同步电动机微机自动测试装置

郭庆吉  程  智  宋  凯(哈尔滨工业大学)

 1  引  言

   电机测试技术的发展是随着科学技术以及电机工业的发展而发展起来的。当今电机的微机测试技术则是将传感器、数字化仪器(仪表)和微型计算机应用到电机测试系统中而形成的一门新技术[1]。本文介绍的低速同步电动机测试系统是一个以80C552为核心的单片微机自动测试系统。

2测试原理

    为了实现自动测出被测电机在不同负载下的运行情况，选用了一台受单片微机控制的直流力矩电机作为被测电机的负载。控该力矩电机的转矩(通过控制其电流实现)大小，起到了控制被测电机负载大小的目的。通过测出被测电机端电压、电流以及转矩就可以达到对电机的整个运行性能的测试。

2.l电压电流的测量

    交流电压、电流的有效值计算公式为[2]：

式中U，I一一电压、电流的有效值

    u(t)、i(t)——电压、电流瞬时值

    T——电压、电流的交变周期

    为便于单片机实现数字化测量，运用离散化方法化积分式(1)、(2)为：

式中△T——采样周期

    n一采样点数

    一般采用等间隔采样，则有：

    为便于A／D转换，电压和电流信号必须经前置信号处理电路(如精密仪用互感器、****值电路等)进行变换，变成O～5V的电压信号。这样测得的结果还应分别乘以电压、电流转换系数Kv、Ki(功率则应乘以功率转换系数Kp)。转换系数是指对某一被测量经模拟输入通道进行前置处理及A／D转换后，每一cPu数字量所对应的实际量值。由于互感器、****值电路均由线性电路元件组成，所以对于交、直流量，该转换系数相同。

    理论上每周期采样点数越多精度越高，实际上，对于10位A／D每周期采样70～100点为宜。这是由于A／D转换器转换模拟量时都有量化误差，它无法通过增加采样点数消除，随着采样点数增加，进行计算的累积误差也增大。

2．2交流输人功率的测量

     离散化后的实际公式为：

  式中Kp——功率转换系数

  由于电压、电流信号已变成o～5V的信号(假定为感性负载，即电压超前于电流)以及其未经****值变换的波形，很容易确定其正负功率区间，如图l所示，分别累加正负功率区间，然后作差即为所求功率。

    为简化硬件电路，未采用同步采样方法，而采用准同步采样办法[3](该法允许从任意时刻开始采样)。通过寻找过零点可找到信号周期的起止，也可确定每周期采样点数。零点数值应满足条件：

  a．较其邻近各点值小。

  b．它应小于或等于a：

式中Vref(+)——A／D转换的基准电压

    r——A／D转换器的分辨率

2．3转矩及****同步转矩的测量

    被测电机与作为负载的直流力矩电机刚性连接，通过测量力矩电机的输出转矩，即可求得被测电机的转矩。而直流力矩电机的转矩与电枢电流有一一对应关系，这样通过测较易测的电流便能得到较难测的转矩。通过逐渐增大力矩电机电流直至被测电机临界失步，此时刻的转矩即为****同步转矩。

    实际的被测电机的转矩值还应加上力矩电机被带到同步运行时所具有的摩擦阻力矩M。M的确定方法，使直流力矩电机空载运行，调节端电压使其转速等于同步运