專利名稱：電機(jī)繞組溫升測試系統(tǒng)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本系統(tǒng)涉及一種電動機(jī)的溫升測量裝置及其測量方法，尤其涉及一種車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的電動機(jī)。
背景技術(shù)：
溫升是車用電機(jī)的一項重要性能技術(shù)指標(biāo)，大部分車用電動機(jī)性能的下降和損壞都是由電機(jī)的過熱引起的。因為牽引電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，同時產(chǎn)生鐵損、銅損、雜散損耗、勵磁損耗等導(dǎo)致電機(jī)溫度升高，因而其中繞組絕緣材料的好壞決定著電動機(jī)性能和精度的優(yōu)劣，甚至決定著電機(jī)的使用期限，而溫度又是決定絕緣材料壽命的關(guān)鍵因素。所以，對電機(jī)繞組溫升的檢測是電機(jī)測試必不可少的一項工。傳統(tǒng)的直流電機(jī)溫升試驗是在額定功率或銘牌電流、電壓和額定轉(zhuǎn)速下用直接負(fù)載法進(jìn)行，通常采用回饋法。參見圖4所示，為現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)溫升試驗裝置圖。所述直流電機(jī)溫升試驗裝置包括第一直流電機(jī)101、第二直流電機(jī)102、同軸連接器103以及線路電源104。第一直流電機(jī)101和第二直流電機(jī)102并聯(lián)在線路電源104的兩端。第一直流電機(jī)101與第二直流電機(jī)102通過同軸連接器103進(jìn)行同軸連接，由此實(shí)現(xiàn)兩臺直流電機(jī)機(jī)械上和電氣上的相互連接。將第一直流電機(jī)101作為電動機(jī)運(yùn)行，由第一直流電機(jī)101通過同軸連接器103 帶動第二直流電機(jī)102旋轉(zhuǎn)，使第二直流電機(jī)102工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。第二直流電機(jī)102 發(fā)出的電回饋至兩臺直流電機(jī)共同連接的母線上，用以帶動第一直流電機(jī)101工作。將被試電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速值都調(diào)至其額定值，便可進(jìn)行溫升試驗。這種實(shí)驗裝置在理想情況下，第二直流電機(jī)102發(fā)出的電能和第一直流電機(jī)101消耗的電能相等，但實(shí)際中，直流電機(jī)運(yùn)行過程中會有損耗，溫升試驗時需要對這部分損耗進(jìn)行補(bǔ)償，在圖I所示的直流電機(jī)溫升試驗裝置中，電能補(bǔ)償是由線路電源104或升壓機(jī)完成的?，F(xiàn)有技術(shù)中的直流電機(jī)溫升試驗裝置，在對直流電機(jī)進(jìn)行溫升試驗時，需要有一臺與被試直流電機(jī)規(guī)格相匹配的直流電機(jī)作為陪同電機(jī)。但是，在對小批量生產(chǎn)的大型電機(jī)進(jìn)行溫升試驗時，很難有合適的電機(jī)作為陪同電機(jī)，致使電機(jī)溫升試驗實(shí)現(xiàn)較困難。參見圖5所示，為另一種現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)溫升實(shí)驗裝置圖。在該裝置中，整流器203、PWM斬波器204和濾波器202依次串聯(lián)連接在交流電源輸入端和被試電機(jī)之間，所述直流濾波電容器201連接在所述整流器203的輸出端之間；所述控制單元205由正弦波發(fā)生器6、三角波發(fā)生器207、第一疊加器208、第二疊加器209和 PWM信號發(fā)生器210構(gòu)成，所述正弦波發(fā)生器206的兩個輸入端分別與頻率輸入端和幅值輸入端相連，該正弦波發(fā)生器206的輸出端和直流平均電壓給定值輸入端與第一疊加器208 的兩個輸入端相連，第一疊加器208的輸出端與第二疊加器209的調(diào)制信號輸入端相連,第二疊加器209的載波輸入端與三角波發(fā)生器207的三角波輸出端相連；第二疊加器209的輸出端與PWM信號發(fā)生器210的輸入端相連,該P(yáng)WM信號發(fā)生器210的控制脈沖輸出端與 PWM斬波器204的脈沖控制輸入端對應(yīng)相連。然而，該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。另外，目前通用的其它電機(jī)溫升的檢測方法很多，而現(xiàn)在常用的方法是電阻法，熱電偶法，或者紅外測溫裝置。紅外測溫簡單，但是測試粗略，并受到周圍的環(huán)境和發(fā)熱部件的影響較大，同時對電機(jī)內(nèi)部溫升狀況不易檢測，熱電偶法可以準(zhǔn)確測試?yán)@組某一點(diǎn)的溫度，單不能反映繞組溫升的整體情況；而電阻法主要是通過測量其繞組的冷、熱態(tài)電阻變化，并利用相關(guān)公式，能較為客觀地反映電機(jī)繞組的平均溫升狀況。傳統(tǒng)的電阻法是待電源斷電后，再手動切換到測試儀上，這樣一來形成了延時，導(dǎo)致繞組放熱降溫，最終測試結(jié)果不準(zhǔn)確，而且自動化程度很低，人為的工作量很大；而普通電橋法和現(xiàn)有的專用測量設(shè)備在測試溫升時普遍存在著自動化程度低、功能不甚完善、工作量大、而且精度也難以達(dá)到要求等缺陷。實(shí)驗室對車用電機(jī)的溫升測試是在運(yùn)行一個小時以后，直接斷電，人工對電機(jī)的內(nèi)阻進(jìn)行測量，然后在通過數(shù)據(jù)的擬合，來得到車用電機(jī)的溫升限值。這種方法并沒有對電機(jī)的溫升平衡進(jìn)行檢測，待測量電機(jī)繞組溫升時，會對測量的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。如果電機(jī)沒有達(dá)到溫升的平衡，就開始對其進(jìn)行測量，那么就會對電機(jī)溫升的測量結(jié)果不準(zhǔn)確，會使溫升偏小。如果電機(jī)溫升平衡已經(jīng)達(dá)到，而電機(jī)運(yùn)行的時間過長，那么就會浪費(fèi)實(shí)驗設(shè)備，無用的試驗時間增長，使其經(jīng)濟(jì)效益下降。

發(fā)明內(nèi)容
本系統(tǒng)需要解決的問題在于，針對現(xiàn)有電阻法測試結(jié)果不準(zhǔn)確以及測試裝置復(fù)雜、難以實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)，以及人工強(qiáng)度大、自動化和集成化水平低等不足，提出的一種用車用電機(jī)測試試驗臺的電機(jī)溫升測試系統(tǒng)，與原來的試驗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一定的集成。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種電機(jī)繞組溫升測試系統(tǒng)，所述電機(jī)為三相交流電機(jī)，包括兩個斷路器，其分別與所述三相交流電機(jī)與控制器之間的三相電路中的任意兩相電路連接；放電電路，其包括放電電阻，與上述具有斷路器的兩相電路連接；電機(jī)繞組電阻測量電路，其用于測量具有斷路器的兩相電路的電阻阻值；溫度測量裝置，其用于測量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口的溫度；以及控制器，其用于接收溫度測量裝置的信號，并控制所述斷路器、放電電路和測量電路。優(yōu)選的，還包括電流測量裝置，其與控制器相連接，用于測量所述電機(jī)驅(qū)動的所述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電的電流。優(yōu)選的，所述溫度測量裝置包括兩個溫度傳感器，其分別測量冷卻水的進(jìn)出水口的溫度，當(dāng)所述測量裝置測得的進(jìn)出水口的溫度相同時，所述控制器向所述電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令。優(yōu)選的，所述電機(jī)繞組測量電路包括衡流直流源和繼電器開關(guān)，其設(shè)置在所述具有斷路器的兩相電路之間，當(dāng)所述控制器向電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令后，所述電壓測量裝置測得的電流信號為O時,控制器向所述繼電器開關(guān)發(fā)出閉合信號。優(yōu)選的，所述衡流直流源的電流為5A。本發(fā)明還提供一種電機(jī)繞組溫升測試系統(tǒng)的測試方法，所述測試系統(tǒng)包括放電電路，其具有放電開關(guān)；電機(jī)繞組電阻測量電路，其具有測量開關(guān)；溫度測量裝置，其用于測 量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口的溫度；所述測試方法包括如下步驟(1)當(dāng)所述進(jìn)出水口溫度相同時，向電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令；(2)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為0時，閉合放電開關(guān)，消除電機(jī)繞組殘余電壓；(3)測量電機(jī)繞組殘余電壓，當(dāng)殘余電壓為0時，斷開放電開關(guān)；(4)閉合測量開關(guān)，通過電機(jī)繞組測量電路測量電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后不同時刻的電機(jī) 繞組電阻值；(5)根據(jù)不同時刻電機(jī)繞組的電阻值以及電機(jī)繞組冷態(tài)溫度和電阻值，計算電機(jī) 繞組的溫升。優(yōu)選的，在上述步驟⑴前，測量停機(jī)狀態(tài)下電機(jī)繞組的冷態(tài)溫度和電阻值，測量 完成后，向電機(jī)發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)指令；優(yōu)選的，步驟(3)中，通過測量所述電機(jī)驅(qū)動的所述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電的電 流來確定電機(jī)轉(zhuǎn)速是否為0。優(yōu)選的，步驟(5)中，通過推算電機(jī)停機(jī)時刻繞組的電阻值，根據(jù)電阻阻值隨溫度 變化的特性來確定電機(jī)停機(jī)時刻的溫度，進(jìn)而確定電機(jī)繞組的溫升。優(yōu)選的，電機(jī)停機(jī)時刻繞組的電阻值根據(jù)如下公式計算
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)繞組溫升測試系統(tǒng)，所述電機(jī)為三相交流電機(jī)，包括兩個斷路器，其分別與所述三相交流電機(jī)與控制器之間的三相電路中的任意兩相電路連接；放電電路，其包括放電電阻，與上述具有斷路器的兩相電路連接；電機(jī)繞組電阻測量電路，其用于測量具有斷路器的兩相電路的電阻阻值；溫度測量裝置，其用于測量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口的溫度； 以及控制器，其用于接收溫度測量裝置的信號，并控制所述斷路器、放電電路和測量電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括電流測量裝置，其與控制器相連接，用于測量所述電機(jī)驅(qū)動的所述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度測量裝置包括兩個溫度傳感器，其分別測量冷卻水的進(jìn)出水口的溫度，當(dāng)所述測量裝置測得的進(jìn)出水口的溫度相同時，所述控制器向所述電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)繞組測量電路包括恒流直流源和繼電器開關(guān)，其設(shè)置在所述具有斷路器的兩相電路之間，當(dāng)所述控制器向電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令后，所述電壓測量裝置測得的電流信號為O時，控制器向所述繼電器開關(guān)發(fā)出閉合信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述恒流直流源的電流為5A。
6.一種電機(jī)繞組溫升測試系統(tǒng)的測試方法，所述測試系統(tǒng)包括放電電路，其具有放電開關(guān)；電機(jī)繞組電阻測量電路，其具有測量開關(guān)；溫度測量裝置，其用于測量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口的溫度；所述測試方法包括如下步驟(1)當(dāng)所述進(jìn)出水口溫度相同時，向電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令；(2)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為O時，閉合放電開關(guān)，消除電機(jī)繞組殘余電壓；(3)測量電機(jī)繞組殘余電壓，當(dāng)殘余電壓為O時，斷開所述放電開關(guān)；(4)閉合所述測量開關(guān)，通過電機(jī)繞組測量電路測量電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后不同時刻的電機(jī)繞組電阻值；(5)根據(jù)不同時刻電機(jī)繞組的電阻值以及電機(jī)繞組冷態(tài)溫度和電阻值，計算電機(jī)繞組的溫升。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試方法，其特征在于在上述步驟(I)前，測量停機(jī)狀態(tài)下電機(jī)繞組的冷態(tài)溫度和電阻值，測量完成后，向電機(jī)發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)指令。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的測試方法，其特征在于步驟(3)中，通過測量所述電機(jī)驅(qū)動的所述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電的電流來確定電機(jī)轉(zhuǎn)速是否為O。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的測試方法，其特征在于步驟(5)中，通過推算電機(jī)停機(jī)時刻繞組的電阻值，根據(jù)電阻阻值隨溫度變化的特性來確定電機(jī)停機(jī)時刻的溫度，進(jìn)而確定電機(jī)繞組的溫升。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的測試方法，其特征在于電機(jī)停機(jī)時刻繞組的電阻值根據(jù)如下公式計算
全文摘要
本發(fā)明提供一種三相交流電機(jī)繞組溫升測試系統(tǒng)，包括斷路器、放電電路、溫度測量裝置和電機(jī)繞組電阻測量電路，該測量電路用于測量具有斷路器的兩相電路的電阻阻值；溫度測量裝置用于測量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口的溫度；還包括電流測量裝置，其與控制器相連接，用于測量所述電機(jī)驅(qū)動的所述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電的電流，以及控制器，其用于接收溫度測量裝置的信號，并控制所述斷路器、放電電路和測量電路。本發(fā)明的測試裝置具有成本低、測試精度高、測試方法簡單高效的特點(diǎn)。
文檔編號G01R31/34GK102590747SQ20121005388
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者宋強(qiáng) 申請人:北京理工大學(xué)