專利名稱：電機(jī)負(fù)載模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電氣控制領(lǐng)域，特別是涉及電機(jī)負(fù)載模擬器。
背景技術(shù)：
在當(dāng)代社會中，電機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，由電機(jī)作為驅(qū)動源的機(jī)械設(shè)備比比皆是，而電機(jī)及電機(jī)控制器的特性共同決定了拖動系統(tǒng)機(jī)械性能、能量消耗等。在電梯行業(yè)，由稀土永磁同步電機(jī)構(gòu)成的無齒輪曳引方式，突顯了永磁同步電機(jī)易于做成低轉(zhuǎn)速、大功率的特點。能量回饋制動方式是一種經(jīng)典的制動方式，能實現(xiàn)電機(jī)四象限運(yùn)行,實現(xiàn)快速正反轉(zhuǎn)、精確制動，可以節(jié)約能量。為了開發(fā)有能量回饋的由永磁電機(jī)驅(qū)動的高性能電梯，需要有相應(yīng)的實驗臺。目前，有相當(dāng)?shù)碾娞葜圃鞆S商和研究機(jī)構(gòu)，建造電梯井道用于測試拖動系統(tǒng)的性能，該方法的不足之處在于電梯運(yùn)行的速度受到限制、安裝不便、成本高。還有使用負(fù)載模擬測試臺進(jìn)行實驗，負(fù)載模擬測試臺通常由制動器、傳感器、底座、控制器構(gòu)成，這個測試臺不能模擬電梯轎廂側(cè)的重量大于配重，電梯下行的工作狀態(tài)。有廠家試圖用兩個電機(jī)對拖的方式來進(jìn)行試驗，有的為了模擬電梯的慣量還在制動器到待測電機(jī)的軸上安裝了飛輪，也叫慣量盤，但是需要同時控制陪測電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩，這是難以實現(xiàn)的。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種電機(jī)負(fù)載模擬器。
本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)電機(jī)負(fù)載模擬器，其特征在于，包括待測電機(jī)、陪測電機(jī)、傳動軸、離合器、兩個制動機(jī)構(gòu)、力矩速度傳感器、控制機(jī)構(gòu)、電參數(shù)測試儀、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀以及磁粉離合器，所述的待測電機(jī)與傳動軸連接，該傳動軸通過離合器與陪測電機(jī)連接，所述的兩個制動機(jī)構(gòu)分別設(shè)于待測電機(jī)側(cè)以及陪測電機(jī)側(cè)，所述的力矩速度傳感器設(shè)于傳動軸上，所述的控制機(jī)構(gòu)分別與待測電機(jī)、陪測電機(jī)、待測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)以及離合器連接，所述的電參數(shù)測試儀連接于控制機(jī)構(gòu)與待測電機(jī)之間，所述的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀連接于控制機(jī)構(gòu)與力矩速度傳感器之間，所述的磁粉離合器連接于控制機(jī)構(gòu)與陪測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)之間。
所述的控制機(jī)構(gòu)包括控制電腦、電梯控制盤以及變頻控制器，所述的控制電腦經(jīng)電梯控制盤與待測電機(jī)、待測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)連接，所述的控制電腦經(jīng)變頻控制器與陪測電機(jī)、離合器連接。
本實用新型還包括萬向接頭，所述的待測電機(jī)通過萬向接頭與傳動軸連接。
所述的制動機(jī)構(gòu)采用抱閘裝置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型安裝簡單、成本低，本實用新型使陪測電機(jī)控制變得簡單，只要陪測電機(jī)保持一定的速度和轉(zhuǎn)矩就可以了，并不需要精確控制其在
某一數(shù)值；并且與井道測試相比的最大優(yōu)點是待測電機(jī)傳動軸的轉(zhuǎn)速不受限制，可
以從零到待測電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，有利于開發(fā)高速電梯時進(jìn)行的測試。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為速度-位置變化曲線圖。
其中v-速度，a-加速度，Tl-力矩，S-位移。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
如圖l、 2所示，電機(jī)負(fù)載模擬器，包括待測電機(jī)l、陪測電機(jī)2、傳動軸3、離合器4、兩個制動機(jī)構(gòu)5、力矩速度傳感器6、控制機(jī)構(gòu)、電參數(shù)測試儀7、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀8以及磁粉離合器9，所述的待測電機(jī)1與傳動軸3連接，該傳動軸3通過離合器4與陪測電機(jī)2連接，所述的兩個制動機(jī)構(gòu)5分別設(shè)于待測電機(jī)側(cè)以及陪測電機(jī)側(cè)，所述的力矩速度傳感器6設(shè)于傳動軸3上，所述的控制機(jī)構(gòu)分別與待測電機(jī)l、陪測電機(jī)2、待測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)以及離合器4連接，所述的電參數(shù)測試儀7連接于控制機(jī)構(gòu)與待測電機(jī)1之間，所述的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀8連接于控制機(jī)構(gòu)與力矩速度傳感器6之間，所述的磁粉離合器9連接于控制機(jī)構(gòu)與陪測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)之間。所述的控制機(jī)構(gòu)包括控制電腦10、電梯控制盤11以及變頻控制器12，所述的
控制電腦10經(jīng)電梯控制盤11與待測電機(jī)1、待測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)連接，所述的控制電腦10經(jīng)變頻控制器12與陪測電機(jī)2、離合器4連接；本實用新型還包括萬向接頭13，所述的待測電機(jī)1通過萬向接頭13與傳動軸3連接；所述的制動機(jī)構(gòu)5采用抱閘裝置。
陪測電機(jī)產(chǎn)生的力矩通過離合器，傳送到待測電機(jī)一側(cè)。在控制器中設(shè)定力矩變化曲線，產(chǎn)生相應(yīng)大小的控制電流供給離合器，測試開始后將抱閘裝置打開，保持陪測電機(jī)與待測電機(jī)之間存在轉(zhuǎn)速差，傳送到待測電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就可以模擬電梯運(yùn)行過程力矩變化情況。本實用新型可用于電梯的電機(jī)性能測試，也可以用于其它行業(yè)類似的負(fù)載力矩模擬。
本實用新型使陪測電機(jī)控制變得簡單，只要陪測電機(jī)保持一定的速度和轉(zhuǎn)矩就可以了，并不需要精確控制其在某一數(shù)值。而與井道測試相比的最大優(yōu)點是待測電機(jī)傳動軸的轉(zhuǎn)速不受限制，可以從零到待測電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，有利于開發(fā)高速電梯時進(jìn)行的測試。
實施例
以某電梯電機(jī)廠生產(chǎn)的同步馬達(dá)為例進(jìn)行來說明實施方法。該廠生產(chǎn)的電機(jī)功率在3KW到27.5KW之間,額定轉(zhuǎn)矩在200Nm到1320Nm之間，軸的直徑在320mm到550mm之間，轉(zhuǎn)速在96 rpm到199rpm之間，為了滿足所有電機(jī)的測量條件，陪測電機(jī)應(yīng)該應(yīng)滿足功率、轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩都大于或等于待測電機(jī)的指標(biāo)，可以選擇功率27.5KW，額定轉(zhuǎn)矩1320Nm，額定轉(zhuǎn)速199rpm的永磁同步電機(jī)做陪測電機(jī)。使用磁粉離合器傳遞力矩，滑差功率16KW，額定力矩為2000NM。轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩傳感器也要滿足一定的測量指標(biāo)。轉(zhuǎn)矩測量范圍0-5000NM，轉(zhuǎn)速測量范圍2-3000RPM，轉(zhuǎn)矩測量誤差小于0.1%，轉(zhuǎn)速測量誤差小于0.05%，采樣周期為1秒。
電梯控制盤接收來自主控制器的命令控制待測電機(jī)運(yùn)行。主控制器由 一 臺普通商用電腦加上輸出輸入板卡構(gòu)成，采集并記錄速度、力矩、待測電機(jī)的電流、待測電機(jī)功率、待測電機(jī)電壓、陪測電機(jī)轉(zhuǎn)速等參量。主控制器輸出轉(zhuǎn)速控制信號給陪測電機(jī)驅(qū)動器來調(diào)節(jié)陪測電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制待測電機(jī)和陪測電機(jī)的轉(zhuǎn)速差使電磁離合器的滑差功率保持在其額定滑差功率范圍內(nèi)。電梯工作在反饋制動情況時，保持陪測電機(jī)的速度大于待測電機(jī)的速度，反之則使陪測電機(jī)的速度小于待測電機(jī)。測試操作分為手動測試和自動測試兩種方式，選擇手動測試方式時，可以從控制面板或者控制電腦的的滑動開關(guān)上按需要改變力矩的大小、電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以發(fā)送啟動停止信號給電梯控制盤。抱閘信號隨電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)自動控制。
自動測試過程為-
1、 設(shè)定測試參數(shù)階段工作方式選擇(待測電機(jī)處于反饋制動方式還是驅(qū)動方式)、待測電機(jī)和陪測電機(jī)的轉(zhuǎn)速差范圍(上限值、下限值)、力矩變化表。電梯速度-位置表存儲在電梯控制盤中，根據(jù)速度變化表及電梯的慣量、配重、轎箱重量、摩擦系數(shù)可以確定力矩-位置表，由力矩-位置表生成力矩隨位置變化的函數(shù)。
2、 啟動階段開啟測試開始命令，如果處于待測電機(jī)驅(qū)動測試方式，陪測電機(jī)不動，將信號輸出到磁粉離合器的驅(qū)動器和電梯控制盤，待測電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，打開待測電機(jī)側(cè)抱閘，輸送到待測電機(jī)的力矩將隨設(shè)定的力矩曲線變化，當(dāng)待測電機(jī)的力矩轉(zhuǎn)速傳感器傳送來的轉(zhuǎn)速信號表明待測電機(jī)的轉(zhuǎn)速到達(dá)設(shè)定的轉(zhuǎn)速差下限，打開陪測電機(jī)側(cè)的抱閘，啟動陪測電機(jī)使陪測電機(jī)和待測電機(jī)的轉(zhuǎn)速差保持在設(shè)定范圍內(nèi)。如果處于待測電機(jī)制動測試方式，打開陪測電機(jī)側(cè)的抱閘，啟動陪測電機(jī)使陪測電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速差上限，輸出信號到磁粉離合器，將力矩調(diào)節(jié)到初始值，然后啟動待測電機(jī)，打開待測電機(jī)側(cè)抱閘，調(diào)整陪測電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使陪測電機(jī)轉(zhuǎn)速隨待測電機(jī)變化，保持二者轉(zhuǎn)速差處于設(shè)定范圍。
3、 結(jié)束階段電梯啟動后經(jīng)歷加速運(yùn)行、勻速運(yùn)行后，到達(dá)減速點減速運(yùn)行，當(dāng)待測電機(jī)或者陪測的速度接近零時，同側(cè)的抱閘抱緊。兩個電機(jī)的速度為零后，本次測試結(jié)束，可以進(jìn)行下1次測試。
4、 電腦記錄力矩、旋轉(zhuǎn)速度、待測電機(jī)電流、待測電機(jī)電壓、待測電機(jī)電功率，做成表格及趨勢圖線供分析使用。
5、 在力矩按圖2所示變化情況下，如果速度跟圖2所示速度-位置變化情況吻合越好，抖動越小，說明待測電機(jī)的拖動性能越好。
權(quán)利要求1.電機(jī)負(fù)載模擬器，其特征在于，包括待測電機(jī)、陪測電機(jī)、傳動軸、離合器、兩個制動機(jī)構(gòu)、力矩速度傳感器、控制機(jī)構(gòu)、電參數(shù)測試儀、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀以及磁粉離合器，所述的待測電機(jī)與傳動軸連接，該傳動軸通過離合器與陪測電機(jī)連接，所述的兩個制動機(jī)構(gòu)分別設(shè)于待測電機(jī)側(cè)以及陪測電機(jī)側(cè)，所述的力矩速度傳感器設(shè)于傳動軸上，所述的控制機(jī)構(gòu)分別與待測電機(jī)、陪測電機(jī)、待測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)以及離合器連接，所述的電參數(shù)測試儀連接于控制機(jī)構(gòu)與待測電機(jī)之間，所述的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀連接于控制機(jī)構(gòu)與力矩速度傳感器之間，所述的磁粉離合器連接于控制機(jī)構(gòu)與陪測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電機(jī)負(fù)載模擬器，其特征在于，所述的控制機(jī)構(gòu)包括控制電腦、電梯控制盤以及變頻控制器，所述的控制電腦經(jīng)電梯控制盤與待測電機(jī)、待測電機(jī)側(cè)的制動機(jī)構(gòu)連接，所述的控制電腦經(jīng)變頻控制器與陪測電機(jī)、離合器連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)負(fù)載模擬器，其特征在于，還包括萬向接頭，所述的待測電機(jī)通過萬向接頭與傳動軸連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)負(fù)載模擬器，其特征在于，所述的制動機(jī)構(gòu)采用抱閘裝置。
專利摘要本實用新型涉及電機(jī)負(fù)載模擬器，包括待測電機(jī)、陪測電機(jī)、傳動軸、離合器、兩個制動機(jī)構(gòu)、力矩速度傳感器、控制機(jī)構(gòu)、電參數(shù)測試儀、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀以及磁粉離合器。本實用新型安裝簡單、成本低，本實用新型使陪測電機(jī)控制變得簡單，只要陪測電機(jī)保持一定的速度和轉(zhuǎn)矩就可以了，并不需要精確控制其在某一數(shù)值；并且與井道測試相比的最大優(yōu)點是待測電機(jī)傳動軸的轉(zhuǎn)速不受限制，可以從零到待測電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，有利于開發(fā)高速電梯時進(jìn)行的測試。
文檔編號G01R31/34GK201352254SQ20092006740
公開日2009年11月25日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者余朝剛, 劉啟中 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)