專利名稱：一種基于電壓積分法測試永磁電機電抗參數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電機電抗參數(shù)的測試裝置，特別涉及一種基于電壓積分法測試電機電抗參數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
目前用于測量稀土永磁電機交、直軸電抗參數(shù)的測試主要有直接負載法、直流衰減法、以及各種辨識方法，但都存在著很多不足，如直接負載法存在測試量較多的麻煩和功角測試的困難；直流衰減法則需要用到計算機采樣和系統(tǒng)辨識技術(shù)，過程也較復(fù)雜。同時，上述方法僅局限于利用實驗室有限的元器件搭建的基礎(chǔ)上，并沒有涉及到可重復(fù)性和精度，專門應(yīng)用于實際工程上的測試儀器未見報道。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型基于電壓積分法的永磁電機電抗測試原理，提供了一種操作簡單、測量精度高、測量范圍大、適應(yīng)性強的永磁電機電抗參數(shù)測試裝置。
本實用新型的實現(xiàn)原理如下1、電壓積分法基本原理對永磁同步電機電抗參數(shù)的測量，也就是對電感的測量。當電感中流過的電流為I時，產(chǎn)生的磁鏈為ψ，則電感為L=ψI---(1)]]>為了測出電感中的磁鏈，可將電感通過電阻R短路，并對電阻兩端電壓積分，則電感中的磁鏈為Ψ=∫0∞udt=∫0∞Ridt---(2)]]>所以L=(∫0∞udt)/I0---(3)]]>這里I0為電流初始值，u為回路中電阻上的電壓值。這樣電感的測量就轉(zhuǎn)化為對電壓的積分。電壓積分法的電路原理如圖1所示。
測量前，將開關(guān)S合上，調(diào)節(jié)R2、R3和R4使電橋平衡，積分器讀數(shù)為零，這時滿足RR2=R3R4---(4)]]>
R為電感自身的電阻。然后將開關(guān)打開，電橋構(gòu)成一個直流衰減回路，用電壓積分器積分兩端的直流衰減電壓，得到讀數(shù)ψ，ψ足以下關(guān)系∫0∞i(R+R2+R3+R4)dt=LI0---(5)]]>所以L=(R+R2+R3+R4)ψ(R2+R4)I0---(6)]]>2、交、直軸同步電抗Xq、Xd的測量原理測量永磁同步電機交、直軸參數(shù)時，其電樞繞組的連接法如圖2、圖3所示。在dq0坐標系下，經(jīng)理論推導(dǎo)得X=ω1L2---(7)]]>式中ω1——永磁同步電機的實際運行時的電角頻率；當測量直軸電抗時，X為直軸電抗值，當測量交軸電抗時，X為交軸電抗值。
本實用新型裝置包括數(shù)字磁通計、無感電阻、整流橋、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表。無感電阻組成網(wǎng)絡(luò)，其中每四個相等阻值的無感電阻組成一個電阻網(wǎng)絡(luò)來作為一個測量檔，且測量檔的大小與無感電阻阻值相同，例如，四個0.1Ω無感電阻組成的電阻網(wǎng)絡(luò)作為0.1Ω測量檔。當被測電機的定子電阻阻值不超過2.74Ω時，利用三個電阻網(wǎng)絡(luò)形成的測量檔(即0.1Ω檔、0.5Ω檔、2Ω檔)來測量，每檔內(nèi)的電阻通過空氣開關(guān)的不同方式組合(即S4、S3、S2、S1匹配)來實現(xiàn)。
在0.1Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)中，空氣開關(guān)S1一端與R1一端、R2一端相連接，另一端與0.1Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R4一端、S2一端相連，S2另一端與R3一端，out2相連，S3一端與R4另一端、S4一端相連，S3另一端與R2另一端相連，S4另一端與R3另一端、R1另一端、out1相連。
在0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)中，S5一端與R5一端、R6一端相連，S5另一端與S6一端、R8一端、0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端相連接，S6另一端與out4、R7一端相連，S7一端與R8另一端相連，S7另一端與R5另一端、R7另一端、out3相連，R6另一端與out5相連。
在2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)中，空氣開關(guān)S8一端與2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R12一端、S9一端相連接，S8另一端與R10一端、R9一端相連，S9另一端與輸出out7、R11一端相連接，S10一端與R12另一端、S11一端相連，S10另一端與R10另一端連接，S11另一端與R9另一端、R11另一端、輸出out6相連。
測量時，可以選擇不同的輸出(out1或out2)，再調(diào)節(jié)滑線變阻箱實現(xiàn)裝置內(nèi)電橋的平衡，然后根據(jù)公式(6)計算電感值。當定子電阻阻值超過2.74Ω時，實現(xiàn)裝置內(nèi)電橋的平衡則直接改用30Ω滑線變阻箱和1Ω微調(diào)變阻器。同時，為了計算和調(diào)節(jié)平衡方便，使R3和R4具有相同的溫度系數(shù)和阻值。由于不同電機定子電阻阻值不同，故采用多個電阻網(wǎng)絡(luò)分檔測量，每個電阻網(wǎng)絡(luò)測量一檔，各檔之間的切換通過換檔開關(guān)實現(xiàn)。在測試過程中，既有一決定直軸(測直軸參數(shù)時)或交軸(測交軸參數(shù)時)飽和的恒定直流電流I1，又有一考慮交叉飽和的交軸(測直軸參數(shù)時)或直軸(測交軸參數(shù)時)恒定直流電流I2，這些直流電流都可以隨意調(diào)節(jié)，因此，它能測得電機在任意工作狀況(任意交、直軸電流)下參數(shù)變化的規(guī)律，如圖12，圖13所示。
與原有的永磁電機電抗參數(shù)測試方法相比，本實用新型具有操作簡單、測量精度高、測試范圍大，適應(yīng)性強等優(yōu)點。同時，考慮飽和及交叉飽和因素，將電機與實際運行狀態(tài)很好的結(jié)合起來。


圖1是電壓積分法永磁電機電抗參數(shù)測試原理圖；圖2是測量交軸電抗參數(shù)時判斷電樞合成磁動勢軸線方向與轉(zhuǎn)子直軸重合的電樞連接圖；圖3是測量直軸電抗參數(shù)時判斷電樞合成磁動勢軸線方向與轉(zhuǎn)子直軸重合的電樞連接圖；圖4是本實用新型裝置結(jié)構(gòu)的主視圖；圖5是本實用新型裝置結(jié)構(gòu)的右視圖；圖6是本實用新型裝置結(jié)構(gòu)的左視圖；圖7是電阻網(wǎng)絡(luò)線路圖；圖8是電阻網(wǎng)絡(luò)分檔原理圖；圖9是測量直軸電抗參數(shù)時的線路接線圖；圖10是測量交軸電抗參數(shù)時的線路接線圖；圖11是表示測試方法的流程圖；圖12是計及交軸電流對直軸電抗參數(shù)影響后所測得某樣機的直軸電抗參數(shù)變化規(guī)律；圖13是計及直軸電流對交軸電抗參數(shù)影響后所測得某樣機的交軸電抗參數(shù)變化規(guī)律；其中，1為磁通計，2為直(或交)軸回路中電流表，3為微調(diào)滑線變阻器，4為直(或交)軸衰減回路中數(shù)字電壓表，5為2Ω檔開關(guān)，6為0.5Ω檔開關(guān)，7為0.1Ω檔開關(guān)，8為儀表供電開關(guān)，9為無感電阻接入端子，10為2Ω檔接線柱，11為0.5Ω檔接線柱，12為0.1Ω檔接線柱，13為選檔接線柱，14為回路開關(guān)，15為交(或直)軸衰減回路中電流表，16為直(或交)軸耦合回路中電流表，17為直(或交)軸回路中供電電源電壓表，18為滑線變阻箱，19為儀表供電電源插頭端，20為直(或交)軸回路電流輸入輸出端，21為交(或直)軸回路電流輸入輸出端，22為直(或交)軸回路三相可調(diào)電源輸入端，23為交(或直)軸回路三相可調(diào)電源輸入端，24為電源層。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。本實用新型裝置包括磁通計、積分器、無感電阻、整流橋、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表。
本實用新型裝置采用箱式結(jié)構(gòu)，如圖4～圖6所示。電阻網(wǎng)絡(luò)分檔原理圖如圖8所示，空氣開關(guān)S1一端與R1一端、R2一端相連接，另一端與0.1Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R4一端、S2一端相連，S2另一端與R3一端，out2相連，S3一端與R4另一端、S4一端相連，S3另一端與R2另一端相連，S4另一端與R3另一端、R1另一端、out1相連；S5一端與R5一端、R6一端相連，S5另一端與S6一端、R8一端、0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端相連接，S6另一端與out4、R7一端相連，S7一端與R8另一端相連，S7另一端與R5另一端、R7另一端、out3相連，R6另一端與out5相連；空氣開關(guān)S8一端與2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R12一端、S9一端相連接，S8另一端與R10一端、R9一端相連，S9另一端與輸出out7、R11一端相連接，S10一端與R12另一端、S11一端相連，S10另一端與R10另一端連接，S11另一端與R9另一端、R11另一端、輸出out6相連。其中微調(diào)滑線變阻器阻值為1Ω，電流為20A，滑線變阻箱阻值為30Ω，電流為10A。
測試時，根據(jù)被測電機的定子電阻值選擇無感電阻網(wǎng)絡(luò)測試檔及空氣開關(guān)，并將無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端與滑線變阻箱一端相連，同時將滑線變阻箱另一端與所選測試檔的無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端相連接。其中0.1Ω(0.5Ω、2Ω)檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)中，通過對空氣開關(guān)S4、S3、S2、S1的邏輯組合可以得到不同的輸出電阻值，詳見表1。
表1


注若x＝1，則outx表示為out1，依次類推。
例如電機定子直流電阻為0.18Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.1Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時將0.1Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out2與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機定子繞組，另一端接電源負極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S4S3S2S1)打到0001，即合上S1。
例如電機定子直流電阻為0.45Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時將0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out3與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機定子繞組，另一端接電源負極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S7S6S5)打到001，即合上S5。
例如電機定子直流電阻為0.62Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時將0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out4與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機定子繞組，另端接電源負極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S7S6S5)打到101，即合上S7、S5。
例如電機定子直流電阻為1.12Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時將0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out5與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機定子繞組，另一端接電源負極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S7S6S5)打到110，即合上S7、S6。
例如電機定子直流電阻為1.32Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時將2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out6與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機定子繞組，另一端接電源負極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S11S10S9S8)打到0110，即合上S10、S9。
例如電機定子直流電阻為2.13Ω，應(yīng)首先在選檔接線柱中選中2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)，然后將無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端子與滑線變阻箱一端相連接，同時將2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸出端子out7與滑線變阻箱另一端連接上(滑線變阻箱一端接被試電機定子繞組，另一端接電源負極)，最后將該檔空氣開關(guān)(S11S10S9S8)打到1001，即合上S11、S8。
測試過程流程圖如圖11所示。在測試永磁電機電抗參數(shù)時，首先是轉(zhuǎn)子直軸或交軸與電樞合成磁動勢軸線方向重合的判斷01。具體如下測試交軸電抗時，將被測永磁電機的B、C兩相電樞繞組串聯(lián)，同A相繞組分別接到檢流計的兩端，慢慢轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)子，直到檢流計指針在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子瞬間幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)為止，這時可認為接入的電樞繞組合成磁動勢方向與轉(zhuǎn)子直軸重合，如圖7所示；測試直軸電抗時，將被測永磁電機的B，C兩相電樞繞組分別接到檢流計的兩端，將A相繞組懸空。慢慢轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)子，直到檢流計指針在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子瞬間幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)為止，這時可認為接入的電樞繞組合成磁動勢方向與轉(zhuǎn)子直軸重合，如圖8所示。
在確定好轉(zhuǎn)子軸位置之后，根據(jù)被測電機定子電阻選擇變阻器的工作范圍后將線路連接好，如圖9、圖10所示，開關(guān)S動作之前處于閉合狀態(tài)02；接通電源，通入電流，調(diào)節(jié)滑線變阻箱使電壓表指示為零，觀察積分器數(shù)值是否變化03；若達到平衡，則按下積分器的復(fù)位鍵，斷開開關(guān)S，記錄此時積分器的讀數(shù)04；根據(jù)讀數(shù)計算對應(yīng)的電抗參數(shù)值05。
權(quán)利要求1.一種基于電壓積分法測試永磁電機電抗參數(shù)的裝置，包括數(shù)字磁通計、無感電阻、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表，其特征在于無感電阻組成網(wǎng)絡(luò)，每檔內(nèi)的電阻通過空氣開關(guān)的不同方式組合在0.1Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)中，空氣開關(guān)S1一端與R1一端、R2一端相連接，另一端與0.1Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R4一端、S2一端相連，S2另一端與R3一端，out2相連，S3一端與R4另一端、S4一端相連，S3另一端與R2另一端相連，S4另一端與R3另一端、R1另一端、out1相連；在0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)中，S5一端與R5一端、R6一端相連，S5另一端與S6一端、R8一端、0.5Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端相連接，S6另一端與out4、R7一端相連，S7一端與R8另一端相連，S7另一端與R5另一端、R7另一端、out3相連，R6另一端與out5相連；在2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)中，空氣開關(guān)S8一端與2Ω檔無感電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端、R12一端、S9一端相連接，S8另一端與R10一端、R9一端相連，S9另一端與輸出out7、R11一端相連接，S10一端與R12另一端、S11一端相連，S10另一端與R10另一端連接，S11另一端與R9另一端、R11另一端、輸出out6相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于電壓積分法測試永磁電機電抗參數(shù)的裝置，其特征在于所述電阻網(wǎng)絡(luò)由四個相等阻值的無感電阻組成作為一個測量檔，且測量檔的大小與無感電阻阻值相同。
專利摘要一種基于電壓積分法測試電機電抗參數(shù)的裝置，包括數(shù)字磁通計、無感電阻、整流橋、滑線變阻箱、空氣開關(guān)、電流表。無感電阻組成網(wǎng)絡(luò)，其中每四個相等阻值的無感電阻組成一個電阻網(wǎng)絡(luò)來作為一個測量檔，且測量檔的大小與無感電阻阻值相同，例如，四個0.1Ω無感電阻組成的電阻網(wǎng)絡(luò)作為0.1Ω測量檔。當被測電機的定子電阻阻值不超過2.74Ω時，利用三個電阻網(wǎng)絡(luò)形成的測量檔(即0.1Ω檔、0.5Ω檔、2Ω檔)來測量，每檔內(nèi)的電阻通過空氣開關(guān)的不同方式組合(即S4、S3、S2、S1匹配)來實現(xiàn)。本裝置具有操作簡單、測量精度高、測試范圍大，適應(yīng)性強等優(yōu)點。同時，考慮飽和及交叉飽和因素，將電機與實際運行狀態(tài)很好地結(jié)合起來。
文檔編號G01R31/06GK2831145SQ200520091050
公開日2006年10月25日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者唐任遠, 姜代維, 張立偉, 許雪峰 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)