基于板卡的電機(jī)綜合測試系統(tǒng)設(shè)計

周敏

摘要：

按照三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計一種全自動電機(jī)測試測試系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)電阻、絕緣、耐壓、匝間、堵轉(zhuǎn)和運(yùn)行測試。

關(guān)鍵詞：板卡；電機(jī)；測試系統(tǒng)

中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1.概述

電機(jī)綜合測試系統(tǒng)包括冷態(tài)電阻測試、絕緣電阻測試、匝間測試、堵轉(zhuǎn)和空運(yùn)轉(zhuǎn)測試和耐壓測試。

本次的設(shè)計任務(wù)是用一塊PCI插槽的數(shù)據(jù)采集板替換原有系統(tǒng)的測試模塊，實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集。測量流程的控制由此板卡開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)位或擴(kuò)展開關(guān)量輸出板來實(shí)現(xiàn)。

本文基于阿爾泰PCI8622板，對電機(jī)測試的各功能模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行描述。

2.電阻測試

電阻測試的目的是檢測電機(jī)的繞組的冷態(tài)電阻是符合規(guī)格，是否一致。

測試系統(tǒng)構(gòu)成如下：

控制軟件控制恒流源順序接入A/B/C三相繞組，測量獲得繞組電壓值，從而計算得到繞組冷態(tài)電阻實(shí)測值，然后根據(jù)環(huán)境溫度計算得到標(biāo)準(zhǔn)溫度下的電阻值。

電阻值檢測標(biāo)準(zhǔn)為各相上下限和各相相對于三相平均值的偏差。

3.絕緣電阻測試

絕緣電阻測試與冷態(tài)電阻測試相似，只是在電機(jī)繞組兩端施加的是500/1000V的直流電壓。檢測電壓為標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電壓，換算得到電阻回路電流，進(jìn)而計算得到電機(jī)繞組的絕緣電阻值。

絕緣值檢測標(biāo)準(zhǔn)為下限。

4.匝間測試

匝間測試是將一個高壓脈沖施加于電機(jī)繞組，隨后系統(tǒng)采集繞組上的一個正弦衰減波形。在完成A/B/C三相的數(shù)據(jù)波形采集后，比較這三個波形的重合度。

匝間衰減波形示意：

在測試時，觸發(fā)信號由控制系統(tǒng)給出，同時板卡開始采集匝間數(shù)據(jù)波形，一般持續(xù)時間小于1秒。

5.電機(jī)堵轉(zhuǎn)及空載測試

測試電機(jī)在堵轉(zhuǎn)和空載狀態(tài)下的電壓、電流和頻率，計算電機(jī)功率進(jìn)而得到功率因數(shù)。系統(tǒng)連續(xù)高速采集電機(jī)三相電壓和電流，以數(shù)個電流或電壓波形為采集周期，獲得實(shí)時參數(shù)。

功率計算

公式如下：

假設(shè)一個波形周期內(nèi)的采集點(diǎn)數(shù)為n，

每個點(diǎn)的電壓數(shù)值為U0，U1……Un

每個點(diǎn)的電流數(shù)值為I0，I1……In

P= (U0* I0 +U1* I1+…………….+ Un* In)/n

為了保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，一般選擇10個周期的功率值進(jìn)行平均。

頻率測量

前端電路將電流或電壓信號以整形方波的形式輸入板卡，系統(tǒng)軟件可采用數(shù)值判斷的方式來獲取周期信號。

軟件可在以已知頻率采集電壓電流數(shù)據(jù)的同時，判斷數(shù)值穿越0點(diǎn)來計算波形周期。

堵轉(zhuǎn)測試是指電機(jī)在100V交流低壓啟動瞬時的電參數(shù)，一般時間為1秒以內(nèi)。

空載測試是指電機(jī)在額定電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)的電參數(shù)。

堵轉(zhuǎn)及空載測試電壓可能與額定電壓有偏差，在合格判斷時需要把電流和功率值修正到額定電壓下的數(shù)值，判斷標(biāo)準(zhǔn)為上下限。

6.耐壓測試

耐壓測試類似絕緣測試，激勵源為交流直流可選，數(shù)值為泄漏電流值。

7.功能模塊

7.1 恒流源模塊

恒流源模塊是精密電阻測量的核心模塊，由精密小電流恒流源精密電流放大電路組成，采用下圖的電路結(jié)構(gòu)，OP001和OP003A組成精密1.25mA恒流源。OP002組成電流放大器，改變R004的阻值可以獲得不同的電流放大倍數(shù)。

IOUT= (1+(R001+RT01)/R004)*1.25 mA

繼電器K1為檔位繼電器，把合適的檔位電流激勵到被測電阻。

7.2 高壓模塊

高壓模塊由前端正弦波變頻電源和后端升壓變壓器組成。變頻電源合適的調(diào)節(jié)和高壓變壓器不同抽頭的組合可以獲得精確的高壓激勵源。

高壓模塊可產(chǎn)生指定頻率和電壓的交流激勵信號和指定電壓的直流激勵信號。高壓激勵信號由氫閘流管作為高壓開關(guān)，連接到被測件。

8.軟件實(shí)現(xiàn)

軟件界面分為標(biāo)準(zhǔn)錄入界面、標(biāo)準(zhǔn)測試界面和實(shí)際測試界面、數(shù)據(jù)管理和打印界面。

標(biāo)準(zhǔn)錄入界面為用戶提供電機(jī)型號參數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的錄入，以及檢測條件模式等信息。

標(biāo)準(zhǔn)測試是指用戶在對被測試電機(jī)參數(shù)不明確的情況下，對電機(jī)性能進(jìn)行實(shí)測以形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和檢測條件等數(shù)據(jù)。

實(shí)際測試界面是指用戶選擇型號參數(shù)后，對電機(jī)進(jìn)行選定項(xiàng)目檢測。檢測結(jié)果經(jīng)判別后行程數(shù)據(jù)記錄。

總體的界面可以按照這個風(fēng)格進(jìn)行設(shè)計：

參數(shù)錄入：

對標(biāo)系數(shù)：

開關(guān)點(diǎn)測試：

參考文獻(xiàn)：

[1]聶愿愿鄒云屏張?jiān)?。基于研華功能板卡的某型多信號綜合測試系統(tǒng)[J].電機(jī)電器技術(shù) 2005