[发明专利]一种变频电机高次谐波振动转矩的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及转矩测量设备领域，特别涉及一种变频电机高次谐波振动转矩的测量装置。

背景技术

转矩是电机最重要的一个参数，要合理地选用电机，必须要准确地对转矩进行测量。对于变频电机而言，当采用变频器供电时，产生的转矩除了占主要部分的平均转矩外，变频器电源中含有的高次时间谐波与电机电磁部分的固有空间谐波相互干扰，形成各种电磁振动力，当电磁力波的频率和结构件固有振动频率一致或接近时，将产生共振，由此产生振动转矩。平均转矩一般使用平均转矩测试仪测定，而对于高次谐波振动转矩则难以测量。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本专利提出一种针对变频电机产生的高次谐波振动转矩的测量装置，此装置具有结构简单，输出线性度好、快速性及精度高、运行可靠的特点。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种变频电机高次谐波振动转矩的测量装置，包括依次连接的变频器、变频电机、交流异步测速发电机、FFT变换功能采集仪和线性换算器，其中：

所述变频器，用于给所述变频电机提供变频电源；

所述交流异步测速发电机与所述变频电机通过联轴器同轴联接，用于测量所述变频电机产生的高次谐波振动转矩；

所述FFT变换功能采集仪，用于将所述交流异步测速发电机输出绕组输出的电压时域信号转换成基波分量与一系列高次谐波分量的频域信号，从而提取基波和不同高次谐波振动转矩的幅值、相位和频率，进而使所述变频电机产生的振动转矩信号在时域和频域之间建立关系；

所述线性换算器，用于将所述FFT变换功能采集仪器提取出的高次谐波振动转矩频域幅值信号换算成时域幅值信号。

进一步的，所述交流异步测速发电机中的定子铁心上放置着空间相位差90°电角度的两相绕组，其中一相为励磁绕组W₁，另一相为输出绕组W₂，转子采用非磁性薄壁杯形，以减少转动惯量，并放置在内外定子间的气隙中。

进一步的，所述交流异步测速发电机工作时，在励磁绕组W₁中通入固定的直流，在直轴d轴方向上产生一个静止不动、幅值恒定的磁通φ_d，由于所述交流异步测速发电机与被测的所述变频电机同轴联接，假设此时所述变频电机以转速n顺时针旋转，则所述交流异步测速发电机的转子也跟着以转速n顺时针旋转，d轴方向产生的磁通φ_d穿过所述交流异步测速发电机的空心杯转子，产生感应电动势E_r，由于所述交流异步测速发电机的空心杯转子采用高电阻率的非导磁材料制成，因此转子漏电抗可忽略，认为只有电阻存在，且空心杯转子是闭合回路，必然在转子内产生感应电流I_r，方向与E_r同向，由于有感应电流I_r存在，利用右手定则，在空间q轴方向产生交轴磁通φ_q，φ_q磁通方向与d轴磁通φ_d垂直，在q轴方向φ_q磁通与输出绕组W₂交链，在W₂中产生感应电动势e₂，因而在输出绕组W₂中产生输出电压u₂。

进一步的，当转速n达到恒定时，即当T_Z为恒定负载转矩时，φ_q恒定，此时e₂＝0，则输出绕组W₂输出电压u₂为零；当电磁转矩含有振动转矩时，则φ_q≠0、e₂≠0，则控制绕组W₂输出的交变电势u₂；成立，则通过测量输出绕组W₂输出交变电势u₂，再测得所述变频电机转子的飞轮矩GD²或转动惯量J，进而求得所述变频电机由高次谐波产生的振动转矩ΔT。

进一步的，假设所述FFT变换功能采集仪器提取出的某一高次谐波振动转矩频域幅值为xdB，则所述变频电机产生的某一高次谐波振动转矩为y牛顿米，换算公式如下：

其中：GD²为变频电机转子的飞轮矩，J为转动惯量，n_N为变频电机额定转速，p_mec为变频电机在额定转速时的机械损耗。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：