高精度单相电机断开转速自动测试仪
刘志珍（西安交通大学710049）
1 引 言
单相电机断开转速被国家标准列为出厂试验必备项目，该项性能达不到要求将严重影响起动绕组的寿命，最终导致电机烧毁，造成直接经济损失。目前厂家测量单相电容起动离心开关断开转速的方法主要有两种：一种是记录仪法，该法只能从曲线上大致估算断开转速的范围，误差达200～300r/min，甚至更高；另一种是原动机拖动法，此法可用转速表读出断开转速的实测值，误差较小，但原动机和被试电机之间需机械联轴，这是一项即费时又麻烦的工作，故此法仅局限于实验室非批量检验使用，无法应用于生产企业出厂试验大批量快速检测，因此有必要研制一种精度较高自为快速测试断开转速的仪器。
上海电器科学研究所于1990年底研制了单相电机断开转速测量仪，通过检测与转速成正比的电压信号，经峰值采样，模数转换，显示电机断开转速与同步转速的百分比，该仪器的测量精度为土百分之5。文献2只对微机测试瞬时转速进行了讨论，提出了一些方法，但并未提及断开转速具体的测量精度及范围。本文介绍的测量仪具有测量精度高、时间短、自动化程度高等优点。
2原理
原动机拖动法之所以比较准确，是因为它做到被试电机缓慢升速，而它之所以无法用于批量检验，是因为它需要联轴。而本测量仪应用交流调速技术，控制被试电机转速做到均匀缓慢升速，同时又省去机械联轴，在离心开关断开瞬间给出突变信号，记录此时的转速，即断开转速。
采用vvvf交流调速技术实现被试电机均匀缓慢升速，逆变器输出的电源频率与电机转速成正比关系，这样利用单片机跟踪频率变化，采样处理电路在离心开关断开时给出突变信号，引发单片机产生中断，记录此瞬间的频率值，然后通过换算得出转速值，发送显示，超差时报警，这样巧妙地省去了转速表及操作，使自动化程序再一步得到提高。当然，该测试仪仍备有外接转速表功能，以备用户选用，其电路框图如图1所示。
3技术特征
单相电机断开转速自动测试仪把速度控制与速度测试溶于一体。在调速的同时测速，并且速度控制与速度测量都实现了自动化、智能化。
3.1选取日本富士e7s逆变器作核心调速器件，实现高精度控制及调速过程自动化
e7s系统逆变器，其频率输出精度可高达±百分之0.01，频率范围为0～400hz，可以任意设定线性加速时间，并有完善的端子控制功能，且具有体积小的显著优点。因此选用e7s逆变器保证了仪器的测量精度及操作的自动化。
3.2选取8031单片机作为控制与测量的核心部件，使仪器智能化
考虑到仪器要实现控制与测量双重功能，故选择8031单片机作为核心电路部件，这样即能实现与e7s逆变器的方便接口，又能保证仪表的自动测量功能及快速响应能力。另外，仪器还具有键盘输入，数显输出功能，使仪器具备智能化特征。
3.3 断开信号采样电路选用霍尔元件，使采样快速准确
选取霍尔效应电流传感器模块作为断开信号采样电路核心元件，采样快速准确。用e7s逆变器控制被试电机运转时，绕组中的电流实际上是pwm脉宽调制波，为了取得离心开关断开时电流突变信号并能为8031识别，使用霍尔效应电流传感器作电流量到模拟量之间的转换器速度为ns级，模拟信号量经整流再经过比较，变换为开关量可以直接向8031单片机申请中断。采样电路框图见图1中虚线内部分。
3.4实时测量，计算处理软件化
因采用了8031单片机，实时测量及计算处理全部软件化，单片机上电复位后，进行初始化处理。初始化完成后，等待键盘输入电机极数数据，一旦逆变器的加速开关闭合，随即转入imin延时程序，在这期间若某时刻离心开关断开，那么中断信号立即引发单片机外部中断，测量该时刻的逆变器输出频率之后返回主程序，进行一系列计算处理，imin延时结束后，单片机发送显示数据，若超差则报警指示，这样就实现了整个控制过程及测量计算实时软件化。
3.5 多处采取抗干扰措施
为提高仪器的抗干扰能力，增加可靠性，采取一系列抗干扰措施，硬件方面8031单片机的复位采用上电复位电路。软件方面，为提高8031各端口对外部信号的准确性识别，程序中多处采取软件滤波措施， |
