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电机性能测试系统

一、概   

电机测试系统为电机性能试验设计,测量电机的电压、电流、转矩、转速、输入输出功率、效率等性能参数,打印试验报告,绘制各种性能曲线。

转矩转速传感器测量电机的输出扭矩和转速,负载采用磁粉制动器(或电涡流测功机,本系统以磁粉制动器为例),使用电量变送器将电压和电流转换为标准电压信号,由计算机采集。

系统可以完成的测量项目:电机的输入电压、电流、输出转矩、转速、效率计算等,可根据国标或用户要求定制输出报表和曲线格式。系统在计算机上构建,所有传感器输出信号通过各种采集卡(转矩转速功率测量卡、A/D卡)直接接入计算机,控制信号由计算机通过各种控制卡(I/O卡、D/A卡)直接控制机构动作。

本系统由控制柜和试验台架组成。

(一)控制柜

1. 15`触摸屏工业控制计算机

2. 磁粉制动器控制器(或电涡流测功机控制器)

3. 电机多参数测量系统

4. 智能型模拟量采集模块

5. 电量传感器电源模块

6. 变频调速器

7. 变频调速器控制器可外加打印机

(二)试验台架

1.安装底座机械平台

2.HCNJ-101扭矩传感器

3.磁粉制动器负载

4.活动式电机装夹架

5.连轴节、支撑架、接线端子

6.隔离式电流传感器

7.隔离式电压传感器  

(三)测量控制柜及试验台架示意图

二、电机测试台功能及技术指标

(一)系统功能

1、系统能对电机进行:空载实验:电流、电压、转速负载实验:电流、电压、转矩、转速、输入功率、输出功率、效率堵转实验:电流、电压、转矩

2、系统能对各种电机的特定点进行测试。

3、系统能实时显示电机的电压、电流、输入功率、转矩、转速、输出功率、效率。

4、系统能自动判别并显示正负扭矩。

5、系统能对电流、电压、转矩、转速分别进行上、下限报警,报警值可任意设定。

6、系统可以对测试数据进行连续存储或按使用者的意愿进行选点存储。

7、系统在“选点测量”方式下,能实时显示采集数据和曲线。

8、系统可将测试结果进行转矩——电流、电压、转速、功率、效率的曲线绘制。

9、系统对于各种参数的设置具有记忆功能,只需输入一次即可。

10、允许数据编辑、修改,系统具有历史数据回放功能。

11、系统可以通过打印机对测试结果进行数据、曲线打印。

12、系统的整个功能具有菜单和快捷键双重操作。

13、系统在WINDOWS环境下运行,整个界面生动、美观。

(二)技术指标

1、 电压测量精度:±0.5%FS

2、 电压显示精度: 1位小数

3、 电流测量精度:±0.5%FS

4、 电流显示精度: 2位小数

5、 电功率运算精度: ±1个字

6、 电功率显示单位: kW

7、 转矩测量精度:优于±1%FS

8、 转矩测量范围: 0~100N.m

9、 转矩显示精度: 3位小数

10、 转速测量精度: 50r/min以上±0.1%, 50r/min以下±0.5%

11、 转速显示精度: 1位小数

12、 转速显示单位: r/min

13、 功率运算精度: ±1个字

14、 功率显示单位: kW 

15、 效率运算精度: ±1个字

16、 效率显示精度:2位小数

17、 效率显示单位:%

18、 报警数值范围:任意设定上限和下限。

三、电机性能试验台结构概述

1、试验台架:由安装底座机械平台、测量传感器、磁粉制动器、升降机构组成。2、控制柜:由卧式或立式机柜构成,内部装有控制线路、15`触摸屏工业控制计算机、磁粉制动器控制器、变频调速器、变频调速器控制器、传感器测量采集系统。

3、负载:由磁粉制动器构成。磁粉制动器具有定子和转力两个相对运动部件的旋转机械。定子和转力都由磁性导磁材料制成。定子和转子间的工作间隙充满磁性导磁磁粉。当定子上的激磁线圈通入激磁电流时,磁粉聚集而形成磁粉链。由粉末间的磁性结合和粉末与两运动件的摩擦力来传递力矩。激磁电流增大,所传递的转矩也随之增大,当激磁电流增至一定值时,导磁材料发生磁饱和,所传递的转矩也呈饱和状态。当中断激磁电流时,磁粉失去束缚,处于松散状态。因此基本上不传递力矩。磁粉制动器在测试之前,一定要先通水。测试后,待温度降低才能停止供水。磁轭表面温度应控制在≤85oC,若温度过高,应用鼓风机进行吹风冷却,或降低进水温度。特别是夏天应改善散热条件。

4、联轴器:采用刚性连接(法兰、轴套),从而保证测量精度

5、传感器:HCNJ-101扭矩传感器测量电机输出转速和扭矩,隔离式电流、电压传感器测量电机的输入电流和电压。

6、安装底座、升降机构:底座采用标准平台,平台上有标准的T型槽,表面光洁。平板的安装不平度小于0.05mm。底座稳固,避免过大震动,否则将造成数据测试不准。升降机构由20—30mm钢材和M16~M30螺杆螺帽构成。升降时,调节螺帽即可完成。测试时,一定要紧固升降机构,防止过大震动。安装时,根据电机高度,调节升降钢板。注意同轴度,避免传感器变形而产生的附加弯矩。当存在弯矩时,不仅会降低测试精度,在某些情况下,甚至可能损坏变形轴,

具体方法:先连接好电机,不要紧固电机底座,用手转动传感器、电机应平稳,不应有稍微移动。转动时,手感要平稳,如果安装同轴度未达到,调节升降钢板,直至达到要求。最后紧固电机和升降钢板螺柱。

7、加载控制:

1)、由计算机利用D/A模块调整控制器输出电流大小,实现计算机自动加载。

2)、控制器单元:利用PWM调节模块输出电流,进行精确调整。

3)、 退出系统时,系统会把控制器输出电流调整到最小。设定值与电流反馈相比较,通过比例(P)、积分(I)、微分(D) 调节固态继电器,控制脉宽来调节励磁电流的大小,当设定值保持不变时,励磁电流保持不变(恒流源),由于固态继电器内部采用场效应管做开关元件,无机械动作,不产生电火花干扰,故可靠性高。

8、电机转速控制: 计算机软件给定电机转速,然后通过变频调速器控制器、变频调速器实现对电机转速的控制。

软件界面

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脚注信息
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