汽車用永磁直流電動機
的微機測試
郭慶吉 社靜秋 (哈爾濱工業(yè)大學)
引 言
永磁直流電動機的特性測量在電機的基礎理論研究和生產(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，性能指標要求的提高，測量技術向著快速、準確及智能化測量方向發(fā)展。em-mcs-5l型永磁直流電動機微機測試儀正是適應這種要求而研制成功的，現(xiàn)已交付使用。電機測試技術的發(fā)展與電機工業(yè)的發(fā)展是密切相關的，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，這類儀表結構簡單，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，且功能單一，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。
本文根據(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)，而其余三個參數(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準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直流電匪然后再用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mcl4433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電樞端電壓的測量
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。滑環(huán)、壽命長、整機靈敏度高。當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)角的正弦函甄這樣用正弦旋轉(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
m測∝u出 (2)
式中m測—被測轉(zhuǎn)矩
u出—旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓
l-4轉(zhuǎn)速的測量
采用數(shù)字測速中的測頻法，即在給定標準時間內(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。當測功機轉(zhuǎn)子由被測電機帶動后，光柵盤同步旋轉(zhuǎn)，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，獲得基準時間，用cpu內(nèi)部定時器／計數(shù)器計在基準時間內(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
式中p1—輸入功率
p2—輸出功率
η—電機效率
u—電樞端電壓
ia—電樞電流
m2—輸出轉(zhuǎn)矩
n—機轉(zhuǎn)速
2測試儀的硬軟件設計
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、結構簡單，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)結構框圖如圖1所示。測試儀的硬件系統(tǒng)陶成主要有：
a.微機單元(cpu8031、8kbeprom、l／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，在這些預先編 |
