[發(fā)明專利]一種非接觸式電機(jī)功率損耗測量裝置及方法

在審

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• 申請日: 2015-05-21
• 公開（公告）號: CN104819794A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建暉;張立;朱厚耀;周鑒潮;越沛宏;陳東;黃梓航
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號: G01L3/24
• 分類號: G01L3/24
• 代理公司: 廣州凱東知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44259
• 代理人: 羅丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非接觸式電機(jī)功率損耗測量裝置及方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代飛速發(fā)展的企業(yè)生產(chǎn)時代，人們對生產(chǎn)效率有著越來越高的要求，不但要求高效的機(jī)械設(shè)備外，同時也要求可以實時對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控測量，便于對生產(chǎn)過程的實時控制，從而使生產(chǎn)更高效。把電機(jī)投入生產(chǎn)當(dāng)中時，對電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率等參數(shù)的實時監(jiān)控對提高生產(chǎn)效率有著重要作用。

首先，在以往的技術(shù)里，測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率等參數(shù)，通常使用的方法是要使電機(jī)在停止生產(chǎn)的狀態(tài)下，分別通過轉(zhuǎn)速測量裝置、轉(zhuǎn)矩測量裝置、測功機(jī)測出相關(guān)的參數(shù)。這種方法不能使用在電機(jī)正常帶負(fù)載生產(chǎn)工作過程中，這樣就在很大程度上降低了生產(chǎn)的效率。不但如此，對于不便于卸裝的大型生產(chǎn)設(shè)備，采用上述方法不但有耗費(fèi)人力物力，操作性差的特點，而且極有可能會損害生產(chǎn)設(shè)備，降低了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。從生產(chǎn)效益來看，這種方法是不可行的。

再次，監(jiān)控技術(shù)是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)生產(chǎn)中只對機(jī)械設(shè)備符合生產(chǎn)要求，忽略了對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控和控制的模式已不再適用。傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，往往會出現(xiàn)大功率電機(jī)拖動小負(fù)載的狀況，大大提高了生產(chǎn)成本，而且電機(jī)長時間工作在欠載狀況下，降低了生產(chǎn)效率。因此，對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的必然要求。而要實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，就必須有一套良好的由上位機(jī)與下位機(jī)組成的實時監(jiān)控系統(tǒng)，測量裝置通過測量電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，再傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示，從而達(dá)到實時監(jiān)控的目的。這樣便可以根據(jù)生產(chǎn)要求優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，使效益最大化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種非接觸式電機(jī)功率損耗測量裝置及方法，通過測量電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，再傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示，從而達(dá)到實時監(jiān)控的目的。為了達(dá)到上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種非接觸式電機(jī)功率損耗測量裝置，包括：

轉(zhuǎn)速測量裝置，用于在電機(jī)運(yùn)行期間測量齒輪的齒數(shù)，并轉(zhuǎn)換成TTL信號，再經(jīng)處理后獲得轉(zhuǎn)速量；

扭矩測量裝置，用于在電機(jī)運(yùn)行期間測量主軸旋轉(zhuǎn)角度，并轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行放大和濾波，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行調(diào)整，從而獲得扭矩數(shù)字量；

定子電壓電流測量裝置，用于檢測所述電機(jī)運(yùn)行期間輸入端的輸入電壓、輸入電流和有功功率；

控制器，所述控制器與所述轉(zhuǎn)速測量裝置及所述連接定子電壓電流測量裝置，并通過無線模塊與所述扭矩測量裝置連接；

監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置與所述控制器連接，對轉(zhuǎn)速量、扭矩數(shù)字量、輸入電壓、輸入電流、有功功率、功率因素、輸入功率、輸出功率、功率損耗及轉(zhuǎn)速差進(jìn)行實時顯示，并根據(jù)事先決定的控制策略形成輸出，直接作用于生產(chǎn)過程。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)速測量裝置包括相連接的光電傳感器和微型處理器，其中所述光電傳感器對運(yùn)轉(zhuǎn)過程中驅(qū)動電機(jī)的齒數(shù)測量以獲得TTL信號，所述微型處理器用于將所述TTL信號處理獲得轉(zhuǎn)速量。

優(yōu)選的，所述扭矩測量裝置包括依次連接的彈性軸、測量電橋、放大濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，且彈性軸與電機(jī)主軸連接，當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化，應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓ㄟ^對微弱的電信號進(jìn)行放大和濾波，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行調(diào)整，從而實現(xiàn)實時扭矩測量。

優(yōu)選的，所述無線模塊第一偽碼器、無線發(fā)射端、無線接收端以及第二偽碼器，其中所述第一偽碼器將所述扭矩測量裝置輸入的扭矩數(shù)字量進(jìn)行整理加密處理，使之為加密信號，無線發(fā)射端將加密信號高頻調(diào)整后發(fā)出，無線接收端接收加密信號后，輸入至第二偽碼器進(jìn)行解碼處理，解碼得到的信號再送到所述控制器，并最終在所述監(jiān)控裝置顯示。

優(yōu)選的，所述定子電壓電流測量裝置包括與電機(jī)輸入端電連接的電壓電流互感器，以及用于測量有功功率的功率表。

一種非接觸式電機(jī)功率損耗測量方法，包括以下步驟：

對運(yùn)轉(zhuǎn)過程中驅(qū)動電機(jī)的齒數(shù)測量以獲得TTL信號，將所述TTL信號處理獲得轉(zhuǎn)速量；

采用傳遞法將被測轉(zhuǎn)矩傳遞到彈性元件上，根據(jù)彈性元件物理參數(shù)的變化來測量轉(zhuǎn)矩從而獲得扭矩數(shù)字量；

在電機(jī)輸入端通過電壓電流互感獲得輸入電壓、輸入電流，并測量有功功率；

對轉(zhuǎn)速量、扭矩數(shù)字量、輸入電壓、輸入電流和有功功率進(jìn)行計算，獲得功率因素、輸入功率、輸出功率、功率損耗及轉(zhuǎn)速差；

將轉(zhuǎn)速量、扭矩數(shù)字量、輸入電壓、輸入電流、有功功率以及功率因素、輸入功率、輸出功率、功率損耗及轉(zhuǎn)速差實時顯示。

優(yōu)選的，還包括以下步驟：