三相异步电动机效率特性测试的方法技术

本发明专利技术公开了一种三相异步电动机效率特性测试的方法，其特征是设置测试系统为：在电动机的输入端设置功率测试仪，用于检测电动机的输入功率；在电动机的输出轴上设置转矩转速测试仪，用于检测电动机的输出转矩和角速度；同时在电动机的输出轴末端设置磁粉离合器，用于对电动机加载。本发明专利技术可以快速准确地获得对于电动机的负载率和效率特性的测试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测试系统及测试方法，特别涉及一种电动机特性测试系统及测试 方法。
技术介绍
电动机系统数量大、应用面广，是用电量很大的耗电机械。据统计，我国电机的总 耗电量占社会总用电量的60%左右，其中工业领域电机总耗电量约占工业用电的75%左 右。我国电机的能效水平较低，一部分原因是电机本身效率较低，另一部分原因是，电机系 统匹配不合理，在一些负载变化较大的场合，电动机会经常远离高效率点运行，导致效率低 下，浪费大量能源；因此，开展电动机特性测试，获取准确的电动机负载率与效率特性关系 对于电动机系统设计和电动机系统能量优化具有重要的应用价值。 在公告号为CN104215906A的专利申请文件中公开了一种基于自动控制的电动机 效率测试的试验方法，该方法通过工控机对电动机的额定电压、额定电流、额定频率进行设 定控制，并通过数据采集反馈与设定试验值进行比较、自动调节，实现了试验过程的自动化 控制，但这一方式的实现需要进行热试验、负载试验、空载试验等，工序繁琐，工作量大，周 期长。 在公告号为CN202102089U的专利申请文件中公开了一种电动机效率检测系统装 置，通过将滤波与无功功率补偿单元与供电单元、负载、升降平台和整流\逆变单元连接， 研究电能回馈技术，使得电动机效率测试系统装置电能消耗基本为零，但其实验装置较为 复杂，测试方法为单点测试，无法获得连续的电动机效率特性曲线。 金惟伟等从满足高效和超高效电机的效率测试出发，研究和设计了一套基于静止 变频电源的电机效率测试系统（金惟伟、王传军、陈亘、童陟嵩，高效和超高效电机低不确 定度效率测试系统的研究与设计.电机与控制应用，2010, 04:1-5.)。系统采用双环反 馈控制，实现稳频、稳压、稳负载的三稳试验电源，同时对系统的不确定度评价技术进行了 研究，但系统结构复杂，测试成本高。 闫华光等提出节能电动机效率检测方法智能测试平台（闫华光、范滢、段小华、宗 建华，节能电动机效率检测方法及智能测试平台.电力需求管理，2007, 03:41-43.)，其 中电动机的效率测试包含冷态电阻测试、温升试验、负载试验、空载试验等。该效率测试方 法所需测试参数多，测试与计算方法复杂，测试系统搭建困难。 范滢等分析了电动机能效测试方法（范滢、闫华光、于海波、宗建华，电动机能效 测试方法及智能测试系统的研究.电气技术，2008, 09:26-29.)，提出了高效电动机测 试系统，该系统包括供电单元、电机负载及电能回馈单元、控制单元、测试系统单元、升降平 台等，该测试系统搭建结构复杂，测试点多，测试工作量大。由测试数据直接进行曲线拟合 不能准确反映电动机的动态特性。 已有通过有限元方法进行模拟仿真获得电动机的效率特性的计算机方法，以及利 用实验法采集多组数据直接进行曲线拟合，但这两种方式工作量很大，准确性差。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种三相异步电动机效率特性 测试系统及测试方法，以期能简化测试过程，并保证测试结果的准确性。 本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案： 本专利技术三相异步电动机效率特性测试系统的特点是设置测试系统为： 在电机的输入端设置功率测试仪，用于检测所述电机的输入电流和输入电压；在 所述电机的输出轴上设置转矩转速测试仪，用于检测所述电机的输出转矩和角速度；在所 述电机的输出轴的轴端设置磁粉离合器，用于向所述电机施加负载；第一联轴器用于连接 电机和转矩转速测试仪，第二联轴器用于连接转矩转速测试仪和磁粉离合器；所述电机为 三相异步电动机，由电源为电机进行供电。 利用本专利技术测试系统实现三相异步电动机效率特性测试的方法的特点是按如下 步骤进行： 步骤a、设置第一工况为：设定电机的负载，使负载率^为不大于电机最大负载 率的40% ; 步骤b、启动电机，待电机稳定运转后，分别采集所述电机的输入电流、输入电压、 输出转矩和角速度的各检测信号，以所述电机的转动周期的整数倍为时域窗口，以所述时 域窗口截取所述各检测信号；计算获得所述时域窗口内各时间点的输入功率的平均值作为 第一工况下的电机的实际输入功率Pinl;计算获得所述时域窗口内各时间点的输出转矩与 角速度乘积的平均值作为第一工况下的电机的实际输出功率P。^;计算获得第一工况下的 实际负载率0i，P1= 匕为电动机的额定功率；利用所述第一工况下的电机的实际 输出功率Pinl和第一工况下的电机的实际输入功率P。^计算获得第一工况下的电机效率 1? 1= P〇utl/Pinl； 步骤c、设置第二工况为：设定电机的负载，使负载率为电机最大负载率的 40%-70% ;按照步骤b分别获得第二工况下的电机实际负载率和效率n2; 步骤d、设置第三工况为：设定电动机的负载，使负载率0 3为电动机最大负载率 的71% -100% ;按照步骤b分别获得第三工况下的电机实际负载率e3和效率n3; 步骤e、按（1)式进行计算，分别获得系数ki、系数k2和系数k3;(1) 则，所述电机的负载率0与效率n之间的关系如式（2)所表达：(2)： 与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在： 1、本专利技术是在电动机在某一负载率工况下稳定运行后，才开始信号采集，并通过 均值法获得电动机的输入功率、输出功率，使测试结果更能准确反映电动机的真实工作情 况； 2、本专利技术基于电动机的损耗机理研究，获取了电动机输出负载率与效率之间的关 系式，通过理论与试验测试方法相结合，只需开展三种工况试验，即可 得到更加可靠准确的电动机输出负载率-效率特性曲线，而非传统的简单曲线拟合，提高 了测试效率，降低了测试成本。【附图说明】 图1为本专利技术中测试系统构成图； 图2a为d_q坐标系下异步电机d轴稳态等效电路； 图2b为d_q坐标系下异步电机q轴稳态等效电路； 图3为利用本专利技术对某公司电动机的负载率效率特性进行测试的结果对比图。 图中标号：1电源；2电机；3a第一联轴器；3b第二联轴器；4转矩转速测试仪；5磁 粉离合器；6功率测试仪。【具体实施方式】 参见图1，本实施例中三相异步电动机效率特性测试系统的结构设置为： 在电机2的输入端设置功率测试仪6,用于检测所述电机2的输入电流和输入电 压；在所述电机2的输出轴上设置转矩转速测试仪4,用于检测所述电机2的输出转矩和角 速度；在所述电机2的输出轴的轴端设置磁粉离合器5,用于向所述电机2施加负载；第一 联轴器3a用于连接电机2和转矩转速测试仪4,第二联轴器3b用于连接转矩转速测试仪4 和磁粉离合器5 ;所述电机2为三相异步电动机，由电源1为电机2进行供电。 利用本实施例中测试系统实现三相异步电动机效率特性测试的方法按如下步骤 进行： 步骤a、设置第一工况为：设定电机的负载，使负载率^为不大于电机最大负载 率的40% ; 步骤b、启动电机2,待电机2稳定运转后，分别采集所述电机的输入电流、输入电 压、输出转矩和角速度的各检测信号，以所述电机的转动周期的整数倍为时域窗口，以所述 时域窗口截取所述各检测信号；计算获得所述时域窗口内各时间点的输入功率的平均值作 为第一工况下的电机的实际输入功率？^;计算获得所述时域窗口内各时间点的输出转矩 与角速度乘积的平均值作为第一工况下的电机的实际输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相异步电动机效率特性测试系统，其特征是设置测试系统为：在电机(2)的输入端设置功率测试仪(6)，用于检测所述电机(2)的输入电流和输入电压；在所述电机(2)的输出轴上设置转矩转速测试仪(4)，用于检测所述电机(2)的输出转矩和角速度；在所述电机(2)的输出轴的轴端设置磁粉离合器(5)，用于向所述电机(2)施加负载；第一联轴器(3a)用于连接电机(2)和转矩转速测试仪(4)，第二联轴器(3b)用于连接转矩转速测试仪(4)和磁粉离合器(5)；所述电机(2)为三相异步电动机，由电源(1)为电机(2)进行供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志峰，高梦迪，王勇，李新宇，李磊，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34