RU2085961C1

RU2085961C1 - Automatic process of electric motor high-accuracy quality control

Info

Publication number: RU2085961C1
Application number: RU94038590A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Астапов; В.А. Кравец; Ю.Е. Нитусов
Original assignee: Кравец Вадим Аркадьевич
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1997-07-27
Also published as: RU94038590A

Abstract

FIELD: electric motor test facilities. SUBSTANCE: in high-accuracy automatic quality control of motor, angular velocity of motor is measured during acceleration period of its rotor as function of time ω = f(t) within definite time interval. Data obtained are entered in computer in digital form and used to compute transient mechanical characteristic ω = f(M). If characteristic obtained is beyond limits of computer-stored deviations from rated value, electric motor is rejected. EFFECT: reduced motor test period and improved output of new motors. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для проведения испытаний электродвигателей. The invention relates to electrical engineering and can be used to test electric motors.

Известен способ определения электромеханической постоянной времени двигателя, заключающийся в подключении к источнику питания, в разгоне ротора, в сопоставлении периода ЭДС датчика частоты вращения с периодом импульсов стабильной частоты, в определении установившейся частоты вращения, времени и расчете электромеханической постоянной времени по измеренным величинам, при этом в процессе разгона двигателя запоминают количество импульсов стабильной частоты, содержащихся в каждом периоде ЭДС датчика частоты вращения, сопоставляют количество импульсов в двух последовательных периодах ЭДС и при достижении равенства этих величин определяют установившуюся частоту вращения по количеству импульсов N_n стабильной частоты вращения, содержащихся в периоде ЭДС, определяют период эталонного сигнала, для чего рассчитывают число импульсов N_э 1,582 N_n, которые должны содержаться в периоде ЭДС датчика вращения, соответствующем электромеханической постоянной времени, затем последовательно воспроизводят информацию о числе импульсов стабильной частоты, содержащемся в каждом периоде ЭДС датчика частоты вращения, сравнивают измеренное число импульсов с N_э, одновременно подсчитывают общее количество импульсов стабильной частоты с начала воспроизведения информации и в момент совпадения количества импульсов стабильной частоты, содержащемся в очередном периоде ЭДС, с N_э, по общему количеству импульсов стабильной частоты определяют электромеханическую постоянную времени [1]
Данный способ определения электромеханической постоянной времени двигателя указывает на предложение об экспоненциальном характере увеличения угловой скорости вращения его вала во время разгона, так как только в этом случае вводится само понятие постоянной времени. Такое допущение при использовании величины постоянной времени в качестве критерия качества двигателя представляется достаточно грубым, поскольку в ряде случаев характер зависимости угловой скорости ω от времени t wf(t) в течение периода разгона далеко от экспоненциальной формы, что существенно снижает точность принятия решения о выбраковке двигателя.A known method of determining the electromechanical time constant of the engine, which consists in connecting to a power source, in accelerating the rotor, in comparing the period of the emf of the speed sensor with the period of pulses of a stable frequency, in determining the steady-state speed, time and calculating the electromechanical time constant from the measured values, during the acceleration of the engine, the number of stable frequency pulses contained in each period of the emf of the speed sensor is stored; the number of pulses in two consecutive periods of the EMF and when the equality of these values is achieved, the steady speed is determined from the number of pulses N _{n of the} stable speed contained in the period of the EMF, the period of the reference signal is determined, for which the number of pulses N _e 1,582 N _{n is} calculated, which should be contained in the period of the emf of the rotation sensor corresponding to the electromechanical time constant, then information on the number of pulses of a stable frequency contained in each period is subsequently reproduced EMF speed sensor, comparing the measured number of pulses with N _e, simultaneously count the total number of stable frequency pulses from the beginning of the information reproducing, and when the coincidence number of stable frequency pulses contained in the next period of EMF, with N _e, the total number of stable frequency pulses determined Electromechanical time constant [1]
This method of determining the electromechanical time constant of the engine indicates a proposal for the exponential nature of the increase in the angular velocity of rotation of its shaft during acceleration, since only in this case the concept of time constant is introduced. Such an assumption when using the value of the time constant as a criterion for engine quality seems rather rough, since in some cases the nature of the dependence of the angular velocity ω on time t wf (t) during the acceleration period is far from the exponential form, which significantly reduces the accuracy of the decision to reject the engine .

Также известен электродвигатель с блоком для измерения механической характеристики, содержащий датчик измерения момента в виде тензометрического моста, подключенного к источнику переменного тока и установленного на валу двигателя, датчик частоты вращения и регистратор, к которому подключены датчики момента и частоты вращения, тороидальную катушку, подключенную к источнику постоянного тока, и двухполупериодный выключатель, при этом катушки установлены концентрично на валу двигателя в зоне размещения тензодатчиков, а выпрямитель включен между выходом тензометрического моста и регистратором [2]
Однако это устройство, в котором измеряют механическую характеристику, не может быть применено для автоматического контроля качества электродвигателя, так как в нем не имеется возможности автоматически сравнить полученную механическую характеристику с эталонной вследствие того, что в нем не содержится средств хранения информации о виде эталонной механической характеристики.Also known is an electric motor with a unit for measuring mechanical characteristics, comprising a torque measuring sensor in the form of a strain gauge bridge connected to an AC source and mounted on the motor shaft, a speed sensor and a recorder to which torque and speed sensors are connected, a toroidal coil connected to a direct current source, and a half-wave switch, while the coils are mounted concentrically on the motor shaft in the area of the load cells, and the rectifier is on chen between the output of strain gauge bridge and the registrar [2]
However, this device, in which the mechanical characteristic is measured, cannot be used to automatically control the quality of the electric motor, since it does not have the ability to automatically compare the obtained mechanical characteristic with the reference one because it does not contain means for storing information about the type of the reference mechanical characteristic .

Наиболее близким к изобретению является автоматический способ повышенной точности контроля качества электродвигателя, при котором подключают электродвигатель к источнику питания, разгоняют его ротор, измеряют угловую частоту вращения электродвигателя в период разгона, полученный аналоговый сигнал преобразуют в цифровую форму и вводят данные измерений в цифровой форме в ЭВМ с последующим принятием решения о выбраковке электродвигателя [3]
Недостатком данного способа является большая длительность испытаний из-за того, что измерение частоты вращения происходит за все время испытаний и за счет увеличенной длительности обработки получаемой информации.Closest to the invention is an automatic method of increased accuracy of motor quality control, in which the electric motor is connected to a power source, its rotor is accelerated, the angular frequency of the electric motor rotation is measured during the acceleration period, the obtained analog signal is converted into digital form and digital measurement data are input into a computer followed by the decision to reject the motor [3]
The disadvantage of this method is the long duration of the tests due to the fact that the measurement of the speed occurs for the entire time of the test and due to the increased processing time of the received information.

Технический результат данного изобретения заключается в том, чтобы уменьшить время испытаний электрических машин по одному из ее параметров - угловой частоте вращения. The technical result of this invention is to reduce the test time of electrical machines according to one of its parameters - the angular frequency of rotation.

Технический результат достигается тем, что в автоматическом способе повышенной точности контроля качества электродвигателя, при котором подключают электродвигатель к источнику питания, разгоняют его ротор, измеряют угловую частоту вращения электродвигателя в период разгона, полученный аналоговый сигнал преобразуют в цифровую форму и вводят данные измерения в цифровой форме в ЭВМ с последующим принятием решения о выбраковке электродвигателя, в процессе разгона указанное изменение угловой частоты вращения осуществляют в функции времени t wf(t) в течение фиксированного времени, величина которого заранее задана и введена в устройство отсчета времени, по измеряемым данным в ЭВМ с помощью одного из методов идентификации определяют динамическую механическую характеристику wf(M) электродвигателя и указанную выбраковку электродвигателя осуществляют при выходе полученной динамической механической характеристики за границы заранее заданных и введенных в память ЭВМ отклонений значений полученной динамической механической характеристиками от эталонных значений упомянутой характеристики. The technical result is achieved by the fact that in an automatic method of increased accuracy of controlling the quality of the electric motor, in which the electric motor is connected to a power source, its rotor is accelerated, the angular frequency of rotation of the electric motor is measured during the acceleration period, the obtained analog signal is converted into digital form and the measurement data is input in digital form in a computer, followed by the decision to reject the electric motor, during acceleration, the indicated change in the angular frequency of rotation is carried out as a function of time If t wf (t) is measured for a fixed time, the value of which is predetermined and entered into the time reference device, the dynamic mechanical characteristic wf (M) of the electric motor is determined from the computer using one of the identification methods and the specified culling of the electric motor is carried out when the obtained dynamic mechanical characteristics beyond the boundaries of predetermined and entered into the computer memory deviations of the values obtained by the dynamic mechanical characteristics from the reference values mentioned characteristics.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 график угловой скорости в период разгона двигателя wf(t); на фиг. 3 рассчитанная ЭВМ динамическая механическая характеристика вместе с граничными отклонениями от эталонной характеристики. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device that implements the method; in FIG. 2 graph of angular velocity during the acceleration period of the engine wf (t); in FIG. 3 calculated computer dynamic mechanical characteristic together with boundary deviations from the reference characteristic.

Устройство для реализации данного способа содержит датчик 3 частоты вращения, установленный на валу электродвигателя 1 (фиг. 1). Датчик частоты вращения электрически связан с аналогоцифровым преобразователем 6 (АЦП), связанным с блоком сопряжения 7 ЭВМ 4. Устройство также содержит устройство отсчета времени 2, электрически связанное с датчиком 3 частоты вращения, блок сопряжения 8, вход которого электрически связан с ЭВМ 4, а выход со входом исполнительного устройства 5. A device for implementing this method includes a speed sensor 3 mounted on the shaft of an electric motor 1 (Fig. 1). The speed sensor is electrically connected to an analog-to-digital converter 6 (ADC) connected to the computer interface unit 7. The device also includes a time counter 2 electrically connected to the speed sensor 3, the interface unit 8, the input of which is electrically connected to the computer 4, and output with actuator input 5.

Автоматический способ повышенной точности контроля качества 3 электродвигателя осуществляется следующим образом. The automatic method of increased accuracy of quality control 3 of the electric motor is as follows.

Электродвигатель 1 подключается к источнику питания (не показано). В это время устройство отсчета времени 2 с введенной в него величиной промежутка времени Т_p начинает отсчет временного промежутка времени разгона двигателя 1. Затем начинается разгон ротора двигателя 1. В течение времени Т_p датчик частоты вращения вала двигателя 3 измеряет угловую скорость вращения вала двигателя 1 w как функцию времени t wf(t) (фиг. 2). Этот сигнал с выхода датчика 3 поступает на выход АЦП 6, где преобразуется в цифровую форму. Затем сигнал с выхода АЦП 6 с помощью блока 7 сопряжения с ЭВМ приводится к форме, пригодной для обработки в ЭВМ 4. Сигнал с выхода блока сопряжения с ЭВМ 7 поступает на вход ЭВМ 4. Таким образом информация о зависимости wf(t) вводится в ЭВМ 4. ЭВМ 4 с помощью одного из методов идентификации, например, симплекс-метода, рассчитывает динамическую механическую характеристику wf(М), представляемую при ее идентификации в виде обратной функции M f(ω), например, в виде многочлена M = Aω⁴+Bω³+(ω²+Dω+ME). При этом данные об эталонной характеристике ωf(М) и предельных отклонениях от нее заранее введены в память ЭВМ 4. При выходе динамической механической характеристики за границы заранее заданных в память ЭВМ 4 предельных отклонений от эталонной характеристики ЭВМ 4 автоматически принимает решение о выбраковке двигателя 1 и выдает сигнал об этом на вход блока сопряжения 8. С выхода блока сопряжения сигнал поступает на вход исполнительного устройства 5. При отсутствии недопустимых отклонений в сравниваемых характеристиках выдается сигнал на исполнительное устройство 5 на выпуск изделия. По истечении времени Т_p устройство отсчета времени 2 выдает электрический сигнал на датчик 3 о прекращении изменения угловой скорости вращения вала двигателя 1.Electric motor 1 is connected to a power source (not shown). At this time, the time reference device 2 with the time interval T _p introduced into it starts counting the time period for the engine 1 to accelerate. Then, the engine rotor 1 accelerates. During the time T _p , the engine shaft speed sensor 3 measures the angular speed of the engine shaft 1 w as a function of time t wf (t) (Fig. 2). This signal from the output of the sensor 3 is fed to the output of the ADC 6, where it is converted to digital form. Then the signal from the output of the ADC 6 using the computer interface unit 7 is reduced to a form suitable for processing in the computer 4. The signal from the output of the computer interface unit 7 is fed to the input of the computer 4. Thus, information about the dependence wf (t) is input into the computer 4. Computer 4, using one of the identification methods, for example, the simplex method, calculates the dynamic mechanical characteristic wf (M), which is presented when it is identified in the form of the inverse function M f (ω), for example, in the form of the polynomial M = Aω ⁴ + Bω ³ + (ω ² + Dω + ME). In this case, the data on the reference characteristic ωf (M) and the maximum deviations from it are previously entered into the memory of the computer 4. When the dynamic mechanical characteristics go beyond the boundaries of the maximum deviations from the reference characteristic of the computer 4 predefined in the computer memory, the computer 4 automatically makes a decision to reject engine 1 and gives a signal about this to the input of the interface unit 8. From the output of the interface unit, the signal is fed to the input of the actuator 5. If there are no unacceptable deviations in the compared characteristics, a signal is output to executive device 5 for the release of the product. After the time T _p , the timing device 2 provides an electrical signal to the sensor 3 on the cessation of changes in the angular speed of rotation of the motor shaft 1.

Измерение угловой скорости вращения только в период разгона в функции времени, вычисление динамической механической характеристики и ее использование для выбраковки электродвигателя позволит сократить обработки информации, а следовательно, приводит к сокращению времени проведения испытаний электродвигателя. Measurement of the angular velocity of rotation only during acceleration as a function of time, the calculation of the dynamic mechanical characteristics and its use for rejection of the electric motor will reduce the processing of information and, consequently, will reduce the time of testing the electric motor.

Claims

An automatic method of increased accuracy of electric motor quality control, in which the electric motor is connected to a power source, its rotor is accelerated, the angular frequency of the electric motor rotation is measured during the acceleration period, the obtained analog signal is converted into digital form and digital measurement data are input into a computer with subsequent decision making with using a computer about rejection of an electric motor, characterized in that during acceleration, the indicated measurement of the angular frequency of rotation is performed as a function of time tω = f (t) for a fixed period of time, the value of which is predetermined and entered into the time reference device, the dynamic mechanical characteristic ω = f (M) of the electric motor is determined from the computer using one of the identification methods and the specified culling of the electric motor is carried out when the obtained dynamic mechanical characteristic the boundaries of the predefined and entered into the computer memory deviations of the values of the obtained dynamic characteristics from the reference values of the aforementioned characteristics tics.