de una fuente 28 de alimentación la
cual se puede accionar en un momento conocido con precisión.
La Fig. 3 muestra un circuito 30 de temporización
dentro de la unidad 24 de muestreo que comprende un oscilador 31
alimentado hacia la entrada de reloj (CLK) de un primer contador 32
y un segundo contador 33. La salida del encóder 22 del árbol se
alimenta hacia la entrada habilitación (HABILITACIÓN) del primer
contador 32 cuya salida se alimenta hacia el ordenador 24. La salida
del encóder 22 del árbol es invertida por un inversor 34 y se
alimenta hacia la entrada habilitación (HABILITACIÓN) del segundo
contador 33 cuya salida se alimenta también hacia el ordenador 24.
De forma similar, el terminal de fijación en condiciones iniciales
(RST) del primer contador 32 está acoplado de forma interactiva al
ordenador 24 y también el terminal de fijación en condiciones
iniciales (RST) del segundo contador 33 está acoplado de forma
interactiva al ordenador 24 para permitir de este modo la fijación
en condiciones iniciales del primer contador 32 y el segundo
contador 33 tal como se explicará a continuación.
El funcionamiento del circuito 30 de
temporización es el siguiente. El oscilador 31 basado en un cristal
de cuarzo produce impulsos de alta frecuencia que tienen una
frecuencia estable conocida. Cuando el encóder 23 del árbol gira
junto con el árbol del motor, produce unos estados lógicos,
binarios, opuestos y secuenciales BAJO y ALTO de una frecuencia
menor que la correspondiente al oscilador 31. Los niveles lógicos
de frecuencia relativamente baja generados por el encóder 23 del
árbol son alimentados hacia la entrada de habilitación del primer
contador 32 y, después de la inversión, son alimentados hacia la
entrada de habilitación del segundo contador 33. Consecuentemente,
entre señales de HABILITACIÓN sucesivas, el primer contador 32 mide
el número de impulsos de frecuencia relativamente alta producidos
por el oscilador 31 cuando el encóder está en el nivel lógico ALTO
y el segundo contador 33 mide el número de impulsos de frecuencia
relativamente alta producidos por el oscilador 31 cuando el encóder
está en el nivel lógico BAJO, alimentándose ambos resultados hacia
el ordenador 24. El ordenador 24 responde a un cambio del estado de
la señal de HABILITACIÓN del primer contador para capturar los datos
en las salidas respectivas del primer contador 32 y el segundo
contador 33 y alimentar una señal de fijación en condiciones
iniciales a las entradas RST respectivas de los mismos. Esto pone a
cero el primer contador 32 cuando el encóder está en el nivel lógico
BAJO y pone a cero el segundo contador 33 cuando el encóder está en
el nivel lógico ALTO. De este modo, la salida del primer contador
32 entre señales de HABILITACIÓN sucesivas es representativa de
forma precisa del tiempo consumido por el encóder 23 del árbol para
permanecer en el nivel lógico ALTO. De forma similar, la salida del
segundo contador 32 entre señales de HABILITACIÓN sucesivas es
representativa de forma precisa del tiempo consumido para que el
encóder 23 del árbol permanezca en el nivel lógico BAJO.
Incluso considerando que el encóder 23 del árbol
tiene una resolución de solamente 5.000 impulsos por revolución y
que la velocidad del motor 21 tiene un valor tan bajo como 1.000
rpm, el encóder 23 del árbol dará salida a 5 millones de impulsos
por minuto. De este modo, cada impulso tiene un periodo de
aproximadamente 10 \mus, lo cual queda incluido claramente en la
capacidad del contador 32 para realizar las mediciones de forma
precisa. Por otra parte, en comparación con el sistema descrito en
la patente U.S. nº 5.218.860 a la que se ha hecho referencia
anteriormente, en un intervalo de tiempo de 16,67 ms, el encóder 23
del árbol dará salida a casi 1.667 impulsos cada uno de los cuales
es un punto de muestreo, en contraposición al punto de muestreo
único contemplado por la patente U.S. nº 5.218.860.
Puesto que la patente U.S. nº 5.218.860 asocia la
medición del tiempo a muchos cientos de impulsos, cualquier error
del ciclo de trabajo asociado a cada impulso queda anulado
eficazmente, aunque con el precio de requerir un intervalo de
tiempo mucho mayor para medir la rotación angular acumulada del
árbol. Tal como se ha explicado anteriormente, esto está en
contraposición con la determinación de la respuesta dinámica de la
máquina.
Por otro lado, la patente U.S. nº 4.535.288 a
nombre de Joseph L. Vitulli, Jr. sí que sugiere la medición del
tiempo de solamente un único impulso y por lo tanto a primera
vista permite la determinación de la respuesta dinámica. No
obstante, tal como se ha indicado, su planteamiento está sujeto a
errores de ciclos de trabajo los cuales, en aras de una mayor
claridad, se explican a continuación más detalladamente. El
fabricante de un encóder rotativo especifica el número de impulsos
por revolución del encóder rotativo y también especifica el ciclo
de trabajo. Si el ciclo de trabajo se especifica de manera que es
del 50%, en ese caso el tiempo para cada impulso medido por
Vitulli, Jr. se corresponde en realidad con la mitad del incremento
angular nominal durante cada impulso del encóder. Por ejemplo, si
hay 3.600 impulsos por revolución, este valor se corresponde con
diez impulsos por grado de rotación del encóder. Vitulli, Jr. mide
el tiempo correspondiente a medio ciclo nominal de un único impulso
y calcula a partir de este valor el periodo de tiempo nominal de
cada impulso del encóder basándose en el ciclo de servicio
especificado por el fabricante. No obstante, este valor está sujeto
a imprecisiones debido a los errores inevitables en el ciclo de
trabajo especificado por el fabricante, los cuales actualmente son
del orden de \pm 10%.
De este modo, aunque Vitulli, Jr. proporciona una
rotación angular nominal en un único impulso del encóder rotativo,
permitiendo de este modo el cálculo de la velocidad angular durante
un único impulso del mismo, el resultado real es inexacto.
La Fig. 4 es un diagrama de flujo que muestra el
funcionamiento del sistema 20 de pruebas de motores. De este modo,
inicialmente el motor 21 está energizado y la salida del encóder 23
del árbol se muestrea tal como se ha explicado anteriormente. Los
datos muestreados se recogen y procesan por medio del ordenador 24
y los datos procesados se visualizan en el dispositivo 26 de
visualización. Se calcula cualquier desviación con respecto a un
intervalo de rendimiento aceptado y el mismo permite que el
ordenador 24 dé salida a una señal de aviso para avisar de la
presencia de un motor defectuoso. Evidentemente, se puede hacer
que dicha señal de aviso resulte audible o que sea visual según
alguna forma conocida. Opcionalmente, tal como se explicará de
forma más detallada posteriormente, se pueden eliminar las
fluctuaciones sobre los efectos transitorios producidas durante la
aceleración del motor 21 con vistas a generar la característica
convencional de velocidad estática.
La Fig. 5 muestra gráficamente la característica
dinámica de velocidad del motor correspondiente a un motor de
inducción PSC c.a., calculada a partir de los sucesivos periodos de
tiempo medidos de impulsos producidos por el encóder 23 del árbol.
De este modo, se puede calcular la velocidad incremental del motor
entre impulsos sucesivos ya que se conoce la rotación angular
proporcional para cada impulso. Debe observarse que la velocidad
del motor y por lo tanto el par no aumentan continuamente con el
tiempo sino que por el contrario, suben y a continuación caen
durante un periodo de tiempo breve, después del cual vuelven a
subir. Después de aproximadamente 0,04 s, este efecto cesa y la
velocidad y el par del motor aumentan con el tiempo hasta que se
aproximan a la condición de régimen permanente. En particular, debe
observarse que incluso cuando el motor alcanza el régimen
permanente, siguen habiendo fluctuaciones continuas en su
velocidad. Estas fluctuaciones se ponen únicamente de manifiesto al
medir la rotación angular del motor en función del periodo del
impulso del encóder rotativo y se echan de menos en los métodos
propuestos hasta el momento que se basan en el promediado de datos
durante un número elevado de impulsos.
Ya se ha indicado que no es necesario que haya
ningún volante conectado al motor 21. En su lugar, el par del motor
se puede calcular a partir del conocimiento del momento de inercia
del rotor según la Ley de Newton, de la forma siguiente:
(2)M(t)
= Q \frac{d{\omega}}{dt} +
L(t)
en la
que:
M(t) = Par instantáneo en el momento
t,
Q = Momento de Inercia del rotor,
{\omega} = velocidad angular del motor, y
L(t) = carga externa instantánea en el
momento t.
Como no hay ninguna carga conectada al motor 21,
L(t) es cero y la ecuación (2) se simplifica en:
(3)M(t)
= Q
\frac{d{\omega}}{dt}
La Fig. 6 muestra gráficamente las
características del par durante el arranque las cuales se obtienen
de la forma siguiente a partir de las características de la
velocidad del motor 21. El motor 21 se hace funcionar sin ninguna
carga externa y se obtiene la característica de velocidad dinámica
y la misma se almacena en el ordenador 24. A continuación, se
calcula la derivada en el tiempo de la característica de velocidad
dinámica y el resultado se multiplica por el momento de inercia
conocido del rotor. Considerando que la velocidad se determina en
rpm, el resultado se debe multiplicar adicionalmente por un factor
2\pi/60 para su conversión a la velocidad angular equivalente en
radianes por segundo en relación con el par dinámico desde el
arranque del motor sin carga hasta que alcanza su velocidad
completa. Esta característica se puede repetir con la condición de
que se tenga cuidado de arrancar siempre el motor en un punto
predeterminado en el ciclo c.a. del voltaje de alimentación. Por
ejemplo, en un sistema específico llevado a la práctica, el motor se
arrancó en el punto del ciclo c.a. en el que el voltaje subía
pasando por 0 voltios.
La característica del par sin carga durante el
arranque del motor mostrado en la Fig. 6 permite la determinación de
características dinámicas del motor las cuales no se pueden obtener
con los sistemas convencionales que proporcionan únicamente
características estáticas de velocidad y par. Las características
dinámicas permiten la identificación de fallos del motor no
detectables a partir de únicamente datos estáticos al mismo tiempo
que permiten la clasificación de características del motor. Por
otra parte, se ha observado que:
- (i)
- La característica del par dinámico proporciona una indicación de la amplitud del ruido en el par del motor durante la aceleración del mismo; y de forma similar proporciona una indicación de la intensidad del ruido mecánico en el motor que aparece a partir de cambios en el par durante la aceleración;
- (ii)
- La característica del par dinámico proporciona una indicación de cualquier desequilibrio en las piezas giratorias del motor;
- (iii)
- La característica del par dinámico ofrece una herramienta de diagnóstico particularmente sensible para identificar fallos del motor.
Hasta el momento, la descripción anterior se ha
concentrado en las características dinámicas del motor durante el
arranque. No obstante, si se desea, se pueden eliminar
fluctuaciones en los efectos transitorios para proporcionar la
característica suavizada de velocidad-tiempo
mostrada gráficamente en la Fig. 7, a partir de la cual se puede
obtener la característica convencional de
par-velocidad (mostrada en la Fig. 11). La
eliminación de fluctuaciones en los efectos transitorios se puede
obtener de varias formas. El árbol del motor se puede trabar y
liberar mecánicamente únicamente cuando la corriente del estátor
alcance un valor de régimen permanente. Como alternativa, si el
motor 21 es un motor de inducción de tipo con Condensador
Permanente (PSC) en el que el estátor comprende una bobina
principal y una bobina auxiliar la cual se puede conmutar en
paralelo con la bobina principal, en ese caso el rotor girará
únicamente cuando se alimente corriente a ambas bobinas. Por esta
razón, inicialmente se alimenta corriente únicamente a la bobina
principal y la bobina auxiliar se conmuta en el circuito únicamente
cuando se han estabilizado las corrientes en la bobina principal.
Nuevamente, debería observarse que las bobinas del estátor tanto
principal como auxiliar se conmutan en el circuito únicamente cuando
el voltaje de alimentación c.a. es igual a cero en su flanco
ascendente. Más generalmente, se puede garantizar la repetibilidad
mediante el suministro de potencia en cualquier otro ángulo
conocido en el ciclo de alimentación del voltaje c.a.
Todavía otra forma de neutralizar las
fluctuaciones de los transitorios consiste en procesar la
característica de la velocidad dinámica del motor usando un
algoritmo adecuado. Con este fin, se muestrea la característica de
velocidad dinámica mostrada en la Fig. 5 para determinar cambios en
la velocidad en función del tiempo durante la aceleración del
motor. A la señal resultante se le aplica una transformada de
Fourier del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia para
obtener el espectro de frecuencia. El espectro de frecuencia se
filtra para eliminar los armónicos de frecuencia superiores y el
espectro resultante se transforma nuevamente al dominio del tiempo.
En relación con esto, debería observarse que la obtención del
espectro de frecuencia resulta posible gracias al hecho de que la
resolución en el tiempo es suficientemente elevada en el dominio
del tiempo. Los métodos propuestos hasta el momento que utilizan
una resolución temporal aproximada no son capaces de dar como
resultado el espectro de frecuencia.
Todavía otro planteamiento para cancelar las
fluctuaciones en los efectos transitorios de la corriente del
estátor consiste en girar el árbol en una dirección opuesta a la
dirección de rotación normal y a continuación, durante el tiempo en
el que el motor cambia de dirección, iniciar el muestreo de las
características de aceleración (es decir,
velocidad-tiempo). Dicha técnica es bien conocida y
se describe, por ejemplo, en la patente U.S. nº 5.440.915 concedida
también a Automation Technology, Inc. y titulada "A Method and
Apparatus for Measuring Friction Torque". El procesado
subsiguiente es similar al descrito anteriormente para obtener la
característica de velocidad dinámica, aunque produce la
característica de velocidad estática ya que el componente
transitorio ya no está presente.
La Fig. 8 muestra gráficamente la variación de
velocidad para un motor de inducción PSC de 4 polos, sin carga, que
gira en vacío en régimen permanente. La Fig. 9 muestra el resultado
de transformar las características de velocidad del motor al
dominio de la frecuencia. El espectro de frecuencia mostrado en la
Fig. 9 proporciona una información referente al motor más clara que
la que se puede obtener en el dominio del tiempo. Específicamente,
se obtiene una información más clara referente a las fluctuaciones
del par y la velocidad.
El momento de inercia del rotor se puede
determinar obteniendo dos características de velocidad
independientes: una para el motor sin carga, y la otra en la que
una carga inercial conocida se aplica al árbol del motor. De este
modo, se realizan las siguientes etapas:
- (i)
- se obtiene la característica de velocidad-tiempo del motor sin carga y se eliminan los efectos de fluctuaciones en los transitorios de la misma,
- (ii)
- se acopla al motor una carga inercial de un momento de inercia conocido,
- (iii)
- se obtiene la característica de velocidad-tiempo del motor cargado y se eliminan los efectos de fluctuaciones en los transitorios de la misma, y
- (iv)
- se procesan las características de velocidad respectivas obtenidas en (i) y (iii) para determinar el momento de inercia del rotor.
Los cálculos se basan en las siguientes
ecuaciones:
(4)M_{max} = Q
\cdot \left(\frac{d{\omega}}{dt} \right)
_{max_{1}}
en la
que:
M_{max} es el par máximo del motor,
Q es el momento de inercia del rotor del motor (a
calcular), y
{\omega} es la velocidad angular del motor.
(5)M_{max} =
(Q + Q_{1}) \cdot \left(\frac{d{\omega}}{dt} \right)
_{max_{2}}
El par máximo (M_{max}) del motor es constante
e independiente de cualquier carga aplicada al mismo. Por lo
tanto:
(6)Q \cdot
\left(\frac{d{\omega}}{dt} \right) _{max_{2}} = (Q + Q_{1}) \cdot
\left(\frac{d{\omega}}{dt} \right)
_{max_{1}}
\newpage
a partir de la cual se puede obtener que:
(7)Q =
\frac{\left(\frac{d{\omega}}{dt} \right) _{max
_{2}}}{\left(\frac{d{\omega}}{dt} \right) _{max _{1}} -
\left(\frac{d{\omega}}{dt} \right) _{max _{2}}} .
Q_{1}
El sistema 10 de pruebas de motores también
permite la obtención del par ondulado del motor cuando está girando
en vacío, es decir, en condiciones de régimen permanente sin carga.
Por ejemplo, de este modo se puede determinar una indicación de la
magnitud de la intensidad del ruido magnético creado por un motor
de inducción PSC c.a. Durante su giro en vacío, el motor funciona a
una velocidad básicamente constante que tiene superpuesta sobre la
misma una ligera ondulación a causa de los pares variables creados
por el campo magnético giratorio cambiante.
La Fig. 10 muestra gráficamente el producto de la
derivada en el tiempo de la característica de
velocidad-tiempo con el momento de inercia del rotor
indicativo de la intensidad del par variable creado por el motor
cuando gira en vacío en condiciones de régimen permanente.
El sistema 10 de pruebas de motores también
permite la obtención del par cambiante del motor cargado a la
velocidad de funcionamiento proporcionando, por ejemplo, una
indicación de la magnitud de la intensidad del ruido magnético
creado por el motor cuando está trabajando a la velocidad de
funcionamiento. De forma similar, esto proporciona una indicación
de la magnitud de la intensidad del ruido mecánico que resulta de
los impactos contra la carga resultantes de las variaciones en el
par del motor. La velocidad del motor y la carga aplicada varían
debido a las variaciones en el par que aparecen a partir de:
(i) el motor,
(ii) la carga, y
(iii) un acoplamiento deficiente entre los
dos.
El producto de la derivada en el tiempo de la
característica de velocidad por el momento de inercia del rotor
sumado al correspondiente a la carga externa proporciona una
indicación de la intensidad del par variable creado por el motor
cargado cuando está trabajando a la velocidad de funcionamiento. El
par cambiante también proporciona una indicación de la magnitud de
la intensidad del ruido eléctrico y mecánico en las condiciones de
funcionamiento del motor cargado.
La Fig. 11 muestra gráficamente la característica
estática de par-velocidad del motor sin carga. Al
final de cada ciclo de producción, se acopla una carga externa al
motor y se determinan las características de
velocidad-tiempo del motor cargado. La derivada en
el tiempo de esta curva, después de eliminar los efectos
transitorios, y la subsiguiente multiplicación por el momento de
inercia total del rotor y la carga externa proporciona
conjuntamente la característica estática de
par-velocidad del motor menos la carga. Esta se
puede mostrar de la forma siguiente:
(8)M =
(Q_{1} + Q_{L}) \frac{d_{\omega}}{dt} +
M_{L}
en la
que:
M es el par del motor sin carga,
Q_{1} es el momento de inercia del rotor,
Q_{L} es el momento de inercia de la carga
externa, y
M_{L} es el par de la carga.
La Fig. 12 muestra gráficamente la característica
estática de par-velocidad representada en la Fig. 11
junto con la característica de velocidad-par de la
carga, M_{L}, que es un ventilador de aire acondicionado.
Para dicha carga, la característica de
velocidad-par tiene en general una forma parabólica,
pasa a través del origen y entra en intersección con la
característica de par- velocidad del motor a la velocidad de
funcionamiento real del motor. La Fig. 13 representa la diferencia
entre la característica de par-velocidad del motor
mostrada en la Fig. 11 y la característica de
par-velocidad de la carga mostrada en la Fig. 12
para obtener:
(9)M - M_{L} =
(Q_{1} + Q_{L})
\frac{d_{\omega}}{dt}
La gráfica mostrada en la Fig. 13 se obtiene
durante la aceleración del motor desde el arranque hasta su
velocidad de funcionamiento completa con carga. Esta característica
se puede repetir en relación con motores cargados similares con la
condición de que el motor se arranque desde el mismo punto del ciclo
c.a. del voltaje de alimentación. Por ejemplo, en un sistema
específico llevado a la práctica, el motor se arrancó en el punto
del ciclo c.a. en el que el voltaje subía pasando por 0 voltios. De
este modo, la característica mostrada en la Fig. 13 sirve como una
herramienta excelente para efectuar una prueba
GO-NOGO de un lote de motores cargados similares,
con vistas a indicar qué parejas motor-carga (aire
acondicionado, bombas de agua, etcétera) cumplen la especificación
del diseño. Debería observarse que no se conoce ningún uso previo
de la característica mostrada en la Fig. 13 para establecer la
funcionalidad de una máquina cargada.
Tras calcular la característica de
par-velocidad del motor cargado mostrada en la Fig.
13, se puede restar la característica estática de
par-velocidad del motor mostrada en las Figs. 11 y
12 para obtener la característica de par-velocidad
de la carga mostrada gráficamente en la Fig. 12.
La característica de
par-velocidad del estado durante el arranque del
motor cargado antes de eliminar las fluctuaciones en la parte
transitoria de la característica tiene una forma en general similar
a la correspondiente al motor sin carga según se muestra en la Fig.
6 y se obtiene de la forma siguiente. La característica de
velocidad dinámica se obtiene directamente tal como se ha explicado
anteriormente y se calcula su derivada en el tiempo. La
multiplicación de la derivada en el tiempo por el momento de
inercia total del rotor y la carga externa conjuntamente proporciona
la característica dinámica de par-velocidad del
motor menos la carga, tal como resulta evidente a partir de la
ecuación (9). De este modo, esta característica sirve como una
herramienta excelente para comparar el rendimiento dinámico de un
lote de motores similares.
Debería indicarse que no se conoce ningún uso
anterior de esta característica para establecer la funcionalidad de
una máquina cargada y para obtener una indicación del ruido
magnético del motor más carga durante la aceleración desde el
arranque. De forma similar, no se conoce ningún uso anterior de esta
característica para obtener una indicación del ruido mecánico que
resulta de las variaciones en la aceleración del par desde el
arranque.
Durante las condiciones de funcionamiento normal
del motor cargado, el motor y la carga se mueven a una velocidad que
varía ligeramente debido a las variaciones en el par que aparecen a
partir de:
(i) el motor,
(ii) la carga, y
(iii) un acoplamiento deficiente entre los
dos.
El producto de la derivada en el tiempo de la
característica de velocidad por el momento de inercia del rotor
sumado al correspondiente a la carga externa proporciona una
indicación de la intensidad del par variable creado por el motor
cargado cuando está trabajando a la velocidad de funcionamiento. El
par cambiante también proporciona una indicación de la magnitud de
la intensidad del ruido eléctrico y mecánico en condiciones de
funcionamiento del motor cargado.
La mayoría de las pruebas descritas anteriormente
se refieren al motor completo, bien con carga o bien sin carga. No
obstante la invención también contempla la prueba de componentes de
una máquina por comparación con una máquina "ideal" nominal.
Por ejemplo, para realizar pruebas de diferentes rotores, se usa un
estátor de alto rendimiento, calibrado previamente, y se puedan
realizar las pruebas anteriores para obtener el rendimiento tanto
estático como dinámico del motor. Mediante la repetición de estas
pruebas en relación con el mismo motor usando rotores deferentes,
se puede comparar el rendimiento de los rotores. De forma similar,
utilizando un rotor de alto rendimiento, calibrado previamente, y
sustituyendo estatores diferentes, se puede comparar el rendimiento
de los estatores.
Hasta el momento, los métodos que se han descrito
se refieren a la medición de la parte transitoria de las
características de velocidad-tiempo o
velocidad-par, desde el arranque de la máquina
hasta que se alcanza el estado de régimen permanente. De este modo,
a través de la medición del tiempo real de cada impulso, se ha
demostrado que se pueden determinar las características de
velocidad-tiempo o velocidad-par con
una resolución mucho más precisa que la que se puede obtener a
través de la medición de la rotación media en un periodo de tiempo
fijado. Como consecuencia, también se pueden obtener las
fluctuaciones que se producen durante la parte transitoria de las
características del motor, proporcionando de este modo una
información referente al rendimiento del motor que ha eludido los
planteamientos propuestos hasta el momento.
También se ha explicado que, incluso cuando la
máquina sin carga alcanza el estado de régimen permanente, la
velocidad o par nominalmente constantes también quedan sujetos a
perturbaciones u ondulaciones que resultan medibles cuando las
características se determinan según la invención.
No obstante, el inventor ha observado que,
incluso cuando la máquina cargada alcanza el estado de régimen
permanente en las condiciones de funcionamiento reales, la
velocidad o par nominalmente constantes también quedan sujetos a
perturbaciones u ondulaciones que resultan medibles cuando las
características se determinan según la invención. Esto también
proporciona una información inestimable que se pierde totalmente
cuando las características de velocidad- tiempo o
velocidad-par se obtienen usando métodos
convencionales. Evidentemente, en este caso, no existe la necesidad
de medir la velocidad de la máquina desde el arranque y ya no es
importante saber, para una máquina c.a., cuándo se suministró
potencia a la máquina, en el ciclo del voltaje c.a.. Todo lo que se
requiere es la medición de la característica de
velocidad-tiempo de la máquina después de alcanzar
el estado de régimen permanente en tiempo real, para obtener lo que
es, en efecto, una característica dinámica de
velocidad-tiempo en tiempo real de la máquina en
estado de régimen permanente. Se ha observado que la velocidad
nominalmente constante tiene un componente de ondulación dinámica
que sirve como un indicador valioso del rendimiento del motor y la
carga aplicada. Específicamente, una ondulación excesiva es
indicativa de un motor en funcionamiento que está trabajando
inadecuadamente y, por lo tanto, la cantidad de ondulación sirve
como criterio en relación con la decisión de si el rendimiento del
motor en funcionamiento es o no aceptable. Por lo tanto, por medio
de la monitorización constante del rendimiento de régimen
permanente del motor cargado en condiciones de funcionamiento y
mediante la comparación de la magnitud del componente de ondulación
con un umbral predeterminado, se puede proporcionar un aviso en el
caso de que el motor cargado o cualquier componente del mismo no
cumpla la especificación del diseño.
La invención también permite la medición de un
par y una velocidad oscilantes durante la condición de régimen
permanente para obtener características de
velocidad-tiempo y par-tiempo en los
dominios tanto del tiempo como de la frecuencia. En tal caso, es
posible bien esperar hasta que el árbol giratorio haya alcanzado su
velocidad de régimen permanente o bien, de forma alternativa,
acoplar un volante de inercia elevada al árbol giratorio para
ralentizar deliberadamente el tiempo para alcanzar el estado de
régimen permanente. En tal caso, durante la aceleración aparecerán
fenómenos de par y velocidad oscilantes en régimen permanente,
siendo dichos fenómenos discernibles gracias al hecho de que hay
disponibles muchos más puntos de muestreo que en los lechos de
pruebas propuestos hasta el momento. Se ha observado que la
ondulación dinámica resalta los fallos con la máquina que de otro
modo no se pondrían de manifiesto.
La Fig. 14 muestra las características de
velocidad-tiempo de un motor cuando se acopla a su
árbol un volante que tiene un momento de inercia elevado. La
velocidad del motor sube lentamente desde cero alcanzando la
velocidad de giro en vacío después de aproximadamente 0,35 segundos
en contraposición a los 0,1 segundos sin el volante. Se observará
que, superpuestas sobre las características de
velocidad-tiempo de régimen permanente, existen unas
oscilaciones que representan pequeños cambios en la velocidad de
régimen permanente del motor. Las mismas están siempre presentes
aunque no son perceptibles cuando la velocidad del motor sube hasta
la velocidad de régimen permanente rápidamente.
La Fig. 15 muestra el efecto de un zum en las
características de velocidad-tiempo del motor
mostradas en la Fig. 14, centrado en una velocidad de 1.260 rpm,
que muestra más claramente la subida y caída periódicas de la
velocidad del motor de régimen permanente. Esta curva sirve como
criterio para clasificar el rendimiento de régimen permanente de un
motor cargado a una velocidad de 1.260 rpm.
La Fig. 16 muestra el espectro de la velocidad
obtenido a partir de las características de
velocidad-tiempo mostradas en la Fig. 15, centrado
alrededor de una velocidad de 1.260 rpm. Se observará que el
espectro de velocidad indica una frecuencia fundamental de 100 Hz,
correspondiéndose la misma con dos veces la frecuencia de la
alimentación c.a.
La Fig. 17 muestra las características de
par-tiempo obtenidas mediante la derivada de las
características de velocidad-tiempo mostradas en la
Fig. 14 con respecto al tiempo y mediante su multiplicación por el
momento de inercia combinado del volante y el motor. La figura
muestra en el par oscilaciones similares a las observadas en la
curva de velocidad-tiempo de la Fig. 14.
La Fig. 18 muestra el efecto de la aplicación de
un zum en las características de par-tiempo del
motor mostradas en la Fig. 17, centrado a una velocidad de 1.260
rpm, que muestra más claramente la subida y caída periódicas en el
par del motor en régimen permanente. Tal como se observa a partir
de la Fig. 14, el motor alcanza una velocidad de 1.260 rpm en el
momento t = 0,3 segundos. De este modo, la Fig. 18 se
obtiene mediante la aplicación de un zum sobre las características
de par-tiempo del motor, centrado alrededor de
t= 0,3 segundos. Esta curva sirve como criterio para
clasificar el rendimiento en régimen permanente de un motor cargado
a una velocidad de 1.260 rpm.
La Fig. 19 muestra el espectro del par obtenido a
partir de las características de par-tiempo
mostradas en la Fig. 18, centrado alrededor de una velocidad de
1.260 rpm. Nuevamente, se observará que el espectro del par indica
una frecuencia fundamental de 100 Hz, correspondiéndose la misma
con dos veces la frecuencia de la alimentación c.a.
La Fig. 20 muestra la curva del espectro de
velocidad en frecuencia en régimen permanente para un aire
acondicionado que presenta un problema de ráfagas, el cual se
manifiesta como un componente elevado de 3 Hz.
La Fig. 21 muestra la curva del espectro de
velocidad en frecuencia en régimen permanente para un aire
acondicionado satisfactorio que presenta un componente de 3 Hz
pequeño.
La Fig. 22 muestra la característica regular de
velocidad tiempo en régimen permanente para un aire acondicionado,
producida mediante el ajuste repetido del obturador y mediante la
obtención y visualización de la característica de
velocidad-tiempo del ventilador para diferentes
posiciones del obturador. La misma muestra que las fluctuaciones en
la velocidad del ventilador son pequeñas, lo cual es indicativo de
un rendimiento de alta calidad del aire acondicionado.
La Fig. 23 muestra la característica de velocidad
tiempo para un aire acondicionado defectuoso, producida mediante el
ajuste repetido del obturador y mediante la obtención y
visualización de la característica de
velocidad-tiempo del ventilador para diferentes
posiciones del obturador. En este caso, se muestran fluctuaciones
bruscas de la velocidad del ventilador, indicativas de un
rendimiento de baja calidad del aire acondicionado.
La Fig. 24 es un diagrama de bloques que muestra
funcionalmente un analizador 40 de pares y velocidades dinámicos
para visualizar características de velocidad o par de un árbol
giratorio 41 obtenidas según la invención. El analizador 40 de
pares y velocidades dinámicos comprende una unidad 42 de muestreo
para muestrear la velocidad o par medidos durante un intervalo de
tiempo y a partir de un tiempo inicial de muestreo, seleccionados
ambos por el usuario. Se dispone de una pantalla 43 acoplada a la
unidad 42 de muestreo para visualizar características muestreadas
de velocidad y/o par. Un panel 44 de control permite el control de
una primera escala en el eje x con respecto al tiempo o la
frecuencia, y de una segunda escala en el eje y ortogonal,
con respecto al par o velocidad. Típicamente, el eje x es
horizontal y el eje y es vertical, aunque esta disposición
es una cuestión de convención y, si se desea, los ejes se pueden
invertir. El panel 44 de control permite que el usuario ajuste el
intervalo del tiempo de muestreo de la unidad 42 de muestreo,
proporcionando de este modo una mayor flexibilidad, ya que cuanto
mayor sea el intervalo del tiempo de muestreo, más muestras se
obtendrán.
Se pondrá de manifiesto que se pueden realizar
modificaciones sobre las realizaciones preferidas sin desviarse con
respecto al alcance de la invención según se define en las
reivindicaciones. De este modo, aunque las realizaciones preferidas
se han descrito haciendo referencia específicamente a un motor de
inducción PSC c.a., la invención resulta igualmente adecuada para
ser usada con otros tipos de motores c.a. y c.c. Evidentemente, las
características en cuestión de velocidad-tiempo y
velocidad-par de tipos diferentes de máquinas serán
diferentes; aunque las características de un tipo determinado de
máquina proporcionan un buen indicador de una desviación
inaceptable con respecto a la especificación del diseño del
fabricante.
De forma similar, en las realizaciones
preferidas, se miden los periodos de tiempo de impulsos sucesivos
generados por el encóder rotativo del árbol. No obstante,
considerando que la invención ofrece típicamente una mejora de mil
veces en cuanto a la resolución de los efectos dinámicos de las
características de velocidad y par con respecto a los métodos
convencionales, es evidente que se sigue obteniendo una mejora
significativa, incluso si se miden, por ejemplo, los periodos de
solamente cada dos o tres impulsos.
En las reivindicaciones de método que vienen a
continuación, los caracteres alfabéticos usados para designar las
etapas de las reivindicaciones se proporcionan únicamente por
conveniencia y los mismos no implican ningún orden específico de
realización de las etapas.
Claims (38)
1. Método para realizar pruebas en un motor
eléctrico (21) o en un componente del mismo, caracterizado
dicho método por las siguientes etapas:
- (a)
- se mide una característica dinámica de velocidad-tiempo (Fig. 5) del motor eléctrico giratorio sin carga durante la aceleración del motor desde la velocidad cero a la velocidad máxima,
- (b)
- se obtiene una derivada en el tiempo de la característica dinámica de velocidad-tiempo del motor eléctrico giratorio sin carga y se multiplica por el momento de inercia del rotor para obtener la característica dinámica de par- velocidad (Fig. 6) del motor eléctrico giratorio sin carga, y
- (c)
- se eliminan fluctuaciones de la característica dinámica de velocidad-tiempo del motor eléctrico giratorio sin carga o de una característica dinámica del motor eléctrico giratorio sin carga obtenida a partir de la primera para obtener la característica estática de par-velocidad (Fig. 11).
2. Método según la reivindicación 1, en el que la
etapa (c) incluye:
- (d)
- se espera a que el motor alcance el régimen permanente, y
- (e)
- se eliminan fluctuaciones del motor eléctrico giratorio sin carga o de la característica dinámica del motor eléctrico giratorio sin carga obtenida a partir de la primera para obtener el par oscilante durante el régimen permanente (Fig. 10) o el espectro de velocidad y par (Fig. 9) durante el régimen permanente del motor eléctrico giratorio sin carga.
3. Método para realizar pruebas en una máquina
eléctrica que comprende un motor eléctrico (21) y una carga fijada,
caracterizado dicho método por las siguientes etapas:
- (a)
- se mide una característica dinámica de velocidad-tiempo de la máquina eléctrica rotativa durante la aceleración de la máquina eléctrica desde la velocidad cero a la velocidad máxima, y
- (b)
- se obtiene una derivada en el tiempo de la característica dinámica de velocidad-tiempo de la máquina eléctrica rotativa y se multiplica por el momento de inercia combinado del motor y la carga para obtener una característica dinámica de par-velocidad del motor menos la carga, y
- (c)
- se eliminan fluctuaciones de la característica dinámica de la máquina eléctrica rotativa para obtener la característica estática de par-velocidad del motor menos la carga (Fig. 13).
4. Método según la reivindicación 3, en el que la
etapa (c) incluye:
- (d)
- se espera a que la máquina alcance el régimen permanente, y
- (e)
- se eliminan fluctuaciones de la máquina eléctrica rotativa para obtener el espectro de velocidad de régimen permanente o de velocidad-par oscilante de régimen permanente del motor menos la carga (Figs. 20 y 21) o el espectro del par de régimen permanente del motor menos la carga de la máquina eléctrica rotativa.
5. Método según la reivindicación 2 para
determinar el par oscilante durante el régimen permanente del motor
eléctrico después de que haya alcanzado la velocidad de régimen
permanente, en el que la etapa (b) incluye:
- (i)
- se calcula la derivada en el tiempo de la característica dinámica de velocidad-tiempo (Fig. 8) durante el régimen permanente del motor eléctrico, y
- (ii)
- se multiplica la derivada en el tiempo obtenida en (i) por un momento de inercia del motor eléctrico sin carga para obtener una característica dinámica de velocidad-par (Fig. 10) del motor eléctrico sin carga en régimen permanente.
6. Método según la reivindicación 1 o 2, en el
que la etapa (b) incluye:
- (i)
- se eliminan fluctuaciones en una parte transitoria de la característica dinámica de velocidad-tiempo (Fig. 5) durante la aceleración del motor eléctrico hasta que alcanza la velocidad de régimen permanente para obtener una característica estática de velocidad-tiempo (Fig. 7),
- (ii)
- se calcula la derivada en el tiempo de la característica estática de velocidad-tiempo (Fig. 7), y
- (iii)
- se multiplica la derivada en el tiempo obtenida en (ii) por un momento de inercia del motor eléctrico sin carga para obtener una característica estática de velocidad-par (Fig. 11) del motor eléctrico sin carga.
7. Método según la reivindicación 3, en el que la
etapa (b) incluye:
- (i)
- se eliminan fluctuaciones en una parte transitoria de la característica dinámica de velocidad-tiempo durante la aceleración de la máquina eléctrica hasta que alcanza la velocidad de régimen permanente para obtener una característica estática de velocidad-tiempo de la máquina eléctrica,
- (ii)
- se calcula la derivada en el tiempo de la característica estática de velocidad-tiempo de la máquina eléctrica, y
- (iii)
- se multiplica la derivada en el tiempo obtenida en (ii) por un momento de inercia de la máquina eléctrica para obtener una característica estática de velocidad-par (Fig. 13) del motor menos la carga de la máquina eléctrica.
8. Método según la reivindicación 6, en el que la
etapa (i) de eliminación de fluctuaciones en los efectos
transitorios durante la aceleración del motor eléctrico hasta que
alcanza la velocidad de régimen permanente, incluye:
- (1)
- bloqueo de un árbol del motor eléctrico,
- (2)
- monitorización de la corriente del estátor del motor eléctrico, y
- (3)
- liberación del árbol del motor eléctrico cuando la corriente del estátor alcanza un valor de régimen permanente.
9. Método según la reivindicación 6 para ser
usado con un motor de inducción c.a. de tipo PSC que tiene un
estátor que comprende una bobina principal y una bobina auxiliar la
cual se puede conmutar en paralelo con la bobina principal, en el
que la etapa (i) de eliminación de fluctuaciones en los efectos
transitorios durante la aceleración del motor eléctrico hasta que
alcanza la velocidad de régimen permanente, incluye:
- (1)
- se alimenta corriente inicialmente a la bobina principal solamente con un ángulo conocido en el ciclo del voltaje de alimentación c.a.,
- (2)
- se monitoriza la corriente del estátor en la bobina principal, y
- (3)
- se conmuta la bobina auxiliar en el circuito cuando la corriente del estátor en la bobina principal alcanza un valor de régimen permanente con el mismo ángulo conocido en el ciclo de voltaje de alimentación c.a.
10. Método según la reivindicación 8, en el que
la etapa (i) de eliminación de fluctuaciones en los efectos
transitorios durante la aceleración del motor eléctrico hasta que
alcanza la velocidad de régimen permanente, incluye:
- (1)
- se hace girar el árbol en una dirección opuesta a una dirección de rotación normal, y
- (2)
- durante el tiempo en el que el motor eléctrico giratorio cambia de dirección, se inicia el muestreo de las características de velocidad-tiempo.
11. Método según la reivindicación 6, en el que
la etapa (i) de eliminación de fluctuaciones en los efectos
transitorios durante la aceleración del motor eléctrico hasta que
alcanza la velocidad de régimen permanente, incluye:
- (1)
- se realiza la transformada de Fourier de la velocidad-tiempo del motor eléctrico giratorio durante la aceleración
- (2)
- se filtra el espectro de frecuencia para eliminar componentes de frecuencias superiores, y
- (3)
- se transforma el espectro resultante de vuelta al dominio del tiempo.
12. Método según la reivindicación 7, que incluye
además:
- (iv)
- se resta de la característica de velocidad-par del motor eléctrico obtenida en la reivindicación 7 la característica estática de velocidad-par de la máquina eléctrica rotativa para obtener la característica de par-velocidad de la carga.
13. Método según la reivindicación 7, que incluye
además:
- (iv)
- se realiza una prueba de tipo GO-NOGO de la máquina eléctrica en función de la característica estática de velocidad-par (Fig. 12) de la misma.
14. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2, o 6, para realizar pruebas de las
características de rendimiento relativo de estatores destinados a
ser usados en el motor eléctrico, comprendiendo además dicho
método:
- (f)
- se proporciona un rotor calibrado previamente para dicho motor eléctrico,
- (g)
- se proporcionan estatores sucesivos y se repiten las etapas (a) a (f) en relación con dichos estatores para obtener las respectivas características del motor dependientes de los estatores.
15. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2, o 6, para realizar pruebas de las
características de rendimiento relativo de rotores destinados a ser
usados en el motor eléctrico, comprendiendo además dicho método:
- (f)
- se proporciona un estátor calibrado previamente para dicho motor eléctrico,
- (g)
- se proporcionan rotores sucesivos y se repiten las etapas (a) a (f) en relación con dichos rotores para obtener las respectivas características del motor dependientes de los rotores.
16. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2, o 6, que incluye además:
- (f)
- se obtiene una característica estática de par-velocidad del motor eléctrico giratorio con una carga inercial (14) que tiene un momento de inercia conocido acoplado a un árbol del motor, y
- (g)
- se procesan las características respectivas de par-velocidad del motor eléctrico sin carga y del motor eléctrico más la carga inercial para determinar el momento de inercia de un rotor del motor eléctrico.
17. Método según la reivindicación 4 o 5, en el
que como medida del ruido del motor eléctrico se usan variaciones
de la velocidad o el par.
18. Método según la reivindicación 4 o 5, en el
que como medida del desequilibrio y las vibraciones del motor
eléctrico se usan variaciones de la velocidad o el par.
19. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, que incluye además:
- (h)
- se realiza la transformada de Fourier de la característica de velocidad- tiempo del motor eléctrico o máquina eléctrica rotativos para obtener un espectro en frecuencia de la velocidad, y
- (i)
- se analiza el espectro en frecuencia de la velocidad del motor eléctrico o máquina eléctrica para determinar las vibraciones, el desequilibrio, el ruido aéreo, y el par oscilante del motor eléctrico o la máquina eléctrica.
20. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, que incluye además:
- (h)
- se realiza la transformada de Fourier de la característica de par-tiempo del motor eléctrico o máquina eléctrica rotativos para obtener un espectro en frecuencia del par, y
- (i)
- se analiza el espectro en frecuencia del par del motor eléctrico o máquina eléctrica para determinar las vibraciones, el desequilibrio, el ruido aéreo, y el par oscilante del motor eléctrico o la máquina eléctrica.
21. Método según la reivindicación 3 para
determinar el par oscilante durante el régimen permanente de la
máquina eléctrica después de que haya alcanzado la velocidad de
régimen permanente, en el que la etapa (b) incluye:
- (i)
- se calcula la derivada en el tiempo de la característica dinámica de velocidad-tiempo durante el régimen permanente de la máquina eléctrica, y
- (ii)
- se multiplica la derivada en el tiempo obtenida en (i) por un momento de inercia de la máquina eléctrica para obtener una característica dinámica de velocidad-par de la máquina eléctrica en régimen permanente.
22. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2, 4 o 5, que incluye la obtención de una
característica de velocidad oscilante durante una evolución hacia la
velocidad de régimen permanente del motor eléctrico giratorio, que
comprende las siguientes etapas:
- (f)
- se acopla un volante de inercia elevada a un árbol giratorio del motor para ralentizar deliberadamente el tiempo que se tarda en alcanzar el régimen permanente,
- (g)
- se obtiene una característica de velocidad-tiempo de régimen permanente del motor eléctrico giratorio variando la velocidad del mismo después de alcanzar el rendimiento de régimen permanente, y
- (h)
- se realiza un zum en un intervalo deseado de velocidades del motor eléctrico giratorio para obtener, para una ventana de tiempo limitada, las características de velocidad-tiempo que tienen superpuesta sobre ellas dicha característica de velocidad oscilante.
23. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 2 o 5 para obtener una característica de par
oscilante a una velocidad de régimen permanente del motor eléctrico
giratorio, que comprende además la siguiente etapa:
- (f)
- se obtiene la derivada de la curva de velocidad-tiempo con respecto al tiempo y se multiplica por un momento de inercia del motor eléctrico giratorio para obtener el par cambiante en función del tiempo.
24. Uso del método según la reivindicación 3 para
realizar pruebas en tiempo real de las vibraciones, el
desequilibrio, el ruido o el par oscilante en régimen permanente de
una máquina eléctrica rotativa, que incluye:
- (i)
- se obtiene constantemente el espectro de velocidad de régimen permanente o de velocidad-par oscilante de régimen permanente (Figs. 20 y 21) o el espectro del par de régimen permanente de la máquina eléctrica rotativa, y
- (ii)
- se determina una desviación en cualquiera de las características obtenidas en (i) con respecto a un valor nominal de las mismas.
25. Método según la reivindicación 3 para
realizar pruebas de un rendimiento de funcionamiento de un aire
acondicionado, en el que el motor eléctrico está acoplado a un
ventilador del aire acondicionado y se incluyen las siguientes
etapas:
- (i)
- se permite que el ventilador alcance la velocidad de régimen permanente,
- (ii)
- se obtiene la característica de velocidad-tiempo del ventilador, y
- (iii)
- se realiza la transformada de Fourier de la característica de velocidad-tiempo o par-tiempo del motor eléctrico giratorio más el ventilador para obtener un espectro de la velocidad en frecuencia o un espectro del par en frecuencia para realizar pruebas de las vibraciones, el desequilibrio, el ruido aéreo o el par oscilante;
con lo cual se resalta un armónico de frecuencia
(Fig. 20) de la velocidad o el par del aire acondicionado que tiene
una amplitud elevada, indicativa de una baja calidad del mismo.
26. Método según la reivindicación 3 para
realizar pruebas de un rendimiento de funcionamiento de un aire
acondicionado que tiene un obturador ajustable para ajustar una
dirección del flujo de aire, en el que el motor eléctrico está
acoplado a un ventilador del aire acondicionado y se incluyen las
siguientes etapas:
- (i)
- se permite que el ventilador alcance la velocidad de régimen permanente, y
- (ii)
- se ajusta repetidamente el obturador y se obtiene y visualiza la característica de velocidad-tiempo del ventilador para diferentes posiciones del obturador;
con lo cual se resaltan fluctuaciones bruscas
(Fig. 23) de la velocidad del ventilador, indicativas de un
rendimiento de baja calidad del mismo.
27. Método para visualizar características de
velocidad o par de un árbol giratorio obtenidas según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 26, que incluye además las siguientes
etapas:
- (i)
- se muestrea la velocidad o el par medidos a intervalos de tiempo regulares a partir de un tiempo de muestreo inicial conocido,
- (j)
- se visualizan a dichos intervalos de tiempo regulares dichas muestras de velocidad o par medidas con respecto al tiempo o la frecuencia,
- (k)
- se controla una primera escala del eje x con respecto al tiempo o la frecuencia mientras se muestrea la velocidad o el par, y
- (l)
- se controla una segunda escala del eje y ortogonal, con respecto a la amplitud del par o la velocidad.
28. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 27, en el que la medición de la característica
de velocidad-tiempo del motor eléctrico giratorio
incluye la medición de una rotación angular del árbol giratorio (22)
mediante:
- (i)
- la fijación al árbol, de un encóder rotativo digital (23) el cual genera sucesivamente estados lógicos binarios opuestos de tal manera que cualquier par de estados lógicos secuenciales se corresponde con una rotación angular conocida del árbol,
- (ii)
- el giro del árbol,
- (iii)
- la medición por separado de un periodo de tiempo respectivo asociado a cada estado lógico sucesivo generado por el encóder rotativo digital, y
- (iv)
- la suma de dichos periodos de tiempo respectivos asociados a cada estado lógico sucesivo para obtener un intervalo de tiempo transcurrido acumulado de pares sucesivos de estados lógicos generados por el encóder rotativo digital permitiendo de este modo la obtención de la rotación angular, o una función de la misma, del árbol.
29. Aparato (20) para medir una rotación angular
de un motor eléctrico giratorio (21) o de un componente del mismo
(22), comprendiendo el aparato:
- una unidad de acoplamiento para fijar un árbol (22) del motor eléctrico a un encóder rotativo digital (23) con vistas a medir con precisión una rotación angular del árbol,
- una fuente (28) de alimentación para suministrar potencia al motor eléctrico giratorio, y
- un ordenador (25) acoplado al encóder rotativo digital (23) para obtener una característica de velocidad del motor eléctrico giratorio;
caracterizado porque:
- la fuente de alimentación suministra potencia para acelerar el motor desde velocidad cero a la velocidad máxima,
- el ordenador está adaptado para medir una característica dinámica de velocidad-tiempo (Fig. 5) del motor eléctrico giratorio sin carga correspondiente a la característica de velocidad-tiempo durante la rotación desde cero a la velocidad máxima, y para obtener una derivada en el tiempo de la característica dinámica de velocidad-tiempo del motor eléctrico giratorio sin carga y multiplicarla por el momento de inercia del rotor con vistas a obtener la característica dinámica de par-velocidad (Fig. 6) del motor eléctrico giratorio sin carga, y
- el ordenador está adaptado para eliminar fluctuaciones de la característica dinámica de velocidad-tiempo del motor eléctrico giratorio sin carga o de una característica dinámica del motor eléctrico giratorio sin carga obtenida a partir de la misma para obtener la característica estática de par-velocidad (Fig. 11).
30. Aparato según la reivindicación 29, en el que
el ordenador está adaptado para eliminar fluctuaciones del motor
eléctrico giratorio o de la característica dinámica del motor
eléctrico giratorio obtenida a partir del mismo después de que el
motor eléctrico alcance el régimen permanente.
31. Aparato (20) para realizar pruebas de una
máquina eléctrica rotativa que incluye un motor eléctrico (21) y
una carga fijada, comprendiendo el aparato:
- una unidad de acoplamiento para fijar un árbol (22) de la máquina eléctrica rotativa a un encóder rotativo digital (23),
- una fuente (28) de alimentación para suministrar potencia al motor eléctrico giratorio, y
- un ordenador (25) acoplado al encóder rotativo digital (23) para obtener una característica de velocidad de la máquina eléctrica rotativa;
caracterizado porque:
- la fuente de alimentación suministra potencia para acelerar el motor desde velocidad cero a la velocidad máxima, y
- el ordenador está adaptado para medir una característica dinámica de velocidad de la máquina eléctrica rotativa correspondiente a la característica de velocidad-tiempo durante la rotación desde cero a la velocidad máxima y para obtener una derivada en el tiempo de la característica dinámica de velocidad-tiempo de la máquina eléctrica rotativa y multiplicarla por el momento de inercia combinado del motor y la carga con vistas a obtener la característica dinámica de par-velocidad del motor menos la carga, y está adaptado para eliminar fluctuaciones de la característica dinámica de la máquina eléctrica rotativa con vistas a obtener la característica estática de par-velocidad del motor menos la carga (Fig. 12).
32. Aparato según la reivindicación 31, en el que
el ordenador está adaptado además para eliminar fluctuaciones de la
máquina eléctrica rotativa después de que la máquina haya alcanzado
el régimen permanente para obtener el espectro de velocidad de
régimen permanente o de velocidad-par oscilante de
régimen permanente (Figs. 20 y 21) del motor menos la carga o el
espectro del par de régimen permanente del motor menos la carga de
la máquina eléctrica rotativa.
33. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 29 a 31, que incluye además un dispositivo (27) de
visualización acoplado al ordenador para visualizar gráficamente las
características calculadas de este modo.
\newpage
34. Aparato según la reivindicación 29, que está
adaptado para eliminar efectos transitorios con vistas a obtener
características estáticas de par-velocidad del motor
eléctrico.
35. Aparato según la reivindicación 31 que está
adaptado para eliminar efectos transitorios con vistas a obtener
características estáticas de par-velocidad de la
máquina eléctrica rotativa.
36. Aparato (40) según cualquiera de las
reivindicaciones 29 o 31 para visualizar características de
velocidad o par de un árbol giratorio, que incluye además:
- una unidad (42) de muestreo para muestrear la velocidad o par medidos a intervalos de tiempo regulares a partir de un tiempo de muestreo inicial conocido,
- una pantalla (43) para visualizar, a dichos intervalos de tiempo regulares, dichas muestras de velocidad o par medidas con respecto al tiempo o la frecuencia, y
- un panel (44) de control para controlar una primera escala del eje x con respecto al tiempo o la frecuencia y una segunda escala del eje y ortogonal, con respecto a la amplitud del par o la velocidad mientras se muestrea la velocidad o el par.
37. Aparato según la reivindicación 36, en el que
el panel de control incluye un control para ajustar dichos
intervalos de tiempo.
38. Aparato según la reivindicación 36, en el que
el panel de control incluye un control para ajustar el tiempo de
muestreo inicial.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| IL12493298A IL124932A0 (en) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | Method and apparatus for testing rotating machines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2243058T3 true ES2243058T3 (es) | 2005-11-16 |
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ID=11071631
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99923842T Expired - Lifetime ES2243058T3 (es) | 1998-06-16 | 1999-06-01 | Metodo y sistema para pruebas de rendimiento de maquinas rotativas. |
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Families Citing this family (105)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6810341B2 (en) * | 2000-04-19 | 2004-10-26 | National Instruments Corporation | Time varying harmonic analysis including determination of order components |
| JP3501737B2 (ja) | 2000-07-19 | 2004-03-02 | キヤノン株式会社 | エンコーダー信号制御回路と該回路の制御方法 |
| US6738718B2 (en) * | 2002-03-27 | 2004-05-18 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for measuring torque and flux current in a synchronous motor |
| US7245103B2 (en) * | 2003-03-03 | 2007-07-17 | Lexmark International, Inc. | Motor speed and position control |
| US7135830B2 (en) * | 2003-09-30 | 2006-11-14 | Reliance Electric Technologies, Llc | System and method for identifying operational parameters of a motor |
| US7184902B2 (en) * | 2003-09-30 | 2007-02-27 | Reliance Electric Technologies, Llc | Motor parameter estimation method and apparatus |
| US20050102766A1 (en) * | 2003-11-17 | 2005-05-19 | Maytag Corporation | Method and apparatus for spinning fabrics |
| ITMI20041190A1 (it) | 2004-06-14 | 2004-09-14 | E D C Electrical Dynamic Compa | Apparecchiatura per la rilevazione delle caratteristiche di un motore elettrico particolarmente per collaudi di produzione analisi di laboratori0 e simili |
| US7165465B2 (en) * | 2004-09-29 | 2007-01-23 | Raytheon Company | Dynamic load fixture for application of torsion loads for rotary mechanical systems |
| US20060187917A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Broadcom Corporation | Pre-learning of values with later activation in a network device |
| US8457131B2 (en) * | 2005-02-18 | 2013-06-04 | Broadcom Corporation | Dynamic table sharing of memory space within a network device |
| US7606231B2 (en) | 2005-02-18 | 2009-10-20 | Broadcom Corporation | Pipeline architecture for a network device |
| US7529191B2 (en) * | 2005-02-18 | 2009-05-05 | Broadcom Corporation | Programmable metering behavior based on table lookup |
| US7577096B2 (en) * | 2005-02-18 | 2009-08-18 | Broadcom Corporation | Timestamp metering and rollover protection in a network device |
| US8331380B2 (en) * | 2005-02-18 | 2012-12-11 | Broadcom Corporation | Bookkeeping memory use in a search engine of a network device |
| US20080203956A1 (en) * | 2005-04-25 | 2008-08-28 | M.E.A. Testing Systems Ltd. | Predictive Maintenance Method |
| US7592727B1 (en) | 2005-08-01 | 2009-09-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Quiet load for motor testing |
| US7840372B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-11-23 | The University Of British Columbia | Self-calibration method and apparatus for on-axis rotary encoders |
| US20090030545A1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Fanuc Ltd | Numeric control device of machine tool |
| US20090082999A1 (en) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | General Electric Company | Method and system for automatically determining an operating mode of a generator |
| EP2053241A1 (en) | 2007-10-24 | 2009-04-29 | Ecotecnia Energias Renovables S.L. | Method for determining fatigue damage in a power train of a wind turbine |
| DE102008012181B4 (de) * | 2008-02-29 | 2017-01-26 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren zum Anzeigen eines Lärmwerts eines Drehflüglers |
| CN101625277B (zh) * | 2008-07-07 | 2011-07-27 | 西门子公司 | 不平衡状态定量检测方法和装置及工件装夹状态检测方法 |
| US9219956B2 (en) | 2008-12-23 | 2015-12-22 | Keyssa, Inc. | Contactless audio adapter, and methods |
| KR101467208B1 (ko) * | 2008-12-23 | 2014-12-01 | 국방과학연구소 | 선박용 레이더 구동장치 시험용 시뮬레이터 |
| US9191263B2 (en) * | 2008-12-23 | 2015-11-17 | Keyssa, Inc. | Contactless replacement for cabled standards-based interfaces |
| US8358095B2 (en) * | 2009-07-31 | 2013-01-22 | GM Global Technology Operations LLC | Method and system for testing electric motors |
| US20110186758A1 (en) * | 2010-02-01 | 2011-08-04 | Calbrandt, Inc. | Hydraulic Motor With Non-Contact Encoder System |
| DE102010031430A1 (de) * | 2010-07-16 | 2012-01-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren oder Spannungserfassungssystem zum Ermitteln eines Korrekturparameters für einen Messkanal und zum Erfassen einer Klemmenspannung eines Elektromotors |
| DE102010046880A1 (de) | 2010-09-29 | 2012-03-29 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Anordnung zur Frequenzbestimmung |
| CN102455366A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-05-16 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 风扇转速测量系统 |
| JP2012233855A (ja) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Matsushima Kikai Kenkyusho:Kk | 回転数計測装置 |
| CN102928612A (zh) * | 2011-08-08 | 2013-02-13 | 西门子公司 | 一种测算风力发电机转子转速的方法及系统 |
| CN103308854A (zh) * | 2012-03-08 | 2013-09-18 | 深圳市蓝韵实业有限公司 | 电机运动故障监控方法及系统 |
| RU2496115C1 (ru) * | 2012-03-11 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Способ диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность |
| RU2498334C1 (ru) * | 2012-06-06 | 2013-11-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для испытаний частотно-управляемого гребного электропривода системы электродвижения в условиях стенда |
| CN102735399B (zh) * | 2012-07-12 | 2014-07-09 | 杭州电子科技大学 | 直流电机飞轮惯量检测电路 |
| RU2502079C1 (ru) * | 2012-07-27 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения параметров асинхронного электродвигателя |
| RU2522733C1 (ru) * | 2012-12-11 | 2014-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Судовая система электродвижения с двухвинтовым двигательно-движительным модулем с двигателями кольцевой конструкции |
| KR101340449B1 (ko) | 2012-12-13 | 2013-12-11 | 현대중공업 주식회사 | 선박의 최고 속력 도달 시간 추정 방법 |
| TWI456229B (zh) * | 2012-12-22 | 2014-10-11 | Metal Ind Res & Dev Ct | 永磁馬達鐵芯損失量測方法及其裝置 |
| CN104280681B (zh) * | 2013-07-12 | 2017-11-10 | 广东美的制冷设备有限公司 | 电机动态负载模拟系统 |
| KR101448670B1 (ko) * | 2013-08-14 | 2014-10-08 | 한전케이피에스 주식회사 | 전동기 운전변수 부가 테스트 장비 |
| CN103604952B (zh) * | 2013-11-01 | 2016-04-13 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 危急遮断转速表静态性能检测方法 |
| CN103698548A (zh) * | 2013-12-14 | 2014-04-02 | 苏州市新虞仪表成套设备有限公司 | 智能累加计数器 |
| CN103868635B (zh) * | 2014-03-11 | 2016-02-03 | 扬州电力设备修造厂 | 一种电动执行机构的测试系统的加载方法 |
| RU2559174C1 (ru) * | 2014-04-10 | 2015-08-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Устройство для контроля погрешности преобразователя поворота вала в код |
| RU2570363C1 (ru) * | 2014-07-18 | 2015-12-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения параметров асинхронного электродвигателя |
| KR101921839B1 (ko) * | 2014-08-25 | 2018-11-23 | 엔에스디 가부시끼가이샤 | 회전 검출장치 |
| CN104215371B (zh) * | 2014-08-27 | 2017-02-15 | 湖北开特汽车电子电器系统股份有限公司 | 一种汽车空调步进电机力矩输出特性的测量系统 |
| JP6595755B2 (ja) * | 2014-12-02 | 2019-10-23 | 日本電産サンキョー株式会社 | 補正テーブル作成装置、エンコーダ、及び補正テーブル作成方法 |
| JP6467209B2 (ja) * | 2014-12-09 | 2019-02-06 | オークマ株式会社 | 電動機のコギングトルク測定方法 |
| CN110067663B (zh) | 2015-01-12 | 2021-11-02 | 图拉技术公司 | 用于操作混合动力传动系的方法及动力传动系控制器 |
| US10344692B2 (en) | 2015-01-12 | 2019-07-09 | Tula Technology, Inc. | Adaptive torque mitigation by micro-hybrid system |
| US10196995B2 (en) * | 2015-01-12 | 2019-02-05 | Tula Technology, Inc. | Engine torque smoothing |
| US10578037B2 (en) | 2015-01-12 | 2020-03-03 | Tula Technology, Inc. | Adaptive torque mitigation by micro-hybrid system |
| US10060368B2 (en) | 2015-01-12 | 2018-08-28 | Tula Technology, Inc. | Engine torque smoothing |
| US9602648B2 (en) | 2015-04-30 | 2017-03-21 | Keyssa Systems, Inc. | Adapter devices for enhancing the functionality of other devices |
| CN104808011A (zh) * | 2015-05-06 | 2015-07-29 | 成都诚邦动力测试仪器有限公司 | 一种基于自增益控制的电机转速测试系统 |
| CN104808010A (zh) * | 2015-05-06 | 2015-07-29 | 成都诚邦动力测试仪器有限公司 | 一种基于三极管双触发电路的电机转速测试系统 |
| CN105241680B (zh) * | 2015-08-26 | 2018-01-02 | 电子科技大学 | 一种基于概率密度函数的旋转机械健康状态评估方法 |
| CN105182238B (zh) * | 2015-10-09 | 2019-03-01 | 天津市英贝特航天科技有限公司 | 步进电机堵转检测装置及检测方法 |
| CN105352856B (zh) * | 2015-12-02 | 2018-06-15 | 宁波新边界科学仪器有限公司 | 测量液体在固体表面的前进接触角、后退接触角以及滞留力的方法及其装置 |
| US9859826B2 (en) * | 2016-02-03 | 2018-01-02 | Infineon Technologies Ag | Intelligent detection unit (iDU) to detect the position of a rotor controlled by pulse modulation |
| CN105738807B (zh) * | 2016-02-04 | 2018-06-01 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种高速动压陀螺电机触地转速测试系统 |
| JP6584662B2 (ja) * | 2016-06-07 | 2019-10-02 | 三菱電機株式会社 | 異常診断装置及び異常診断方法 |
| CN106124985B (zh) * | 2016-06-16 | 2020-03-13 | 北京航空航天大学 | 一种无刷直流电机的退化特征趋势提取方法 |
| US9705519B1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-07-11 | Hrl Laboratories, Llc | Correction technique for analog pulse processing time encoder |
| CN106441375B (zh) * | 2016-09-28 | 2019-04-09 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种角速度计算方法及装置 |
| CN106646228A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-10 | 张宁 | 一种电机电路控制器检测仪 |
| CN108226560A (zh) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种获取电机低转速角速度的方法及装置 |
| CN108241071A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 大陆汽车电子（连云港）有限公司 | 具有方向检测功能的速度传感器的测试系统和方法 |
| US10928814B2 (en) * | 2017-02-24 | 2021-02-23 | General Electric Technology Gmbh | Autonomous procedure for monitoring and diagnostics of machine based on electrical signature analysis |
| US10954877B2 (en) | 2017-03-13 | 2021-03-23 | Tula Technology, Inc. | Adaptive torque mitigation by micro-hybrid system |
| CN107490762B (zh) * | 2017-08-09 | 2019-11-12 | 杭州电子科技大学 | 基于电枢电流与转速信号的负载转矩检测电路 |
| US10753976B2 (en) * | 2017-10-13 | 2020-08-25 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Detection of transient high torque events associated with rotating machinery in electric power systems |
| US11091149B2 (en) * | 2017-11-09 | 2021-08-17 | Robert Bosch Gmbh | Vehicle electronic stability control system including improved wheel speed detection |
| DE102017222837A1 (de) * | 2017-12-15 | 2019-06-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Drehzahl einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine |
| CN108270380B (zh) * | 2017-12-29 | 2020-10-27 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种变频器无速度编码器时的速度控制方法 |
| DE102018101457A1 (de) * | 2018-01-23 | 2019-07-25 | Eppendorf Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Drehzahl eines Elements |
| CN108453733B (zh) * | 2018-03-05 | 2020-04-21 | 北京镁伽机器人科技有限公司 | 具有反馈控制功能的机器人、运动控制系统、方法和介质 |
| RU2716172C2 (ru) * | 2018-03-14 | 2020-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ диагностики асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором |
| CN109164386B (zh) * | 2018-09-14 | 2020-07-03 | 蚌埠高灵传感系统工程有限公司 | 一种电机转角、转矩和转速的集成检测系统、方法及装置 |
| CN109085501B (zh) * | 2018-09-20 | 2020-07-03 | 蚌埠高灵传感系统工程有限公司 | 一种直流有刷电机转矩转角和转速的检测方法 |
| CN109342760B (zh) * | 2018-10-09 | 2020-11-24 | 佛山市顺德区和而泰电子科技有限公司 | 直流变频空调室外风机的初始转速检测方法 |
| RU2709749C1 (ru) * | 2018-11-07 | 2019-12-19 | ГКОУ ВО "Российская таможенная академия" | Способ контроля и диагностики технического состояния системы "источник питания - нагрузка" |
| DE102018221272B4 (de) * | 2018-12-07 | 2020-07-30 | Lenze Automation Gmbh | Verfahren zum Bestimmen von Eigenschaften eines elektrischen Antriebssystems und ein elektrisches Antriebssystem |
| CN109541468B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-03-26 | 杭州沃镭智能科技股份有限公司 | Mgu电机检测装置及方法 |
| CN109682987A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-26 | 深圳市越疆科技有限公司 | 一种电机低速测量方法及电机测速系统 |
| CN109847952B (zh) * | 2019-01-25 | 2020-11-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法 |
| DE102019201985B4 (de) * | 2019-02-14 | 2024-03-07 | Vitesco Technologies GmbH | Verfahren zum Erkennen eines Fehlers einer elektrischen Maschine für ein Fahrzeug |
| RU2711647C1 (ru) * | 2019-04-08 | 2020-01-17 | ОАО "Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта" (ОАО "НИИТКД") | Устройство и способ оценки технического состояния асинхронных двигателей |
| CN112236100B (zh) * | 2019-04-15 | 2024-01-02 | 柯惠Lp公司 | 校准手术机器人的器械驱动单元的转矩传感器的方法 |
| CN110988685B (zh) * | 2019-12-13 | 2022-05-13 | 青岛丰光精密机械股份有限公司 | 一种用于电机轴检验的装置 |
| US11555461B2 (en) | 2020-10-20 | 2023-01-17 | Tula Technology, Inc. | Noise, vibration and harshness reduction in a skip fire engine control system |
| CN112557901A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-26 | 重庆邮电大学 | 一种基于多相磁电感应的精密微电机检测装置及方法 |
| CN112763910A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 广东电网有限责任公司清远供电局 | 一种用于电动设备负荷监测的装置和方法 |
| CN112730873B (zh) * | 2021-01-29 | 2023-01-24 | 东莞市赛仑特实业有限公司 | 一种电机转速检测器及其检测方法 |
| CN113670358A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-19 | 追觅创新科技(苏州)有限公司 | 补偿方法、装置及存储介质 |
| CN114838855B (zh) * | 2022-05-10 | 2024-03-01 | 上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司 | 电机对拖试验的测功机装置及系统 |
| TWI823557B (zh) * | 2022-09-13 | 2023-11-21 | 威剛科技股份有限公司 | 定子測試治具及定子檢測系統 |
| CN115236510B (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-06 | 西北工业大学 | 一种直线电机性能测试试验台 |
| CN117469152B (zh) * | 2023-12-27 | 2024-04-12 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 流体泵异常检测方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN117781994B (zh) * | 2024-02-27 | 2024-05-07 | 南京新紫峰电子科技有限公司 | 旋变传感器的测试方法、装置、介质 |
| CN118131042B (zh) * | 2024-05-06 | 2024-07-05 | 青岛智和精密科技有限公司 | 一种dd马达线圈测试装置及其测试方法 |
Family Cites Families (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2674125A (en) * | 1951-07-14 | 1954-04-06 | Allis Chalmers Mfg Co | Speed-torque curve tracing device |
| DE1232774B (de) * | 1961-10-18 | 1967-01-19 | Bbc Brown Boveri & Cie | Digitalanaloge Anordnung zur Erzeugung einer der Drehzahl einer Maschine proportionalen Gleichspannung |
| GB1281821A (en) | 1968-08-02 | 1972-07-19 | G K N Transmissions Ltd Former | Improvements relating to methods of and apparatus for measuring output characteristics of a rotary moving part |
| US3888116A (en) | 1973-10-11 | 1975-06-10 | Massachusetts Inst Technology | Digital torquemeter and the like |
| DE2623494A1 (de) * | 1976-05-26 | 1977-12-15 | Bosch Gmbh Robert | Anordnung zur fortlaufenden messung der impulsfolgefrequenz |
| DE2635004B2 (de) | 1976-08-04 | 1978-09-28 | Wabco Westinghouse Gmbh, 3000 Hannover | Verfahren und Schaltungsanordnung zur digitalen Messung der Rotationsgeschwindigkeit |
| US4169371A (en) * | 1977-08-08 | 1979-10-02 | Walter Ruegg | Method and apparatus for measuring drive system characteristic data in dynamic operation |
| US4245322A (en) | 1978-04-13 | 1981-01-13 | Lucas Industries Limited | Transducer circuit for use in the measurement of the rotary speed of a shaft or other rotary member |
| US4204425A (en) | 1978-06-29 | 1980-05-27 | Westinghouse Electric Corp. | Method of testing induction motors |
| JPS58221131A (ja) | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Nippon Soken Inc | トルク検出装置 |
| US4535288A (en) | 1982-07-19 | 1985-08-13 | Magnetic Analysis Corporation | Method and system for rotary speed determination |
| GB2127549A (en) * | 1982-09-16 | 1984-04-11 | Wai Sun Leung | Measuring and recording system for steady-state and transient torques |
| JPS59160766A (ja) * | 1983-03-04 | 1984-09-11 | Fanuc Ltd | 速度検出装置 |
| SU1275336A1 (ru) * | 1984-03-11 | 1986-12-07 | Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения | Устройство дл контрол статора электрической машины |
| FR2566132B1 (fr) * | 1984-06-18 | 1987-02-06 | Aerospatiale | Procede et dispositif pour la mesure de la periode d'un signal pseudosinusoidal et leurs applications |
| DE3509763A1 (de) | 1984-11-22 | 1986-05-22 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Schaltungsanordnung zur messung des drehmoments |
| SE454625B (sv) | 1986-09-26 | 1988-05-16 | Ssab Svenskt Stal Ab | Sett jemte en anordning for att indikera overlast redan vid lyftets start vid lyft i wireupphengd lyftanordning |
| JPH0244258A (ja) | 1988-08-05 | 1990-02-14 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 回転体の回転速度演算装置 |
| JP2515891B2 (ja) | 1989-09-20 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 角度センサ及びトルクセンサ、そのセンサの出力に応じて制御される電動パワ―ステアリング装置 |
| DE4015295A1 (de) * | 1990-05-12 | 1991-11-14 | Bayer Ag | Beruehrungslose messung des lokalen drehmomenteintrages an schneckenmaschinen |
| JPH04348239A (ja) | 1991-03-25 | 1992-12-03 | Mazda Motor Corp | トルク・回転センサ |
| US5218860A (en) | 1991-09-25 | 1993-06-15 | Automation Technology, Inc. | Automatic motor testing method and apparatus |
| US5631411A (en) * | 1992-04-30 | 1997-05-20 | Avl Gesellschaft Fuer Verbrennungskraftmaschinen Und Messtechnik M.B.H. Prof. Dr. Dr. H.C. Hans List | Method and apparatus for engine monitoring |
| US5390545A (en) * | 1993-01-11 | 1995-02-21 | Caterpillar Inc. | Apparatus for measuring torsional vibrations of rotating machinery |
| US5345171A (en) | 1993-01-11 | 1994-09-06 | Caterpillar Inc. | Apparatus including a selectively connectable isolation transformer for determining the speed and direction of a rotating object |
| JP2833463B2 (ja) | 1994-02-10 | 1998-12-09 | 株式会社デンソー | 交流モータの回転トルク検出装置 |
| US5440915A (en) | 1994-09-09 | 1995-08-15 | Storar; Robert C. | Method and apparatus for measuring friction torque |
| US5530343A (en) | 1994-10-07 | 1996-06-25 | Computational Systems, Inc. | Induction motor speed determination by flux spectral analysis |
| DE19536840A1 (de) | 1995-10-02 | 1997-04-03 | Asea Brown Boveri | Verfahren zur Drehzahlmessung |
| US5744723A (en) | 1996-05-10 | 1998-04-28 | Csi Technology, Inc. | Method for determining rotational speed from machine vibration data |
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