同步電動(dòng)機(jī)微機(jī)自動(dòng)測(cè)試裝置
郭慶吉 程 智 宋 凱(哈爾濱工業(yè)大學(xué))
1 引 言
電機(jī)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展是隨著科學(xué)技術(shù)以及電機(jī)工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。當(dāng)今電機(jī)的微機(jī)測(cè)試技術(shù)則是將傳感器、數(shù)字化儀器(儀表)和微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用到電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中而形成的一門新技術(shù)[1]。本文介紹的低速同步電動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè)以80C552為核心的單片微機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
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)行情況，選用了一臺(tái)受單片微機(jī)控制的直流力矩電機(jī)作為被測(cè)電機(jī)的負(fù)載�？卦摿仉姍C(jī)的轉(zhuǎn)矩(通過控制其電流實(shí)現(xiàn))大小，起到了控制被測(cè)電機(jī)負(fù)載大小的目的。通過測(cè)出被測(cè)電機(jī)端電壓、電流以及轉(zhuǎn)矩就可以達(dá)到對(duì)電機(jī)的整個(gè)運(yùn)行性能的測(cè)試。
2.l電壓電流的測(cè)量
交流電壓、電流的有效值計(jì)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(shí)值
T——電壓、電流的交變周期
為便于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)量，運(yùn)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(diǎn)數(shù)
一般采用等間隔采樣，則有：
為便于A／D轉(zhuǎn)換，電壓和電流信號(hào)必須經(jīng)前置信號(hào)處理電路(如精密儀用互感器、****值電路等)進(jìn)行變換，變成O～5V的電壓信號(hào)。這樣測(cè)得的結(jié)果還應(yīng)分別乘以電壓、電流轉(zhuǎn)換系數(shù)Kv、Ki(功率則應(yīng)乘以功率轉(zhuǎn)換系數(shù)Kp)。轉(zhuǎn)換系數(shù)是指對(duì)某一被測(cè)量經(jīng)模擬輸入通道進(jìn)行前置處理及A／D轉(zhuǎn)換后，每一cPu數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的實(shí)際量值。由于互感器、****值電路均由線性電路元件組成，所以對(duì)于交、直流量，該轉(zhuǎn)換系數(shù)相同。
理論上每周期采樣點(diǎn)數(shù)越多精度越高，實(shí)際上，對(duì)于10位A／D每周期采樣70～100點(diǎn)為宜。這是由于A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換模擬量時(shí)都有量化誤差，它無法通過增加采樣點(diǎn)數(shù)消除，隨著采樣點(diǎn)數(shù)增加，進(jìn)行計(jì)算的累積誤差也增大。
2．2交流輸人功率的測(cè)量
離散化后的實(shí)際公式為：
式中Kp——功率轉(zhuǎn)換系數(shù)
由于電壓、電流信號(hào)已變成o～5V的信號(hào)(假定為感性負(fù)載，即電壓超前于電流)以及其未經(jīng)****值變換的波形，很容易確定其正負(fù)功率區(qū)間，如圖l所示，分別累加正負(fù)功率區(qū)間，然后作差即為所求功率。
為簡(jiǎn)化硬件電路，未采用同步采樣方法，而采用準(zhǔn)同步采樣辦法[3](該法允許從任意時(shí)刻開始采樣)。通過尋找過零點(diǎn)可找到信號(hào)周期的起止，也可確定每周期采樣點(diǎn)數(shù)。零點(diǎn)數(shù)值應(yīng)滿足條件：
a．較其鄰近各點(diǎn)值小。
b．它應(yīng)小于或等于a：
式中Vref(+)——A／D轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓
r——A／D轉(zhuǎn)換器的分辨率
2．3轉(zhuǎn)矩及****同步轉(zhuǎn)矩的測(cè)量
被測(cè)電機(jī)與作為負(fù)載的直流力矩電機(jī)剛性連接，通過測(cè)量力矩電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，即可求得被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。而直流力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電樞電流有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣通過測(cè)較易測(cè)的電流便能得到較難測(cè)的轉(zhuǎn)矩。通過逐漸增大力矩電機(jī)電流直至被測(cè)電機(jī)臨界失步，此時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩即為****同步轉(zhuǎn)矩。
實(shí)際的被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩值還應(yīng)加上力矩電機(jī)被帶到同步運(yùn)行時(shí)所具有的摩擦阻力矩M。M的確定方法，使直流力矩電機(jī)空載運(yùn)行，調(diào)節(jié)端電壓使其轉(zhuǎn)速等于同步運(yùn) |
