CN105093108A - 电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，包括：电源、调压器、综合测试控制柜、被测电动机、瞬态转矩及转速测试仪、数据采集及分析仪和控制台，其中所述电源为交流电源，所述调压器间隔调节负载电压，所述综合测试柜保证负载电路稳定性，所述瞬态转矩及转速测试仪测出所述被测电动机的瞬态转速及转矩，所述数据采集及分析仪采集测试数据，测算所述被测电动机起动时能耗，所述控制台控制系统，并得到结论。本发明具有能在电动机起动过程中稳定地采集高速数据、测算电动机能耗，并节约测试成本的有益效果。

Description

电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统

技术领域

本发明涉及一种电动机的监测系统。更具体地说，本发明涉及一种电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统。

背景技术

电动机是把电能转换成机械能的一种设备，电动机用途众多，大至重型工业，小至小型玩具都有其踪迹。我国电机产品虽然种类繁多，但效率普遍不高，严重存在″大马拉小车″的现象，所以高效率的电动机越来越受到关注，测试电动机的能耗水平也成为人们重视的课题。

目前，在交直流电机和电动工具试验中，常常使用到测功机这种测试设备，测功机主要测试电机的转矩、转速、输出功率等参数

由于一些技术原因，目前的电力测功技术还是存在很多问题，包括：采用电涡流测功机或磁滞测功机测量电动机参数，存在软件编程复杂，曲线设定、数据采集等技术难点；现有的技术在很难高速采集精确的数据，无法获得电动机起动过程中的动态特性；现有的检测系统造价较高，而且维护成本较大；现有检测系统测试过程中发热大，不节能环保。

所以亟须一套既可以安全稳定测量，得到精确测量结果，并简化监测方法，节约成本的电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，以安全稳定地进行测试，得到精确监测结果，并大大简化了监测方法，降低了测量成本。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，其特征在于，包括：

电源，其为交流电源；

调压器，其与电源相连接，用于控制所述电源加到负载监测电路上的电压大小以间隔采样；

综合测试控制柜，其与所述调压器相连接，并用于接收所述调压器的输出电流，所述综合测试控制柜内还包括电流表和第一电压表，所述电流表和第一电压表用于分别测试被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值，同时所述综合测试控制柜还用于控制负载监测电路的通断；

被测电动机，其与所述综合测试柜相连接，并用于接收所述综合测试控制柜的输出电流，所述被测电动机上还安装有电子温度计；

瞬态转矩及转速测试仪，其用于接收所述被测电动机的输出电流，所述瞬态转矩及转速测试仪包括：

磁电式转速表，其由转速传感器和测量器组成，所述转速传感器与所述被测电动机的转轴相连接，当被测电动机的转轴旋转时，带动所述转速传感器同步转动，所述被测电动机产生的电压和电流经所述转速传感器传输至所述测量器，所述测量器通过测算出的电压值和电流值得到所述被测电动机的瞬态转速，所述磁电式转速表在不影响电动机转轴的转动情况下，得到所述被测电动机起动过程中的瞬态转速；以及，

磁弹性转矩仪，其包括磁弹性扭矩传感器、测量电路和第二电压表，所述第二电压表用于测试所述被测电动机输出端的瞬态电压值，并通过所述测量电路将所测得的瞬态电压值传递给磁弹性扭矩传感器，所述磁弹性扭矩传感器通过计算得出所述被测电动机的瞬态转矩，既可以得到所述被测电动机输出端的瞬态电压大小，又可以得出所述被测电动机起动过程中瞬态转矩；

数据采集及分析仪，其分别与所述综合控制测试柜、所述被测电动机以及所述瞬态转矩及转速测试仪相连接，当所述被测电动机起动时，所述综合控制测试柜向所述数据采集及分析仪传送所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值；所述电子温度计测出所述被测电动机起动时的瞬态温度，并通过连接电路传输至所述数据采集及分析仪；所述瞬态转矩及转速测试仪将所测得的被测电动机起动过程中的瞬态转矩、瞬态转速以及输出端的瞬态电压值传输给所述数据采集及分析仪；所述数据采集及分析仪将接收到的所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值以及被测电动机起动过程中的瞬态转矩、瞬态转速以及输出端的瞬态电压值结合所述被测电动机起动时的瞬态温度进行分析，以判断所述被测电动机的起动过程是否正常；所述数据采集及分析仪将所得数据进行收集和整合，以提高测试分析效率；

控制台，其用于接收所述数据采集及分析仪传输的分析结果，并通过所述综合测试控制柜控制负载监测电路的通断，以简捷高效操作整个测试过程。

优选的是，还包括变频电动机，所述瞬态转矩及转速测试仪向所述变频电动机输出交流电频率信号，所述变频电动机通过接收到的交流电频率信号调整转速，以使所述变频电动机产生的反电动势高于所述电源的电动势，减少能源消耗，降低测试成本。

优选的是，还包括变频控制柜，所述变频电动机将反电动势高于电源电动势的差值电动势传输给所述变频控制柜，并由所述变频控制柜将该差值电动势逆变成与电源相同频率、相同相位的交流电，通过电源回馈电网向所述电源传输所述交流电，以保证电能回馈稳定进行，并消除对电网造成的谐波污染。

优选的是，所述变频控制柜另一端与所述变频电动机相连接，在负载监测电路工作时，所述变频控制柜通过降低所述变频电动机的运行频率降低其转速，以产生反电动势。

优选的是，所述电源的电压波动不超过10％，以保证测试稳定进行。

优选的是，所述综合测试控制柜中设置有互锁装置，当所述负载监测电路出现短路时，所述综合测试控制柜的互锁装置控制所述综合测试控制柜与所述被测电动机之间的连接断开，以保护所述负载电路。

优选的是，当所述控制台接收到所述被测电动机的温度高于60摄氏度时，所述控制台将温度信息反馈给所述综合测试控制柜，所述综合测试控制柜自动停机以保护所述被测电动机。

本发明至少包括以下有益效果：由于包含精确的数据采集及分析仪，因此能够高速稳定地收集数据；由于包含调压器，因此能够按间隔采样多组测试数据；由于包含变频电动机和变频控制柜，因此能够将多余的电能有效回馈给电源，以达到节约测试成本效果；由于包含综合测试控制柜，因此能保证电路安全，保证测试平稳地进行。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统电路的示意性电路图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

图1示出了根据本发明的实现形式，其中包括：

电源，其连接于220伏特交流电网，用于为整个电路提供电能，为了保证负载监测电路稳定，所述电源的电压波动不超过10％；

调压器，其与电源相连接，用于控制所述电源加到负载监测电路上的电压大小，测试时分别选取170伏特、180伏特、190伏特、200伏特、210伏特和220伏特的电压加到负载监测电路，以在不同电压下间隔采集数据；

综合测试控制柜，其与所述调压器相连接，并用于接收所述调压器的输出电流，所述综合测试控制柜内还包括电流表和第一电压表，分别测试所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值，同时所述综合测试控制柜还用于控制负载监测电路的通断；

被测电动机，其与所述综合测试柜相连接，并用于接收所述综合测试控制柜的输出电流，所述被测电动机上还安装有电子温度计，当所述被测电动机起动时，所述电子温度计测出所述被测电动机电阻的瞬态温度，当所述被测电动机电阻的温度高于60度时，综合测试控制柜将自动切断电源以保护被测电动机免受损坏；并且当所述被测电动机出现短路情况时，所述综合测试控制柜的互锁装置控制所述综合测试控制柜与所述被测电动机之间的连接断开，以保护所述负载电路；

瞬态转矩及转速测试仪，其用于接收所述被测电动机的输出电流，所述瞬态转矩及转速测试仪包括：

磁电式转速表，其由转速传感器和测量器组成，所述转速传感器与所述被测电动机的转轴相连接，当被测电动机的转轴旋转时，带动所述转速传感器同步转动，所述被测电动机产生的电压和电流经所述转速传感器传输至所述测量器，所述测量器通过测算出的电压值和电流值得到所述被测电动机的瞬态转速；以及，

磁弹性转矩仪，其包括磁弹性扭矩传感器、测量电路和第二电压表，所述第二电压表用于测试所述被测电动机输出端的瞬态电压值，并通过所述测量电路将所测得的瞬态电压值传递给磁弹性扭矩传感器，所述磁弹性扭矩传感器通过计算得出所述被测电动机的瞬态转矩；

变频电动机，其与所述瞬态转矩及转速测试仪相连接，并用于接收所述所述瞬态转矩及转速测试仪输出电流，所述变频电动机通过接收到的交流电频率信号调整转速，以使所述变频电动机产生的反电动势高于所述电源的电动势，减少能源消耗，降低测试成本；

变频控制柜，其一端与所述变频电动机相连接，另一端与所述电源相连接，所述变频电动机将所转化的电能传输给所述变频控制柜，并由所述变频控制柜将所述电能逆变成与电源相同频率、相同相位的交流电，通过电源回馈电网向所述电源传输所述交流电，以保证电能回馈稳定进行，并消除对电网造成的谐波污染；

数据采集及分析仪，其分别与所述综合控制测试柜、所述被测电动机以及所述瞬态转矩及转速测试仪相连接，当所述被测电动机起动时，所述综合控制测试柜向所述数据采集及分析仪传送所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值；所述电子温度计测出所述被测电动机起动时的瞬态温度，并通过连接电路传输至所述数据采集及分析仪；

所述瞬态转矩及转速测试仪将所测得的被测电动机起动过程中的瞬态转矩、瞬态转速以及输出端的瞬态电压值传输给所述数据采集及分析仪；所述数据采集及分析仪将接收到的所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值以及被测电动机起动过程中的瞬态转矩、瞬态转速以及输出端的瞬态电压值结合所述被测电动机起动时的瞬态温度进行分析，以判断所述被测电动机的起动过程是否正常，并可测得被测电动机在不同负载类型时的能耗水平以及判断被测电动机的运行性能是否符合国家标准；

控制台，其一端与所述综合测试控制柜连接，另一端与所述瞬态转矩及转速测试仪相连接，所述控制台用于接收所述数据采集及分析仪传输的分析结果，并通过所述综合测试控制柜控制负载监测电路的通断，以简捷高效操作整个测试过程。

实施例2

本发明的另一种实现形式，其中包括：

电源，其连接于220伏特交流电网，用于为整个电路提供电能，为了保证负载监测电路稳定，所述电源的电压波动不超过5％；

调压器，其与电源相连接，用于控制所述电源加到负载监测电路上的电压大小，测试时分别选取170伏特、180伏特、190伏特、200伏特、210伏特和220伏特的电压加到负载监测电路，以在不同电压下间隔采集数据；

综合测试控制柜，其与所述调压器相连接，并用于接收所述调压器的输出电流，所述综合测试控制柜内还包括电流表和第一电压表，分别测试所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值，同时所述综合测试控制柜还用于控制负载监测电路的通断；

被测电动机，其与所述综合测试柜相连接，并用于接收所述综合测试控制柜的输出电流，所述被测电动机上还安装有电子温度计，当所述被测电动机起动时，所述电子温度计测出所述被测电动机电阻的瞬态温度，当所述被测电动机电阻的温度高于60度时，综合测试控制柜将自动切断电源以保护被测电动机免受损坏；并且当所述被测电动机出现短路情况时，所述综合测试控制柜的互锁装置控制所述综合测试控制柜与所述被测电动机之间的连接断开，以保护所述负载电路；

瞬态转矩及转速测试仪，其用于接收所述被测电动机的输出电流，所述瞬态转矩及转速测试仪包括：

磁电式转速表，其由转速传感器和测量器组成，所述转速传感器与所述被测电动机的转轴相连接，当被测电动机的转轴旋转时，带动所述转速传感器同步转动，所述被测电动机产生的电压和电流经所述转速传感器传输至所述测量器，所述测量器通过测算出的电压值和电流值得到所述被测电动机的瞬态转速；以及，

磁弹性转矩仪，其包括磁弹性扭矩传感器、测量电路和第二电压表，所述第二电压表用于测试所述被测电动机输出端的瞬态电压值，并通过所述测量电路将所测得的瞬态电压值传递给磁弹性扭矩传感器，所述磁弹性扭矩传感器通过计算得出所述被测电动机的瞬态转矩；

数据采集及分析仪，其分别与所述综合控制测试柜、所述被测电动机以及所述瞬态转矩及转速测试仪相连接，当所述被测电动机起动时，所述综合控制测试柜向所述数据采集及分析仪传送所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值；所述电子温度计测出所述被测电动机起动时的瞬态温度，并通过连接电路传输至所述数据采集及分析仪；

所述瞬态转矩及转速测试仪将所测得的被测电动机起动过程中的瞬态转矩、瞬态转速以及输出端的瞬态电压值传输给所述数据采集及分析仪；所述数据采集及分析仪将接收到的所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值以及被测电动机起动过程中的瞬态转矩、瞬态转速以及输出端的瞬态电压值结合所述被测电动机起动时的瞬态温度进行分析，以判断所述被测电动机的起动过程是否正常，并可测得被测电动机在不同负载类型时的能耗水平以及判断被测电动机的运行性能是否符合国家标准；

控制台，其一端与所述综合测试控制柜连接，另一端与所述瞬态转矩及转速测试仪相连接，所述控制台用于接收所述数据采集及分析仪传输的分析结果，并通过所述综合测试控制柜控制负载监测电路的通断，以简捷高效操作整个测试过程。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，其特征在于，包括：

电源，其为交流电源；

调压器，其与电源相连接，用于控制所述电源加到负载监测电路上的电压大小；

综合测试控制柜，其与所述调压器相连接，并用于接收所述调压器的输出电流，所述综合测试控制柜内还包括电流表和第一电压表，所述电流表和试被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值，同时所述综合测试控制柜还用于控制负载监测电路的通断；

被测电动机，其与所述综合测试柜相连接，并用于接收所述综合测试控制柜的输出电流，所述被测电动机上还安装有电子温度计；

瞬态转矩及转速测试仪，其用于接收所述被测电动机的输出电流，所述瞬态转矩及转速测试仪包括：

磁电式转速表，其由转速传感器和测量器组成，所述转速传感器与所述被测电动机的转轴相连接，当被测电动机的转轴旋转时，带动所述转速传感器同步转动，所述被测电动机产生的电压和电流经所述转速传感器传输至所述测量器，所述测量器通过测算出的电压值和电流值得到所述被测电动机的瞬态转速；以及，

磁弹性转矩仪，其包括磁弹性扭矩传感器、测量电路和第二电压表，所述第二电压表用于测试所述被测电动机输出端的瞬态电压值，并通过所述测量电路将所测得的瞬态电压值传递给磁弹性扭矩传感器，所述磁弹性扭矩传感器通过计算得出所述被测电动机的瞬态转矩；

数据采集及分析仪，其分别与所述综合控制测试柜、所述被测电动机以及所述瞬态转矩及转速测试仪相连接，当所述被测电动机起动时，所述综合控制测试柜向所述数据采集及分析仪传送所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值；所述电子温度计测出所述被测电动机起动时的瞬态温度，并通过连接电路传输至所述数据采集及分析仪；所述瞬态转矩及转速测试仪将所测得的被测电动机起动过程中的瞬态转矩、瞬态转速以及输出端的瞬态电压值传输给所述数据采集及分析仪；所述数据采集及分析仪将接收到的所述被测电动机输入端的瞬态电流值和瞬态电压值以及被测电动机起动过程中的瞬态转矩、瞬态转速以及输出端的瞬态电压值结合所述被测电动机起动时的瞬态温度进行分析，以判断所述被测电动机的起动过程是否正常；

控制台，其用于接收所述数据采集及分析仪传输的分析结果，并通过所述综合测试控制柜控制负载监测电路的通断。

2.如权利要求1所述的电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，其特征在于，还包括变频电动机，所述瞬态转矩及转速测试仪向所述变频电动机输出交流电频率信号，所述变频电动机通过接收到的交流电频率信号调整转速，以使所述变频电动机产生的反电动势高于所述电源的电动势。

3.如权利要求2所述的电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，其特征在于，还包括变频控制柜，所述变频电动机将反电动势高于电源电动势的差值电动势传输给所述变频控制柜，并由所述变频控制柜将该差值电动势逆变成与电源相同频率、相同相位的交流电，通过电源回馈电网向所述电源传输所述交流电。

4.如权利要求3所述的电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，其特征在于，所述变频控制柜另一端与所述变频电动机相连接，在负载监测电路工作时，所述变频控制柜通过降低所述变频电动机的运行频率降低其转速。

5.如权利要求1所述的电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，其特征在于，所述电源的电压波动不超过10％。

6.如权利要求1所述的电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，其特征在于，所述综合测试控制柜中设置有互锁装置，当所述负载监测电路出现短路时，所述综合测试控制柜的互锁装置控制所述综合测试控制柜与所述被测电动机之间的连接断开。

7.如权利要求1所述的电动机起动过程中的动态特性的在线监测系统，其特征在于，当所述控制台接收到所述被测电动机的温度高于60摄氏度时，所述控制台将温度信息反馈给所述综合测试控制柜，所述综合测试控制柜自动停机。