基于虚拟仪器的异步电机性能测试系统的研制

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1、1绪论1绪论1.1课题研究的目的及意义电机是根据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种装置,它的主要作用是通过产生驱动转矩为各种机械提供动力，电机不仅应用于工业、农业和交通运输业，而且在日[1]常生活中也起到了重要作用。近年来，随着科学技术的不断提升，各行业对电机的需[2]求量也不断增加，同时对电机的性能和质量也提出了较高的要求。为了对电机的各种非电量及电量性能指标进行测评，研发了各类电机测试系统，来实现对电机的机械及电气性能的测量。通过分析测试数据，并根据相应的指标进一步判定产品的性能优劣，从而来改进电机的相关生产工艺或者来判定待修电机的故障类型以此进行电机的维修，通过电机测试检验

2、，在很大的程度上可以反映被测电机的相关性能参数，通过对这些参数数据的分析，可以了解被测产品是否达到设计要求、质量的优劣[3]以及进一步改进提供了目标和方向。因此，电机性能测试系统在工业动力生产与维修领域中起到了至关重要的作用。由于电机性能测试技术的不断提升，虚拟仪器技术逐渐展现出了强大的先进性与生命力，计算机技术与虚拟仪器技术的相结合也使当代工业社会在各个领域中发生了巨大[4]的变化。那么如何采用现有设备有机的结合虚拟仪器技术与计算机技术，实现结构简单、准确快速、功能齐全、系统兼容、易于二次扩展的电机性能测试系统，具有十分重[5]要的研究意义。总而言之，针对异步电机性能测试系统展开

3、研究，对全面了解电机的特性性能具有重要意义。1.2课题研究的背景1.2.1电机测试标准产品标准是衡量产品质量的重要依据,产品标准一经颁布，大多具有强制性，相关[6]的制造商、用户以及质量监督部门都必须遵守。评判某型号电机质量是否达到合格水平就必须按照产品标准所规定的条件和测试方法进行测试，进而来考察其性能能否达到测试标准。我国的测试标准体系大致分为四级，国家级标准、专业级标准（部标级）、地方级[7]标准和企业级标准。国家级标准即由国家标准局审批和颁发的国家级标准，代号为GB，是在全国范围内针对产量大、覆盖面积广、跨部门生产的核心产品运行的标准，就国家经济技术发展而言，国家级标准起到

4、了举足轻重的作用，例如旋转电机基础技术要求的1西安科技大学硕士学位论文[8]编号编码为GB755-87，755代表序号，87代表这个标准是1987年批准颁发的。专业级标准（部标级）是在各专业范围内实施的标准。各类型电机的基本系列、关键派生类系列以及重点专用系列的技术条件大多都归属于部标准。机械工业部颁发了电机测试的部标准，1987年以前的代码是JB、JB/Z，1991年以后为JB/T。相关电机测试试验方面的标准总体上是这样安排的：对于各类电机通用的试验方法和项目，都是根据国家试验方法标准来制定的，比如在GB755《旋转电机基础技术要求》[9]中规定的各大类电机的主要试验要求和试验项

5、目；GBl029《三相同步电机试验方法》[10]中规定的三相同步发电机的主要试验要求和试验方法；GB1032《三相异步电动机试[11]验方法》中规定各种类型系列的三相异步电动机的通用试验要求和试验方法。课题对被测电机进行测试就是依据国家标准委员会出版的中华人民共和国国家标准GB1032-2005异步电机试验标准进行的。1.2.2电机性能测试国内外研究现状电机性能测试技术主要研究电机的各种特性以及参数的测试原理和测量方法，测试内容主要包括电机的运行特性、机械特性、电磁特性、电量及电参数的测试，试验数据[12]的处理和误差分析等。起初电机性能的测试通常采用常规的指针仪表由人工监测、人工

6、读数、人工记录来实现的，最终将测试数据进行人工整理并绘制曲线或编写测试报告,由于存在某些原因，比如电源电压波动、负载波动、频率波动等因素将会使仪表的指针摆动，导致测量的准[13]确度降低。为了能够比较准确的读取某个瞬间的被测参数，一般需要好几个工作人员同时读表，工作效率较低。与此同时，由于读表的时差性和人为误差还使得试验数据分散性更大，试验的结果准确度变低。因此，这种测试方法基本上被淘汰。另一种测量方法是运用各种电子仪表测量，比如用多功能电参数测试分析仪来测量电机三相电流、电压、有功功率、功率因素、电源频率等参数,又例如使用转矩转速测[14]试仪可以测得电机在各种运行状况下的转速、

7、转矩、功率等参数。这类仪器通常由单片机构成，测量精度较高，采用数字式显示，功能比较完备，提高了工业测试的自动化程度，但对于数据处理和在试验测试过程中数据读取的同步性问题，仍不够理想。上世纪七十年代，大规模集成电路的迅速发展，计算机开始步入了微型化阶段，此时出现了以微处理器为核心的微型计算机，同时数字式自动化仪器仪表也已大范围应用到测量领域，现代测量技术中的数字滤波技术、传感器技术、自动调节控制技术、通讯编码技术、电路接口技术、A/D和D/A转换技术得到了全新的发展，为