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郭慶吉 杜靜秋 （哈爾濱工業(yè)大學(xué)）
引言
永磁直流電動機的特性測量在電機的基礎(chǔ)理論研究和生產(chǎn)實踐中占有重要的地位。隨著永磁直流電動機品種的增加，性能指標(biāo)要求的提高，測量技術(shù)向著快速、準(zhǔn)確及智能化測量方向發(fā)展。EM-MCS-51型永磁直流電動機微機測試儀正是適應(yīng)這種要求麗研制成功的，現(xiàn)已交付使用。
電機測試技術(shù)的發(fā)展與電機工業(yè)的發(fā)展是密切相關(guān)的，在七十年代以前，電機測試方法多采用傳統(tǒng)的測試方法，即采用指針式儀表進行手工測試，這類儀表結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，．經(jīng)久耐用，造價低廉，但它的靈敏度偏低，精度較差，鼠功能單一，只適用一些要求不高的測試場合，不能滿足高精度的要求。七十年代后，隨著電子計算機的高速發(fā)展，特別是微型機的出現(xiàn)，電機測試技術(shù)向自動化和高精度方向發(fā)展，手工的電機測試方法正在逐漸被微機測試所取代，微機測試不僅減少了工作量，使測試工作簡單化、自動化和高精度，而且能夠完成手工測試無法完成的工作。
本支根據(jù)汽車用永磁直流電動機的特點，介紹該測試儀的工作原理、主要功能，并與手工測試結(jié)果進行比較。永磁直流電動機特性的測試主要有
l測試儀的工作原理
永磁直流電動機特性的測試關(guān)鍵是式(1)中各參數(shù)的測量，其中電壓、電流、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩是基本參數(shù)，麗其余三個參數(shù)可通過計算得到。
1.1電樞電流的測量
采用的方法是將一小阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻串入被測電路中，然后測量其上的電壓。對于這一毫伏級電壓降的測量，舍棄了以往用傳感器或變換器將其轉(zhuǎn)換成與其成正比的0～5V直流電壓，然后再用A／D轉(zhuǎn)換器測量的方法，而是用一種特殊的A／D轉(zhuǎn)換器MC14433直接測量這一電壓，這樣做的優(yōu)點是硬件投資少，避開測量精度受傳感器精度限制的弊端。
1.2電棲端電壓的測量
采用分壓電阻將其變換為可以用A／D轉(zhuǎn)換器測量的電壓后，再進行測量。汽車用永磁直流電動機的微機測試
13轉(zhuǎn)矩的測量
配用了磁滯測功機該測功機轉(zhuǎn)子為磁滯空心杯結(jié)構(gòu)，慣量小、轉(zhuǎn)子無繞組、無電刷和滑環(huán)、壽命長、整機靈敏度高。當(dāng)磁滯制動器的空心杯由被測電機帶動旋轉(zhuǎn)時，在制動器被激磁后，空心杯內(nèi)外氣隙的磁場對空心杯轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，這一轉(zhuǎn)矩使內(nèi)外定子受反轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，且正比于這一偏轉(zhuǎn)角的正弦函數(shù)這樣用正弦旋轉(zhuǎn)變壓器來測這一偏轉(zhuǎn)角，就測得被測的轉(zhuǎn)矩，可表示為
1.4轉(zhuǎn)速的測量
采用數(shù)字測速中的測頻法，即在給定標(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)測得旋轉(zhuǎn)的角度來表示速度的方法。在測功機轉(zhuǎn)軸上裝有沿周圍有60個槽孔的光柵盤，光柵盤和光源及光敏三極管一起組成測速
傳感器。當(dāng)測功機轉(zhuǎn)子由被測電機帶動后，光柵盤同步旋豫傳感器發(fā)出每轉(zhuǎn)60個脈沖的電信號。在本測試儀中，用CPU產(chǎn)生軟件延時，獲得基準(zhǔn)時間，用CPU內(nèi)部定時器／計數(shù)器計在基準(zhǔn)時間內(nèi)傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)，此脈沖數(shù)正比于電機的轉(zhuǎn)速，通過CPU計算就可得到電機的轉(zhuǎn)速。
1.5輸入功率、輸出功率和效率的測量
可通過CPU的計算得到，其計算公式為
通過比較，選擇了MCS-51系列中的8031作為本測試儀的微處理器它具有集成度高、速度快、功能強、結(jié)構(gòu)簡J取易于擴展、可靠性高和性能價格比高等優(yōu)點。它主要完成
a.數(shù)據(jù)的采集及處理；
b．產(chǎn)生測速基準(zhǔn)時間
c．鍵盤及打印機的管理＆
d監(jiān)視測試程序的執(zhí)行；
e．程序控制。
測試儀的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。測試儀的硬件系統(tǒng)構(gòu)成主要有
a微機單元(CPU&B1、8KBEPROM、1／2KBRAM、鍵盤、數(shù)碼管顯示器、A／D轉(zhuǎn)換器GP-16智能微型打印機及WD-4微機穩(wěn)壓電源；
b．轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速傳感器；
c．電壓、電流的取樣電路。
本測試儀內(nèi)含8KB的測試軟件，在這些預(yù)先編制好的程序管理控制下，完成永磁直流電動機的特性測量。對于軟件的設(shè)計，將其分為主程序軟件和中斷服務(wù)子程序軟件兩大部分
主程序軟件包抵
·初始化程序
·轉(zhuǎn)速檢測顯示程序
·轉(zhuǎn)矩檢測顯示程序
·電流檢測顯示程序一電壓檢測顯示程序——記錄程序
中斷服務(wù)乎程序軟件包括——數(shù)字鍵中
圖2.圖3、圖4和圖5分別給出了主程序軟件框圖，1s轉(zhuǎn)速檢測顯示程序框甌轉(zhuǎn)檢測顯示程序框圖和打印中斷服務(wù)子程序框圖。
3測試結(jié)果
一臺60W空調(diào)器用永磁直流電動機的實際測量，并與手工測試結(jié)果進行了比較，兩者數(shù)據(jù)基本相符。表1給出了60W電機的手工測試數(shù)據(jù)。表2給出了60W電機微機測試數(shù)據(jù)，圖6給出了60W電機微機測試打印出的特性曲線
最后，對電壓、電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進行了測試誤差分析，其結(jié)果如下
電流量程10A時，其****相對誤差為百分之0.3。
電流量程7.5A時，其****相對誤差為百分之0.3。
電流量程1.5A時，其****相對誤差為百分之0.3
電壓量程60V時，其****相對誤差為百分之0.2。
轉(zhuǎn)矩量程20kg．cm時，其****相對誤差為百分之0.55。
轉(zhuǎn)速量程1500r／min時，其****相對誤差為百分之0.007。
參考文獻
1何秀偉．電機測試技術(shù)，機械工業(yè)出版社，1985
2陳忠，許上明，微特電機測試技術(shù)．上海科學(xué)出版社，1985
3涂時亮等．單片微機軟件設(shè)計技術(shù)．科學(xué)技術(shù)文獻出版社，1987
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