高精度單相電機斷開轉速自動測試儀
劉志珍（西安交通大學710049）
1 引 言
單相電機斷開轉速被國家標準列為出廠試驗必備項目，該項性能達不到要求將嚴重影響起動繞組的壽命，最終導致電機燒毀，造成直接經濟損失。目前廠家測量單相電容起動離心開關斷開轉速的方法主要有兩種：一種是記錄儀法，該法只能從曲線上大致估算斷開轉速的范圍，誤差達200～300r/min，甚至更高；另一種是原動機拖動法，此法可用轉速表讀出斷開轉速的實測值，誤差較小，但原動機和被試電機之間需機械聯軸，這是一項即費時又麻煩的工作，故此法僅局限于實驗室非批量檢驗使用，無法應用于生產企業出廠試驗大批量快速檢測，因此有必要研制一種精度較高自為快速測試斷開轉速的儀器。
上海電器科學研究所于1990年底研制了單相電機斷開轉速測量儀，通過檢測與轉速成正比的電壓信號，經峰值采樣，模數轉換，顯示電機斷開轉速與同步轉速的百分比，該儀器的測量精度為土百分之5。文獻2只對微機測試瞬時轉速進行了討論，提出了一些方法，但并未提及斷開轉速具體的測量精度及范圍。本文介紹的測量儀具有測量精度高、時間短、自動化程度高等優點。
2原理
原動機拖動法之所以比較準確，是因為它做到被試電機緩慢升速，而它之所以無法用于批量檢驗，是因為它需要聯軸。而本測量儀應用交流調速技術，控制被試電機轉速做到均勻緩慢升速，同時又省去機械聯軸，在離心開關斷開瞬間給出突變信號，記錄此時的轉速，即斷開轉速。
采用vvvf交流調速技術實現被試電機均勻緩慢升速，逆變器輸出的電源頻率與電機轉速成正比關系，這樣利用單片機跟蹤頻率變化，采樣處理電路在離心開關斷開時給出突變信號，引發單片機產生中斷，記錄此瞬間的頻率值，然后通過換算得出轉速值，發送顯示，超差時報警，這樣巧妙地省去了轉速表及操作，使自動化程序再一步得到提高。當然，該測試儀仍備有外接轉速表功能，以備用戶選用，其電路框圖如圖1所示。
3技術特征
單相電機斷開轉速自動測試儀把速度控制與速度測試溶于一體。在調速的同時測速，并且速度控制與速度測量都實現了自動化、智能化。
3.1選取日本富士e7s逆變器作核心調速器件，實現高精度控制及調速過程自動化
e7s系統逆變器，其頻率輸出精度可高達±百分之0.01，頻率范圍為0～400hz，可以任意設定線性加速時間，并有完善的端子控制功能，且具有體積小的顯著優點。因此選用e7s逆變器保證了儀器的測量精度及操作的自動化。
3.2選取8031單片機作為控制與測量的核心部件，使儀器智能化
考慮到儀器要實現控制與測量雙重功能，故選擇8031單片機作為核心電路部件，這樣即能實現與e7s逆變器的方便接口，又能保證儀表的自動測量功能及快速響應能力。另外，儀器還具有鍵盤輸入，數顯輸出功能，使儀器具備智能化特征。
3.3 斷開信號采樣電路選用霍爾元件，使采樣快速準確
選取霍爾效應電流傳感器模塊作為斷開信號采樣電路核心元件，采樣快速準確。用e7s逆變器控制被試電機運轉時，繞組中的電流實際上是pwm脈寬調制波，為了取得離心開關斷開時電流突變信號并能為8031識別，使用霍爾效應電流傳感器作電流量到模擬量之間的轉換器速度為ns級，模擬信號量經整流再經過比較，變換為開關量可以直接向8031單片機申請中斷。采樣電路框圖見圖1中虛線內部分。
3.4實時測量，計算處理軟件化
因采用了8031單片機，實時測量及計算處理全部軟件化，單片機上電復位后，進行初始化處理。初始化完成后，等待鍵盤輸入電機極數數據，一旦逆變器的加速開關閉合，隨即轉入imin延時程序，在這期間若某時刻離心開關斷開，那么中斷信號立即引發單片機外部中斷，測量該時刻的逆變器輸出頻率之后返回主程序，進行一系列計算處理，imin延時結束后，單片機發送顯示數據，若超差則報警指示，這樣就實現了整個控制過程及測量計算實時軟件化。
3.5 多處采取抗干擾措施
為提高儀器的抗干擾能力，增加可靠性，采取一系列抗干擾措施，硬件方面8031單片機的復位采用上電復位電路。軟件方面，為提高8031各端口對外部信號的準確性識別，程序中多處采取軟件濾波措施， |
