基于板卡的电机综合测试系统设计

周敏

摘要：

按照三相旋转电机国家标准的要求，设计一种全自动电机测试测试系统。可实现电阻、绝缘、耐压、匝间、堵转和运行测试。

关键词：板卡；电机；测试系统

中图分类号：F407文献标识码： A

1.概述

电机综合测试系统包括冷态电阻测试、绝缘电阻测试、匝间测试、堵转和空运转测试和耐压测试。

本次的设计任务是用一块PCI插槽的数据采集板替换原有系统的测试模块，实现高速稳定的数据采集。测量流程的控制由此板卡开关量输入输出点位或扩展开关量输出板来实现。

本文基于阿尔泰PCI8622板，对电机测试的各功能模块的实现进行描述。

2.电阻测试

电阻测试的目的是检测电机的绕组的冷态电阻是符合规格，是否一致。

测试系统构成如下：

控制软件控制恒流源顺序接入A/B/C三相绕组，测量获得绕组电压值，从而计算得到绕组冷态电阻实测值，然后根据环境温度计算得到标准温度下的电阻值。

电阻值检测标准为各相上下限和各相相对于三相平均值的偏差。

3.绝缘电阻测试

绝缘电阻测试与冷态电阻测试相似，只是在电机绕组两端施加的是500/1000V的直流电压。检测电压为标准电阻上的电压，换算得到电阻回路电流，进而计算得到电机绕组的绝缘电阻值。

绝缘值检测标准为下限。

4.匝间测试

匝间测试是将一个高压脉冲施加于电机绕组，随后系统采集绕组上的一个正弦衰减波形。在完成A/B/C三相的数据波形采集后，比较这三个波形的重合度。

匝间衰减波形示意：

在测试时，触发信号由控制系统给出，同时板卡开始采集匝间数据波形，一般持续时间小于1秒。

5.电机堵转及空载测试

测试电机在堵转和空载状态下的电压、电流和频率，计算电机功率进而得到功率因数。系统连续高速采集电机三相电压和电流，以数个电流或电压波形为采集周期，获得实时参数。

功率计算

公式如下：

假设一个波形周期内的采集点数为n，

每个点的电压数值为U0，U1……Un

每个点的电流数值为I0，I1……In

P= (U0* I0 +U1* I1+…………….+ Un* In)/n

为了保证数据稳定性，一般选择10个周期的功率值进行平均。

频率测量

前端电路将电流或电压信号以整形方波的形式输入板卡，系统软件可采用数值判断的方式来获取周期信号。

软件可在以已知频率采集电压电流数据的同时，判断数值穿越0点来计算波形周期。

堵转测试是指电机在100V交流低压启动瞬时的电参数，一般时间为1秒以内。

空载测试是指电机在额定电压下运转的电参数。

堵转及空载测试电压可能与额定电压有偏差，在合格判断时需要把电流和功率值修正到额定电压下的数值，判断标准为上下限。

6.耐压测试

耐压测试类似绝缘测试，激励源为交流直流可选，数值为泄漏电流值。

7.功能模块

7.1 恒流源模块

恒流源模块是精密电阻测量的核心模块，由精密小电流恒流源精密电流放大电路组成，采用下图的电路结构，OP001和OP003A组成精密1.25mA恒流源。OP002组成电流放大器，改变R004的阻值可以获得不同的电流放大倍数。

IOUT= (1+(R001+RT01)/R004)*1.25 mA

继电器K1为档位继电器，把合适的档位电流激励到被测电阻。

7.2 高压模块

高压模块由前端正弦波变频电源和后端升压变压器组成。变频电源合适的调节和高压变压器不同抽头的组合可以获得精确的高压激励源。

高压模块可产生指定频率和电压的交流激励信号和指定电压的直流激励信号。高压激励信号由氢闸流管作为高压开关，连接到被测件。

8.软件实现

软件界面分为标准录入界面、标准测试界面和实际测试界面、数据管理和打印界面。

标准录入界面为用户提供电机型号参数等标准数据的录入，以及检测条件模式等信息。

标准测试是指用户在对被测试电机参数不明确的情况下，对电机性能进行实测以形成标准数据和检测条件等数据。

实际测试界面是指用户选择型号参数后，对电机进行选定项目检测。检测结果经判别后行程数据记录。

总体的界面可以按照这个风格进行设计：

参数录入：

对标系数：

开关点测试：

参考文献：

[1]聂愿愿邹云屏张允 。基于研华功能板卡的某型多信号综合测试系统[J].电机电器技术 2005