基于pc機(jī)的電動(dòng)機(jī)特性自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
馬明明 薛均義(西安交通大學(xué)710049)
趙 斌 蘆 剛 （西北工業(yè)大學(xué)）
摘 要 介紹一種基于pc機(jī)的電動(dòng)機(jī)特性自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)采用了測(cè)試集成的設(shè)計(jì)思想，能對(duì)電動(dòng)機(jī)的各種靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。
敘 詞 電動(dòng)機(jī)靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)
1 引 言
傳統(tǒng)的利用儀表目測(cè)讀數(shù)測(cè)試電機(jī)的方法已越來(lái)越不能滿足對(duì)電機(jī)測(cè)試的精度、速度和進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試的要求，電機(jī)測(cè)試自動(dòng)化勢(shì)在必行。
本文提出了一種新型的基于pc機(jī)的個(gè)人儀器式電動(dòng)機(jī)特性自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了測(cè)試集成的設(shè)計(jì)思想[2]，以pc機(jī)為基礎(chǔ)，配置相應(yīng)的傳感器模塊對(duì)電壓、電流、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩瞬時(shí)值進(jìn)行測(cè)量，利用多功能數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并配合驅(qū)動(dòng)電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，由軟件完成數(shù)據(jù)處理及適時(shí)發(fā)出控制命令，使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。用戶可通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)操作圖形化界面上的按鍵，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)各種特性的，測(cè)試，測(cè)試結(jié)果的存儲(chǔ)，特性監(jiān)線的顯示、放大、壓縮和打印等。系統(tǒng)還具有傳統(tǒng)測(cè)試方法所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)故障監(jiān)測(cè)及安全保護(hù)功能。該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的獨(dú)立測(cè)試儀器與計(jì)算機(jī)的軟硬件資源融為一體。這樣，計(jì)算機(jī)的顯示器、鍵盤(pán)、cpu、ram和磁盤(pán)等部件成為系統(tǒng)的其享資源．且可用計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件，充分體現(xiàn)硬件軟化的特點(diǎn)，因此能大大減少重復(fù)設(shè)備，節(jié)約物質(zhì)資源，降低成本，實(shí)現(xiàn)多種功能，擴(kuò)展性好。
2測(cè)試原理
為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)出被測(cè)電機(jī)在不同負(fù)載下的運(yùn)行，系統(tǒng)用直流發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)負(fù)載，發(fā)電機(jī)帶恒定負(fù)載電阻，通過(guò)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓來(lái)改變發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，以達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)負(fù)載（或輸出功率）的目的。為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自動(dòng)合閘與拉閘，系統(tǒng)采用受計(jì)算機(jī)控制的接觸器作為電動(dòng)開(kāi)關(guān)。
要得到各類電動(dòng)機(jī)的各種特性曲線，無(wú)外乎就是要得到電機(jī)在各負(fù)載狀態(tài)下或各個(gè)瞬時(shí)的輸入電壓、電流的有效值、瞬時(shí)值、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸出功率、功率因數(shù).效率。為體現(xiàn)硬件軟化以節(jié)省資源的特點(diǎn)，決定僅采集值i（且可以用軟件選擇是測(cè)三相中的一相，二相，還是三相都測(cè)，而其它量均可通過(guò)軟件由這四個(gè)量計(jì)算而得到。
注意，pl是指交流電動(dòng)機(jī)的一相平均功率，直正的輸入功率應(yīng)乘以3。對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)而言，pl即為輸入功率，不必乘3。
系統(tǒng)框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要由pc機(jī)、傳感器模塊組、高速多功能采集卡、自動(dòng)合閘拉閘和負(fù)載狀態(tài)控制五部分構(gòu)成。
3.1傳感器模塊組
傳統(tǒng)的電流、電壓測(cè)試方法是利用分流器或互感器等，但它們存在著精度低、體積大、適用波形范圍窄、不能電隔離、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)，不能滿足高速自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的要求。為了能捕捉到直流、交流，甚至瞬變的電壓、電流信號(hào)，系統(tǒng)采用了新型的light模塊為電壓、電流傳感器，將被測(cè)電機(jī)的電壓、電流信號(hào)變?yōu)榉从称湔鎸?shí)波形為-5～+5v范圍的電壓信號(hào)，以供a/d轉(zhuǎn)換。它采用磁補(bǔ)償原理，能檢測(cè)從直流到lookhz的任意波形的輸入電流、電壓值，其響應(yīng)時(shí)間小于irls，跟蹤速度di/dt高于50a/tis，精度優(yōu)于百分之1，非線性失真度小于±百分之0.1，過(guò)載能力也很強(qiáng) (20倍)，尺寸微小，這是傳統(tǒng)的分流器、互感器所無(wú)法比擬的。注意此種傳感器為電流輸出型，需用一適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電阻r將萁變?yōu)?5～+5v范圍內(nèi)的電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速則采用的是與被測(cè)電機(jī)同軸聯(lián)接的jc型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，其基本原理是通過(guò)磁電變換，把被測(cè)轉(zhuǎn)矩?fù)Q成具有相位差的兩個(gè)電信號(hào)，此兩信號(hào)的頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，相位差與轉(zhuǎn)矩成正比。把這兩個(gè)電信號(hào)輸入jw型扭矩儀，可輸出-5～5v之內(nèi)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速模擬電壓信號(hào)，此輸出需經(jīng)低通濾波后才能輸入a/d。
3.2高速多功能采集卡
該卡插入計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)，直接與計(jì)基于pc機(jī)的電動(dòng)機(jī)特性自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)算機(jī)內(nèi)部總線相連，用來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量輸入及輸出通道，數(shù)字量輸入及輸出通道以及定時(shí)／計(jì)數(shù)器功能。它是系統(tǒng)成為個(gè)人儀器式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的重要標(biāo)志。本系統(tǒng)采用的是hy- 8071型多功能數(shù)據(jù)采集卡，該卡具有300khz的通過(guò)率，12bit分辯率的a/d和d/a，可提供8雙/16單的模擬輸入通道和2路模擬輸出通道，8路數(shù)字量輸入和8路數(shù)字 |
