[實(shí)用新型]三相異步電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與功率因數(shù)測(cè)量用數(shù)據(jù)采集電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520970455.6
• 申請(qǐng)日: 2015-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205176128U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹現(xiàn)剛;殷玉萍;楊明;靳子浩;任曉夢(mèng);張澤鴻;董明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R21/06
• 分類(lèi)號(hào): G01R21/06;G01L3/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專(zhuān)利事務(wù)所 61213
• 代理人: 李艷春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于機(jī)械量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相異步電機(jī)負(fù)載 轉(zhuǎn)矩與功率因數(shù)測(cè)量用數(shù)據(jù)采集電路。

背景技術(shù)

負(fù)載轉(zhuǎn)矩是旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械的重要工作參數(shù)，并已經(jīng)成為機(jī)械量測(cè)量中一 個(gè)重要組成部分。而且在機(jī)械系統(tǒng)中出現(xiàn)的振動(dòng)，干擾等不正常行為都可以 通過(guò)電機(jī)輸出軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化體現(xiàn)出來(lái)。比如齒輪嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的震 動(dòng)會(huì)以固定頻率影響電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化。因此若能準(zhǔn)確、可靠、方便地測(cè) 出電機(jī)實(shí)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩值，這將有利于對(duì)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障 分析。

目前，測(cè)量負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方式是利用測(cè)量輸出軸的機(jī)械變形來(lái)測(cè)量輸出軸 的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，其所需要的設(shè)備傳感器安裝方式復(fù)雜，對(duì)安裝空間和操作人員 的要求較高。在煤礦綜采工作面對(duì)采煤機(jī)滾筒進(jìn)行轉(zhuǎn)矩監(jiān)控時(shí)，沒(méi)有足夠的 空間將采用機(jī)械方法的扭矩測(cè)量設(shè)備安裝上去。以MG100-TP型單滾筒采煤機(jī) 為例，其滾筒直徑540mm，切割速度2.96m/min，需選用10kN.m的扭矩傳感 器，其安裝長(zhǎng)度大概為0.7m，對(duì)滾筒軸設(shè)計(jì)影響較大。因此，只能在采煤機(jī) 設(shè)計(jì)時(shí)留有足夠的空間，這樣就加大了設(shè)計(jì)難度。

另外，現(xiàn)有技術(shù)中，三相異步電機(jī)功率因數(shù)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的測(cè)量也是各自 由獨(dú)立的裝置測(cè)量的，集成度低，且缺乏電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠性高、測(cè) 量精度高的功率因數(shù)測(cè)量裝置。

為了解決以上問(wèn)題，有人提出了通過(guò)檢測(cè)三相異步電機(jī)的輸入相電流和相電壓，來(lái)通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算測(cè)量三相異步電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩及功率因數(shù)的方法，具體地，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算方法為：首先，根據(jù)公式和公式計(jì)算得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓分量u_α和電壓分量u_β，并根據(jù)公式和公式計(jì)算得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電流分量i_α和電流分量i_β，其中，u_A為三相異步電機(jī)的A相輸入電壓，u_B為三相異步電機(jī)的B相輸入電壓，u_C為三相異步電機(jī)的C相輸入電壓，i_A為三相異步電機(jī)的A相輸入電流，i_B為三相異步電機(jī)的B相輸入電流，i_C為三相異步電機(jī)的C相輸入電流，然后，根據(jù)公式M_em＝n_p[i_β∫(u_α-R_si_α)dt-i_α∫(u_β-R_si_β)dt]計(jì)算得到電磁轉(zhuǎn)矩M_em，其中，R_s為三相異步電機(jī)定子的電阻，n_p為三相異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)，t為時(shí)間，最后，根據(jù)公式M＝M_em-M₀計(jì)算得到三相異步電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩M，其中，M₀為空載轉(zhuǎn)矩；功率因數(shù)的計(jì)算方法為：根據(jù)公式計(jì)算得到角度φ_A，再根據(jù)公式cosθ_A＝cos(90°-φ_A)計(jì)算得到三相異步電機(jī)的A相功率因數(shù)cosθ_A；根據(jù)公式計(jì)算得到角度φ_B，再根據(jù)公式cosθ_B＝cos(90°-φ_B)計(jì)算得到三相異步電機(jī)的B相功率因數(shù)cosθ_B；根據(jù)公式計(jì)算得到角度φ_C，再根據(jù)公式cosθ_C＝cos(90°-φ_C)計(jì)算得到三相異步電機(jī)的C相功率因數(shù)cosθ_C，其中，T為對(duì)u_A、u_B、u_C、i_A、i_B和i_C進(jìn)行周期性檢測(cè)的檢測(cè)周期，τ_A為A相輸入電壓u_A與A相輸入電流i_A過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差，τ_B為B相輸入電壓u_B與B相輸入電流i_B過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差，τ_C為C相輸入電壓u_C與C相輸入電流i_C過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差。但是，現(xiàn)有技術(shù)中還缺乏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、實(shí)現(xiàn)方便且成本低、使用操作方便、工作可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)、使用效果好的三相異步電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與功率因數(shù)測(cè)量用數(shù)據(jù)采集電路。