同步電動機微機自動測試裝置

郭慶吉  程  智  宋  凱(哈爾濱工業大學)

 1  引  言

   電機測試技術的發展是隨著科學技術以及電機工業的發展而發展起來的。當今電機的微機測試技術則是將傳感器、數字化儀器(儀表)和微型計算機應用到電機測試系統中而形成的一門新技術[1]。本文介紹的低速同步電動機測試系統是一個以80C552為核心的單片微機自動測試系統。

2測試原理

    為了實現自動測出被測電機在不同負載下的運行情況，選用了一臺受單片微機控制的直流力矩電機作為被測電機的負載。控該力矩電機的轉矩(通過控制其電流實現)大小，起到了控制被測電機負載大小的目的。通過測出被測電機端電壓、電流以及轉矩就可以達到對電機的整個運行性能的測試。

2.l電壓電流的測量

    交流電壓、電流的有效值計算公式為[2]：

式中U，I一一電壓、電流的有效值

    u(t)、i(t)——電壓、電流瞬時值

    T——電壓、電流的交變周期

    為便于單片機實現數字化測量，運用離散化方法化積分式(1)、(2)為：

式中△T——采樣周期

    n一采樣點數

    一般采用等間隔采樣，則有：

    為便于A／D轉換，電壓和電流信號必須經前置信號處理電路(如精密儀用互感器、****值電路等)進行變換，變成O～5V的電壓信號。這樣測得的結果還應分別乘以電壓、電流轉換系數Kv、Ki(功率則應乘以功率轉換系數Kp)。轉換系數是指對某一被測量經模擬輸入通道進行前置處理及A／D轉換后，每一cPu數字量所對應的實際量值。由于互感器、****值電路均由線性電路元件組成，所以對于交、直流量，該轉換系數相同。

    理論上每周期采樣點數越多精度越高，實際上，對于10位A／D每周期采樣70～100點為宜。這是由于A／D轉換器轉換模擬量時都有量化誤差，它無法通過增加采樣點數消除，隨著采樣點數增加，進行計算的累積誤差也增大。

2．2交流輸人功率的測量

     離散化后的實際公式為：

  式中Kp——功率轉換系數

  由于電壓、電流信號已變成o～5V的信號(假定為感性負載，即電壓超前于電流)以及其未經****值變換的波形，很容易確定其正負功率區間，如圖l所示，分別累加正負功率區間，然后作差即為所求功率。

    為簡化硬件電路，未采用同步采樣方法，而采用準同步采樣辦法[3](該法允許從任意時刻開始采樣)。通過尋找過零點可找到信號周期的起止，也可確定每周期采樣點數。零點數值應滿足條件：

  a．較其鄰近各點值小。

  b．它應小于或等于a：

式中Vref(+)——A／D轉換的基準電壓

    r——A／D轉換器的分辨率

2．3轉矩及****同步轉矩的測量

    被測電機與作為負載的直流力矩電機剛性連接，通過測量力矩電機的輸出轉矩，即可求得被測電機的轉矩。而直流力矩電機的轉矩與電樞電流有一一對應關系，這樣通過測較易測的電流便能得到較難測的轉矩。通過逐漸增大力矩電機電流直至被測電機臨界失步，此時刻的轉矩即為****同步轉矩。

    實際的被測電機的轉矩值還應加上力矩電機被帶到同步運行時所具有的摩擦阻力矩M。M的確定方法，使直流力矩電機空載運行，調節端電壓使其轉速等于同步運