專利名稱：電機(jī)時(shí)間常數(shù)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域。
電機(jī)時(shí)間常數(shù)的定義是，電機(jī)從通電起至轉(zhuǎn)速達(dá)到空載轉(zhuǎn)速的63.2%所需的時(shí)間。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GBn61-63-79)中公開(kāi)了一種測(cè)量電機(jī)時(shí)間常數(shù)的方法及所用裝置。其原理是在電機(jī)軸上安裝帶明暗條紋的園盤(pán)，與固定的光源及受光器一起組成傳感器。當(dāng)電機(jī)通電旋轉(zhuǎn)后，園盤(pán)的明暗條紋不斷地切割光路，在受光器件上就得到一系列信號(hào)脈沖。由于園盤(pán)上的條紋是均布的，所以每個(gè)脈沖都代表固定的角位移增量。而信號(hào)脈沖間的時(shí)間間隔則反映了電機(jī)旋轉(zhuǎn)的快慢，電機(jī)轉(zhuǎn)速低，信號(hào)脈沖的間隔大，轉(zhuǎn)速高、間隔小。用計(jì)數(shù)器可將每個(gè)信號(hào)脈沖的角位移及所用時(shí)間一一記下，按轉(zhuǎn)速等于單位時(shí)間所經(jīng)角位移的處理模型，求出電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中若干組轉(zhuǎn)速與時(shí)間的對(duì)應(yīng)數(shù)值，并繪成曲線。與0.632倍的空載轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是電機(jī)的時(shí)間常數(shù)。
這種方法的不足之處是1.精確測(cè)量要求增加園盤(pán)上的條紋以獲得更多的信號(hào)脈沖，這需要加大盤(pán)的外徑。但園盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增加將影響被試電機(jī)本身的慣量，反過(guò)來(lái)又降低了測(cè)量的精度。所以，這種傳感器形式存在著轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與信號(hào)數(shù)的矛盾，不能兼得。
2.轉(zhuǎn)速等于單位時(shí)間所經(jīng)角位移的模型是建立在恒速或恒加速運(yùn)動(dòng)上的，而電機(jī)的升速過(guò)程卻是變速運(yùn)動(dòng)，因此，按單位時(shí)間所經(jīng)角位移的模型求出的平均轉(zhuǎn)速與實(shí)際瞬時(shí)轉(zhuǎn)速存在著原理誤差。
在《ELECTROMECHANICALDESIGN》(1972、№12)和《微特電機(jī)》(1985、№3)雜志中分別公開(kāi)了用電流和頻率間接測(cè)量時(shí)間常數(shù)的方法(簡(jiǎn)稱為電流法、頻率法)。前者由電流傳感器和記錄儀構(gòu)成，后者由電流采樣器和頻率特性儀構(gòu)成。其目的是用電流信號(hào)或頻率信號(hào)代替轉(zhuǎn)速信號(hào)，間接計(jì)算出電機(jī)的時(shí)間常數(shù)，以簡(jiǎn)化測(cè)試。
電流法和頻率法的不足之處是1.假設(shè)前題存在原理誤差。由于電機(jī)繞組電感量與電阻值之比不等于零，電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的磁場(chǎng)亦不恒定，所以電流與轉(zhuǎn)速并沒(méi)有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。
2.均不能用于交流電動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)的測(cè)試。
鑒于上述已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種精密度高、操縱方便、交直流電機(jī)均可使用的電機(jī)時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到1.本發(fā)明采用了光電旋轉(zhuǎn)、接收盤(pán)不轉(zhuǎn)的傳感器形式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的盤(pán)轉(zhuǎn)、光不轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，示意圖如圖一所示。根據(jù)計(jì)算，電機(jī)軸上安裝的光學(xué)反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?jī)H為10-5(克·厘米·秒2)數(shù)量級(jí)，相對(duì)于被試電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，完全可以忽略。由于接收盤(pán)不隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可任意增大其外徑，設(shè)置幾十至上百個(gè)光電管，從而得到所需的信號(hào)數(shù)。這就解決了傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與信號(hào)數(shù)的矛盾。鑒于固定光源發(fā)出的光束先打到反射鏡，再由此反射到接收盤(pán)的光電管上，需要較好的方向性和亮度，故采用氦氖激光器做為固定光源。
2.本發(fā)明測(cè)量電機(jī)時(shí)間常數(shù)沒(méi)有采用定義所述的方法，即求與0.632倍空載轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。按定義方法需先確定電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系n＝f(t)，而采用光電旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器實(shí)際獲得的只是角位移與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系θ＝f(t)，雖然由角位移和時(shí)間可求出平均轉(zhuǎn)速與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系n＝f(t)，但用平均轉(zhuǎn)速n代替瞬時(shí)轉(zhuǎn)速n必然代來(lái)原理誤差?？煞裰苯訌慕俏灰婆c時(shí)間的關(guān)系中求出時(shí)間常數(shù)？已知電機(jī)起動(dòng)過(guò)程的數(shù)學(xué)方程是n(t)＝no-noe-t/Tm(1)
對(duì)(1)式做從0到t的定積分可得t-t/Tmθ(t)=∫0tn(t)dt=not+noTme-noTm---(2)]]>O當(dāng)電機(jī)達(dá)到空載轉(zhuǎn)速后，上式中的第二項(xiàng)(noTme-t/Tm)為零，則可簡(jiǎn)化為T(mén)m＝t-θ(t)/no(3)等式右邊的θ(t)和t就是角位移傳感器直接采集的θ＝f(t)，no是空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，均可準(zhǔn)確地測(cè)量，不存在平均和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換帶來(lái)的原理誤差，測(cè)量精度僅取決于誤差小于1%的充填脈沖。
由圖二可以看出，θ＝f(t)〔1〕和n＝f(t)〔2〕曲線均由指數(shù)和線性二部分迭加而成。電機(jī)起動(dòng)過(guò)程結(jié)束，即(2)式中的指數(shù)項(xiàng)衰減為零后，令θ(t)為零，相當(dāng)于做θ＝f(t)線性部分的延長(zhǎng)線〔3〕與時(shí)間橫軸相交，其交點(diǎn)就是時(shí)間常數(shù)Tm。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案，可進(jìn)一步用附圖
進(jìn)行說(shuō)明。
圖一是光電旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器的示意圖。
圖中1-被試電機(jī)2-反射鏡3-激光器4-接收盤(pán)5-光電管圖二是電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中角位移、轉(zhuǎn)速與時(shí)間的曲線圖。
圖中1-電機(jī)角位移與時(shí)間的起動(dòng)曲線。
2-電機(jī)轉(zhuǎn)速與時(shí)間的起動(dòng)曲線。
3-電機(jī)角位移與時(shí)間曲線的延長(zhǎng)線。
圖三是本發(fā)明的原理框圖，由微處理機(jī)、光電旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器、接口電路和打印機(jī)等四部分組成。
各部分的主要功能是傳感器把電機(jī)軸伸的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào);接口電路將傳感器的電信號(hào)做整形處理后送入微處理機(jī)，同時(shí)把微處理機(jī)的操縱信息分送到被試電機(jī)和打印機(jī);打印機(jī)顯示自檢和測(cè)試的結(jié)果;微處理機(jī)自動(dòng)控制從啟動(dòng)電機(jī)、采集數(shù)據(jù)、分析處理及打印輸出等全部測(cè)試過(guò)程。
圖四是本發(fā)明的流程圖。開(kāi)機(jī)后先進(jìn)行“自檢查”，若有故障、打印機(jī)顯示錯(cuò)誤并停機(jī)，若正常則繼續(xù)執(zhí)行，顯示“Good”。按下測(cè)試鍵后，自動(dòng)完成啟動(dòng)電機(jī)、采集數(shù)據(jù)、按模型求解時(shí)間常數(shù)、打印輸出等功能，時(shí)間不超過(guò)四秒鐘。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1.光電旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器解決了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與信號(hào)數(shù)的矛盾。使其特別適用于小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、小時(shí)間常數(shù)的電機(jī)。
2.利用角位移與時(shí)間關(guān)系直接求解時(shí)間常數(shù)的數(shù)學(xué)模型，避免了原理誤差的影響，使測(cè)量的精度優(yōu)于5%。
3.本測(cè)量裝置不受被試電機(jī)種類、參數(shù)大小的限制。
4.測(cè)量自動(dòng)化程度高，不包含人為操作誤差。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量電機(jī)時(shí)間常數(shù)的裝置，其特征是由一個(gè)光電旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器和一個(gè)包含積分求解時(shí)間常數(shù)處理模型的微處理機(jī)構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說(shuō)的光電旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器是在被試電機(jī)〔1〕軸上安裝轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可忽略的反射鏡〔2〕，固定光源〔3〕發(fā)出的光束直接照到該反射鏡面，再由此反射到固定的接收盤(pán)〔4〕的光電管〔5〕上。
3.按權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所說(shuō)的反射鏡面與水平線的夾角為70°。
4.按權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所說(shuō)的固定光源是氦氖激光器。
5.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說(shuō)的處理模型是直接從電機(jī)的角位移與時(shí)間關(guān)系中求解時(shí)間常數(shù)，即Tm＝t-θ(t)/no
全文摘要
電機(jī)時(shí)間數(shù)測(cè)量裝置，屬于電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01R31/34GK1035001SQ88100550
公開(kāi)日1989年8月23日 申請(qǐng)日期1988年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月11日
發(fā)明者陳小洋, 索, 王振清, 周一南, 歸曉 申請(qǐng)人:航空工業(yè)部曙光電機(jī)廠