專(zhuān)利名稱(chēng)：電機(jī)繞組溫升測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)機(jī)的溫升測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，尤其涉及一種車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
溫升是車(chē)用電機(jī)的一項(xiàng)重要性能技術(shù)指標(biāo)，大部分車(chē)用電動(dòng)機(jī)性能的下降和損壞都是由電機(jī)的過(guò)熱引起的。因?yàn)闋恳姍C(jī)輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，同時(shí)產(chǎn)生鐵損、銅損、雜散損耗、勵(lì)磁損耗等導(dǎo)致電機(jī)溫度升高，因而其中繞組絕緣材料的好壞決定著電動(dòng)機(jī)性能和精度的優(yōu)劣，甚至決定著電機(jī)的使用期限，而溫度又是決定絕緣材料壽命的關(guān)鍵因素。所以，對(duì)電機(jī)繞組溫升的檢測(cè)是電機(jī)測(cè)試必不可少的一項(xiàng)工。傳統(tǒng)的直流電機(jī)溫升試驗(yàn)是在額定功率或銘牌電流、電壓和額定轉(zhuǎn)速下用直接負(fù)載法進(jìn)行，通常采用回饋法。
參見(jiàn)圖4所示，為現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)溫升試驗(yàn)裝置圖。所述直流電機(jī)溫升試驗(yàn)裝置包括第一直流電機(jī)101、第二直流電機(jī)102、同軸連接器103以及線路電源104。第一直流電機(jī)101和第二直流電機(jī)102并聯(lián)在線路電源104的兩端。第一直流電機(jī)101與第二直流電機(jī)102通過(guò)同軸連接器103進(jìn)行同軸連接，由此實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)直流電機(jī)機(jī)械上和電氣上的相互連接。將第一直流電機(jī)101作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，由第一直流電機(jī)101通過(guò)同軸連接器103帶動(dòng)第二直流電機(jī)102旋轉(zhuǎn)，使第二直流電機(jī)102工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。第二直流電機(jī)102發(fā)出的電回饋至兩臺(tái)直流電機(jī)共同連接的母線上，用以帶動(dòng)第一直流電機(jī)101工作。將被試電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速值都調(diào)至其額定值，便可進(jìn)行溫升試驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)裝置在理想情況下，第二直流電機(jī)102發(fā)出的電能和第一直流電機(jī)101消耗的電能相等，但實(shí)際中，直流電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有損耗，溫升試驗(yàn)時(shí)需要對(duì)這部分損耗進(jìn)行補(bǔ)償，在圖I所示的直流電機(jī)溫升試驗(yàn)裝置中，電能補(bǔ)償是由線路電源104或升壓機(jī)完成的?，F(xiàn)有技術(shù)中的直流電機(jī)溫升試驗(yàn)裝置，在對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)，需要有一臺(tái)與被試直流電機(jī)規(guī)格相匹配的直流電機(jī)作為陪同電機(jī)。但是，在對(duì)小批量生產(chǎn)的大型電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)，很難有合適的電機(jī)作為陪同電機(jī)，致使電機(jī)溫升試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)較困難。參見(jiàn)圖5所示，為另一種現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)溫升實(shí)驗(yàn)裝置圖。在該裝置中，整流器203、PWM斬波器204和濾波器202依次串聯(lián)連接在交流電源輸入端和被試電機(jī)之間，所述直流濾波電容器201連接在所述整流器203的輸出端之間；所述控制單元205由正弦波發(fā)生器6、三角波發(fā)生器207、第一疊加器208、第二疊加器209和PWM信號(hào)發(fā)生器210構(gòu)成，所述正弦波發(fā)生器206的兩個(gè)輸入端分別與頻率輸入端和幅值輸入端相連，該正弦波發(fā)生器206的輸出端和直流平均電壓給定值輸入端與第一疊加器208的兩個(gè)輸入端相連，第一疊加器208的輸出端與第二疊加器209的調(diào)制信號(hào)輸入端相連,第二疊加器209的載波輸入端與三角波發(fā)生器207的三角波輸出端相連；第二疊加器209的輸出端與PWM信號(hào)發(fā)生器210的輸入端相連,該P(yáng)WM信號(hào)發(fā)生器210的控制脈沖輸出端與PWM斬波器204的脈沖控制輸入端對(duì)應(yīng)相連。然而，該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。另外，目前通用的其它電機(jī)溫升的檢測(cè)方法很多，而現(xiàn)在常用的方法是電阻法，熱電偶法，或者紅外測(cè)溫裝置。紅外測(cè)溫簡(jiǎn)單，但是測(cè)試粗略，并受到周?chē)沫h(huán)境和發(fā)熱部件的影響較大，同時(shí)對(duì)電機(jī)內(nèi)部溫升狀況不易檢測(cè)，熱電偶法可以準(zhǔn)確測(cè)試?yán)@組某一點(diǎn)的溫度，單不能反映繞組溫升的整體情況；而電阻法主 要是通過(guò)測(cè)量其繞組的冷、熱態(tài)電阻變化，并利用相關(guān)公式，能較為客觀地反映電機(jī)繞組的平均溫升狀況。傳統(tǒng)的電阻法是待電源斷電后，再手動(dòng)切換到測(cè)試儀上，這樣一來(lái)形成了延時(shí)，導(dǎo)致繞組放熱降溫，最終測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，而且自動(dòng)化程度很低，人為的工作量很大；而普通電橋法和現(xiàn)有的專(zhuān)用測(cè)量設(shè)備在測(cè)試溫升時(shí)普遍存在著自動(dòng)化程度低、功能不甚完善、工作量大、而且精度也難以達(dá)到要求等缺陷。實(shí)驗(yàn)室對(duì)車(chē)用電機(jī)的溫升測(cè)試是在運(yùn)行一個(gè)小時(shí)以后，直接斷電，人工對(duì)電機(jī)的內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量，然后在通過(guò)數(shù)據(jù)的擬合，來(lái)得到車(chē)用電機(jī)的溫升限值。這種方法并沒(méi)有對(duì)電機(jī)的溫升平衡進(jìn)行檢測(cè)，待測(cè)量電機(jī)繞組溫升時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)量的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。如果電機(jī)沒(méi)有達(dá)到溫升的平衡，就開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，那么就會(huì)對(duì)電機(jī)溫升的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，會(huì)使溫升偏小。如果電機(jī)溫升平衡已經(jīng)達(dá)到，而電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，那么就會(huì)浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，無(wú)用的試驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)，使其經(jīng)濟(jì)效益下降。

實(shí)用新型內(nèi)容本系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有電阻法測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確以及測(cè)試裝置復(fù)雜、難以實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)，以及人工強(qiáng)度大、自動(dòng)化和集成化水平低等不足，提出的一種用車(chē)用電機(jī)測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的電機(jī)溫升測(cè)試系統(tǒng)，與原來(lái)的試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一定的集成。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提供一種電機(jī)繞組溫升測(cè)試系統(tǒng)，所述電機(jī)為三相交流電機(jī)，包括兩個(gè)斷路器，其分別與所述三相交流電機(jī)與控制器之間的三相電路中的任意兩相電路連接；放電電路，其包括放電電阻，與上述具有斷路器的兩相電路連接；電機(jī)繞組電阻測(cè)量電路，其用于測(cè)量具有斷路器的兩相電路的電阻阻值；溫度測(cè)量裝置，其用于測(cè)量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口的溫度；以及控制器，其用于接收溫度測(cè)量裝置的信號(hào)，并控制所述斷路器、放電電路和測(cè)量電路。優(yōu)選的，還包括電流測(cè)量裝置，其與控制器相連接，用于測(cè)量所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)的所述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電的電流。優(yōu)選的，所述溫度測(cè)量裝置包括兩個(gè)溫度傳感器，其分別測(cè)量冷卻水的進(jìn)出水口的溫度，當(dāng)所述測(cè)量裝置測(cè)得的進(jìn)出水口的溫度相同時(shí)，所述控制器向所述電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令。優(yōu)選的，所述電機(jī)繞組測(cè)量電路包括衡流直流源和繼電器開(kāi)關(guān)，其設(shè)置在所述具有斷路器的兩相電路之間，當(dāng)所述控制器向電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令后，所述電壓測(cè)量裝置測(cè)得的電流信號(hào)為O時(shí),控制器向所述繼電器開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合信號(hào)。優(yōu)選的，所述衡流直流源的電流為5A。
圖I為電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2為電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)原理圖圖3為電機(jī)溫升測(cè)試流程圖圖4為一種現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)溫升測(cè)試裝置圖5為另一種現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)溫升測(cè)試裝置
具體實(shí)施方式
圖I中，電機(jī)3通過(guò)機(jī)械連接裝置2與測(cè)控機(jī)I相連，并同時(shí)與控制器4電連接。電機(jī)3為三相交流電機(jī)，其在控制器4的控制下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。測(cè)量系統(tǒng)5設(shè)置在電機(jī)3與控制器4之間的三相電路中，測(cè)量系統(tǒng)5與該三相電路的任意兩相電路相連接。測(cè)量系統(tǒng)5通過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置6與PC機(jī)7相連接。測(cè)量系統(tǒng)5通過(guò)獨(dú)立的電源進(jìn)行供電，對(duì)電機(jī)在停止以及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)，將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至PC機(jī)7中，PC機(jī)7自動(dòng)進(jìn)行電機(jī)繞組內(nèi)阻以及溫升的測(cè)量和計(jì)算。為了更準(zhǔn)確的測(cè)量電機(jī)的溫升，通常通過(guò)測(cè)量電機(jī)繞組的電阻變化來(lái)計(jì)算電機(jī)溫升，即在電機(jī)運(yùn)行了一定的工況之后，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)試，即對(duì)電機(jī)冷卻過(guò)程進(jìn)行測(cè)試。也就是說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)溫升的計(jì)算，對(duì)電機(jī)電阻值的測(cè)試是對(duì)電機(jī)冷卻過(guò)程的測(cè)試。電機(jī)溫升與電機(jī)繞組阻值之間的關(guān)系如下式所示Δ T = T0-Ta = (R0-Ra) (l+kTa) /kRa+ (Tb-Ta)Λ T為電機(jī)的溫升。T0為電機(jī)停機(jī)時(shí)刻即t = O時(shí)刻，電機(jī)繞組的溫度。Ta為電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)刻電機(jī)繞組的冷卻介質(zhì)溫度即電機(jī)繞組溫度，即冷態(tài)溫度，如電機(jī)繞組冷卻水溫度。Tb為電機(jī)停機(jī)時(shí)刻，BP t = O時(shí)刻電機(jī)冷卻介質(zhì)的溫度。R0為電機(jī)停機(jī)時(shí)刻電機(jī)繞組的電阻值，即時(shí)間t = O的時(shí)刻電機(jī)繞組的電阻值。Ra為電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，電機(jī)繞組的電阻值。k為電機(jī)電阻溫度系數(shù)。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可知，直接測(cè)量電機(jī)停機(jī)時(shí)刻的繞組溫度是存在困難的，而從以上公式可以知道，參數(shù)Ra、Ta、Tb都是可以直接測(cè)的數(shù)據(jù)，但是，對(duì)于Rtl,其對(duì)應(yīng)于電機(jī)停機(jī)時(shí)刻電機(jī)繞組的電阻值，即時(shí)間t = O的時(shí)刻電機(jī)繞組的電阻值，由于電機(jī)回路主要是由電感性線路構(gòu)成，同時(shí)存在電容，這些器件特性會(huì)在測(cè)量時(shí)引起信號(hào)振蕩，造成測(cè)試偏差。因此，測(cè)量工作應(yīng)該在回路停機(jī)穩(wěn)定之后進(jìn)行，所以，就不可能在“O”時(shí)刻獲得電機(jī)繞組的電阻值，只能依靠“O”時(shí)刻以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)插值或者擬合從而得到t = O時(shí)的電機(jī)繞組電阻值Re)。下面結(jié)合圖2對(duì)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的遠(yuǎn)離以及對(duì)如何獲得電機(jī)繞組阻值RO進(jìn)行說(shuō)明。圖2中，斷路器Kl、K2設(shè)置在電機(jī)3和控制器4之間的三相電路的任意兩相電路中，測(cè)量系統(tǒng)5包括微處理器8，斷路器K1、K2與微處理器8相連接，并在微處理器8的控制下實(shí)現(xiàn)連通和斷開(kāi)。電阻Rl通過(guò)繼電器K3與電機(jī)3和控制器4之間的三相電路中的設(shè)有斷路器K1、K2的兩相電路連接，當(dāng)斷路器K1、K2斷開(kāi)該兩相電路后，繼電器K3閉合，電阻Rl實(shí)現(xiàn)與電機(jī)的兩相電路構(gòu)成回路，以通過(guò)電阻Rl的放電來(lái)消除電機(jī)3的繞組殘壓U1。繞組殘壓Ul的電壓值通過(guò)傳感器測(cè)量后傳送給微處理器8。測(cè)量系統(tǒng)還包括溫度傳感器9，溫度傳感器9用于測(cè)量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口溫度的變化，待電機(jī)溫升達(dá)到平衡后，再進(jìn)行斷路器K1、K2的切斷操作。溫升平衡為進(jìn)出水口溫度相同或者出水口溫度保持不變。如果電機(jī)沒(méi)有達(dá)到溫升的平衡，就開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，那么就會(huì)對(duì)電機(jī)溫升的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，會(huì)使溫升偏小。如果電機(jī)溫升平衡已經(jīng)達(dá)到，而電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，那么就會(huì)浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，無(wú)用的試驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)，使其經(jīng)濟(jì)效益下降。測(cè)量系統(tǒng)5還包括恒流直流源Ui，優(yōu)選為五安培的恒流源。該恒流源Ui通過(guò)繼電器Κ4連接到電機(jī)3和控制器4之間的三相電路中的設(shè)有斷路器Kl、Κ2的兩相電路中，當(dāng)繞組殘壓Ul為零時(shí)，微處理器8控制繼電器Κ4使其閉合，恒流源Ui與該兩相電路構(gòu)成回路，同時(shí)測(cè)量反應(yīng)電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值UO。I為電機(jī)3拖動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電信號(hào)，該直流電可以為交流發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流后產(chǎn)生的直流電，也可以為直流發(fā)電機(jī)直接產(chǎn)生的直流電。 下面結(jié)合圖3對(duì)本實(shí)用新型的電機(jī)溫升測(cè)試方法及其工作原理進(jìn)行說(shuō)明。首先，在步驟S11，在電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行之前，微處理器8控制繼電器Κ4，使其閉合，在衡流源Ui作用下，測(cè)量電機(jī)繞組的冷態(tài)阻值和冷態(tài)溫度?？梢詫h(huán)境溫度如室溫作為電機(jī)繞組的冷態(tài)溫度。在步驟S12中，將冷態(tài)阻值和冷態(tài)溫度通過(guò)信號(hào)a發(fā)送至PC機(jī)7。在步驟S13中，微處理器8控制繼電器K4，使其斷開(kāi)，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。在步驟S14中通過(guò)溫度傳感器9測(cè)得電機(jī)溫升達(dá)到平衡時(shí)，微處理器向電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令；隨后，測(cè)量直流電流I，直至所測(cè)得的直流電流I為零(步驟S15)，將直流電流I為零以及溫升達(dá)到平衡的信息通過(guò)信號(hào)b發(fā)送至PC機(jī)7 (步驟S16)。在步驟A14中，將直流電流I為零的時(shí)刻作為電機(jī)的“O”時(shí)刻，步驟S16中，發(fā)送信號(hào)b同時(shí)包括上述“O”時(shí)刻的狀態(tài)信息。在微處理器完成步驟S16的信號(hào)2的發(fā)送后，向控制器4發(fā)送指令，切斷控制器4和電機(jī)3之間的連接，同時(shí)，微處理器8斷開(kāi)Kl和K2的連接。之后，微處理器8控制繼電器K3使其閉合，電阻Rl實(shí)現(xiàn)與電機(jī)的兩相電路構(gòu)成回路，以通過(guò)電阻Rl的放電來(lái)消除電機(jī)3的繞組殘壓Ul。在步驟S18中，檢測(cè)電機(jī)3的繞組殘余電壓Ul。當(dāng)步驟S18所檢測(cè)的殘余電壓Ul為零時(shí)，允許步驟S19的操作，在步驟S19中，斷開(kāi)繼電器K3，同時(shí)閉合繼電器K4，恒流源Ui與電機(jī)的兩相電路構(gòu)成回路，同時(shí)測(cè)量反應(yīng)電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值UO，進(jìn)而對(duì)電機(jī)繞組的內(nèi)阻值進(jìn)行測(cè)量。在不同的時(shí)刻對(duì)電機(jī)繞組的內(nèi)阻值進(jìn)行分別的測(cè)量，將測(cè)量的結(jié)果通過(guò)信號(hào)c發(fā)送至PC機(jī)7。在步驟S20中，PC機(jī)7保存上述步驟S19中的電阻值，同時(shí)推算出“O時(shí)刻”電機(jī)繞組的熱態(tài)電阻，進(jìn)而根據(jù)溫升計(jì)算公式，計(jì)算出電機(jī)的溫升?！癘時(shí)刻”電機(jī)繞組的電阻阻值的可通過(guò)如下方式計(jì)算得到
權(quán)利要求1.一種電機(jī)繞組溫升測(cè)試系統(tǒng)，所述電機(jī)為三相交流電機(jī)，包括兩個(gè)斷路器，其分別與所述三相交流電機(jī)與控制器之間的三相電路中的任意兩相電路連接；放電電路，其包括放電電阻，與上述具有斷路器的兩相電路連接；電機(jī)繞組電阻測(cè)量電路，其用于測(cè)量具有斷路器的兩相電路的電阻阻值；溫度測(cè)量裝置，其用于測(cè)量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口的溫度；以及控制器，其用于接收溫度測(cè)量裝置的信號(hào)，并控制所述斷路器、放電電路和測(cè)量電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括電流測(cè)量裝置，其與控制器相連接，用于測(cè)量所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)的所述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度測(cè)量裝置包括兩個(gè)溫度傳感器，其分別測(cè)量冷卻水的進(jìn)出水口的溫度，當(dāng)所述測(cè)量裝置測(cè)得的進(jìn)出水口的溫度相同時(shí)，所述控制器向所述電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)繞組測(cè)量電路包括恒流直流源和繼電器開(kāi)關(guān)，其設(shè)置在所述具有斷路器的兩相電路之間，當(dāng)所述控制器向電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令后，所述電壓測(cè)量裝置測(cè)得的電流信號(hào)為O時(shí)，控制器向所述繼電器開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合信號(hào)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種三相交流電機(jī)繞組溫升測(cè)試系統(tǒng)，包括斷路器、放電電路、溫度測(cè)量裝置和電機(jī)繞組電阻測(cè)量電路，該測(cè)量電路用于測(cè)量具有斷路器的兩相電路的電阻阻值；溫度測(cè)量裝置用于測(cè)量電機(jī)冷卻水的進(jìn)出水口的溫度；還包括電流測(cè)量裝置，其與控制器相連接，用于測(cè)量所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)的所述發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的直流電的電流，以及控制器，其用于接收溫度測(cè)量裝置的信號(hào)，并控制所述斷路器、放電電路和測(cè)量電路。本實(shí)用新型的測(cè)試裝置具有成本低、測(cè)試精度高、測(cè)試方法簡(jiǎn)單高效的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK202563072SQ20122018050
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者宋強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)