基于LabVIEW的電動(dòng)機(jī)定子
電流和溫升測(cè)試系統(tǒng)
王水發(fā)， 陳德為
(福州大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，福建福州350108)
摘要：介紹了一種基于LabvIEw的電動(dòng)機(jī)定子電流和溫升測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集電動(dòng)機(jī)的定子電流和多路溫度數(shù)據(jù)．觀察電動(dòng)機(jī)定子電流與溫度的變化情況，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、擬合分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等功能，而且具有操作簡單，準(zhǔn)確度高和效率高等優(yōu)點(diǎn)。通過試驗(yàn)分析，初步掌握了電動(dòng)機(jī)定子溫度的變化規(guī)律，為交流電動(dòng)機(jī)定子溫升的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：電機(jī)；溫度；電流；擬臺(tái)
0 引 言
電動(dòng)機(jī)從研制、投產(chǎn)、運(yùn)行到維修，期間的各個(gè)階段都要進(jìn)行一系列試驗(yàn)，以獲取電動(dòng)機(jī)的各種物理參數(shù)和性能指標(biāo)。而其中電動(dòng)機(jī)溫升的測(cè)量是必不可少的一項(xiàng)檢測(cè)工作，因?yàn)榛鸩糠蛛妱?dòng)機(jī)的損壞都是由電機(jī)的絕緣材料過熱引起的。因此，絕緣材料的壽命決定著電動(dòng)機(jī)的使用期限，而決定絕緣材料壽命的是溫度。大量的實(shí)踐表明，溫度越高，絕緣材料的壽命越短。但傳統(tǒng)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)溫度的儀器與方法，由于自動(dòng)化程度低，操作十分復(fù)雜，工作量大，而且精度也難以達(dá)到要求。因此，建立一種自動(dòng)化程度高、操作簡單和測(cè)量精度高的測(cè)量方法具有重要意義。
LabVIEw是美國NI公司推出的一種基于計(jì)算機(jī)的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，它內(nèi)置信號(hào)采集、測(cè)量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，摒棄了傳統(tǒng)開發(fā)工具的復(fù)雜性，極大地縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，并且擁有非常友好的用戶界面。本系統(tǒng)采用LabVIEw軟件與usB2 0一Verl．O數(shù)據(jù)采集卡及相應(yīng)的外部硬件電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電流及多個(gè)位置的溫度進(jìn)行采集分析。
1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
如圖1所示，電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)主要由被測(cè)電動(dòng)機(jī)(Y90L4三相異步電動(dòng)機(jī))、溫度傳感器、電流傳感器、電子開關(guān)、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡和裝有LabVIEw軟件的計(jì)算機(jī)組成。由于該系統(tǒng)中要測(cè)量電動(dòng)機(jī)內(nèi)部3個(gè)截面(每個(gè)截面相距35 mm)24個(gè)位置的溫度變化(具體位置如圖2所示，圖中“中”表示定子繞組中，“外”表示定子槽底，“內(nèi)”表示定子槽口)及一相電流，即需25路的采集通道。但所用的采集卡只有4路AD通道，故需采用4個(gè)8通道的電子開關(guān)，其通道的控制由數(shù)據(jù)采集卡的Do口進(jìn)行控制。
1．1傳感器
由于該系統(tǒng)中要測(cè)量的是電動(dòng)機(jī)內(nèi)部定子槽底、繞組及槽楔中多個(gè)位置的溫度，所以選用的溫度傳感器是NTc的珠狀熱敏電阻，它具有體積小、價(jià)格便宜及一定的抗壓能力和較高的測(cè)量精度，可以通過測(cè)得當(dāng)前熱敏電阻的阻值來反映當(dāng)前的溫度。熱敏電阻的溫度一電阻的關(guān)系為：
RT=Roexp B(1／T-1／To) (1)
式中：RT——溫度T(K)時(shí)的電阻值；
RO——溫度To(K)時(shí)的電阻值；
B——熱敏電阻常數(shù)。
本系統(tǒng)還采用多量程電流傳感器LA28-NP測(cè)量電動(dòng)機(jī)的繞組電流，它是應(yīng)用霍爾效應(yīng)的閉環(huán)補(bǔ)償電流傳感器，電流在原邊回路和副邊回路之間是絕緣的，可用于測(cè)量直交流脈沖和混合型電流，具有出色的精度。可以根據(jù)原邊電流的大小，通過改變其引腳的接法，改變其原副邊的匝數(shù)比，從而改變副邊電流。鑒于本系統(tǒng)的電機(jī)額定電流不大，采用匝數(shù)比為l：200的接法。
1．2信號(hào)調(diào)理電路
溫度信號(hào)的調(diào)理電路則用來將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，并將電壓信號(hào)控制在數(shù)據(jù)采集卡AD通道的范圍內(nèi)，并進(jìn)行相應(yīng)的放大和濾波，以減少電機(jī)電流諧波和噪聲的影響。而電流的檢測(cè)電路需要將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，但由于電流是交流電，轉(zhuǎn)化后的電壓信號(hào)也是交流信號(hào)，而數(shù)據(jù)采集卡的AD通道只能采集0～3．3 V的正電壓信號(hào)，所以采集前需將交流電壓信號(hào)經(jīng)過一個(gè)加法電路，將電壓信號(hào)抬高，使其在0～3．3V的范圍內(nèi)變化。
2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采集溫度和電流的程序流程圖見圖3。
因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中用到的24個(gè)熱敏電阻的阻值存在差異，雖然其差異值很小，但為了使它們能在同一時(shí)刻的同樣溫度下測(cè)得的溫度保持一致，以提高測(cè)量精度，本系統(tǒng)在起動(dòng)電動(dòng)機(jī)前，先在同一時(shí)刻對(duì)每個(gè)熱敏電阻各測(cè)得100個(gè)當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并求得它們的總平均溫度和各自的 |
