[发明专利]异步电动机机械特性电脑测试仪

说明书

本发明是一种关于异步电动机的转矩-转速特性、各种电变量-转速特性、转动惯量、静态、动态转速及其加速度等机械特性的测量仪器，该仪器适用于各种异步电动机，不受其容量、结构转速的限制。

目前，电机机械特性的测量方法可分为二大类：有载法和无载法。有载法是先将电机启动到稳定转速，然后通过加载设备逐点将负载加到电动机上，通过二次仪表和X-Y记录仪绘出机械特性。这种方法设备复杂、耗电多、安装使用不便，温度上升，影响测量精度。但由于易实现，因而大多数测量仪器都采用有载法。无载法是在电机空载起动和惰行过程中测量的，避免了上述有载法的缺点，但实现起来比较困难。沈阳精密仪表厂出产的“电机转矩-转速特性测试仪”就是采用无载法，它利用RC电路对转速信号进行微分，从而得到加速度信号，然后送到示波器显示、拍照得到转矩的相对值。这种仪器受干扰大、定标困难、精度低（5%）。因而中小型电机的测试中不被采用，只用于缺乏其它测试设备的场合。

此外，不管是无载法还是有载法测量仪表，均只能测量电机的静态转速、转矩-转速特性曲线。而在许多场合下，需要知道旋转机械的转动惯量，风摩转矩与转速的关系，动态转速及相应的加速度，各种电变量与转速的特性曲线。这是一个长期未能解决的问题。

本发明的目的在于设计一个以单板机为核心的完全新型的异步电动机机械特性测试仪。它能测试异步电动机许多机械特性，包括过去难以测量的机械特性。为旋转电机类产品的分析，研制提供便利。

本发明是由附有键盘输入[6]、显示器[7]、打印机[8]的单板计算机[3]、光电传感器[1]、光电信号通道[2]、电压变送器[4]、电磁信号通道[5]、整形方波监测线[9]等部分组成，参看图一。其中光电信号通道把从光电传感器输出的不规则测速信号与基准电压一起送入一个比较器进行整形，基准电压通过一个电位器可任意调节大小，从而可任意调节触发电压的阀值和整形后测速脉冲的脉宽。整形后的测速脉冲一方面送至整形脉冲监测线上，以备使用者观察，另一方面经单板计算机的PIO1的一条输入线送入CPU进行软件处理，从而获取瞬时转速、瞬时加速度和转矩。为了测量的精确性，计算机开机后处于等待状态，只有当电机（或其它旋转机械）开始旋转的瞬间才从等待状态转入工作状态。为了显示电机齿盘上的齿与光电头的相对位置，在光电信号通道比较器输出端与5V直流电源间串联了一个发光二极管。电磁信号通道的作用是将电压变送器输出的反映电机端电压的3.4V正弦信号一路经电阻与二极管组成的负向限幅电路送至比较器整形、其输出信号再输入CTC。另一路同时送至ADC，且CTC的ZC/TO0端与ADC的START端相连，ADT的输出信号经PIO2输入CPU，并由PIO2给出中断申请信号。此外，电磁信号通道如果配置相应软件也可用于测速或测量包括电流在内的一切电变量。本发明测量转矩可采用机械耗定标或落体法定标。通过落体法，计算机可用软件计算出旋转机械的转动惯量，其公式如下：

J = mr 2 (g - a )a + a o ]]>

式中m为重物的质量，r为旋转机械绕绳子处的旋转半径，a为旋转半径处的正加速度，a₀为自由滑行时旋转半径处负加速度的绝对值。而且，计算机是通过软件微分求得旋转加速度的，其公式如下：