功率分析仪电机测量

广州致远电子股份有限公司

功率分析仪电机卡

功率分析仪电机卡

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目录

1. 测量参数 (1)

1.1外部接口 (1)

1.2扭矩测量 (1)

1.3转速测量 (2)

1.4机械功率 (2)

1.5同步转速 (2)

1.6转差率 (2)

1.7电相角 (2)

2. 参数设定 (3)

2.1模拟信号相关 (3)

2.2脉冲信号相关 (3)

2.3其他设置项目 (4)

1. 测量参数

功率分析仪电机卡测量的参数有：转速Speed、转矩Torque、机械功率Pm、同步转速SyncSP、转差率Slip、电相角Theta。

功率分析仪电机卡主要测量转速、转矩传感器的输出信号。

1.1 外部接口

电机卡外部测量端子共有四个，如图 1.1所示。其中TORQUE为转矩信号输入端，与用户的扭矩传感器信号输出端相连；SPEED下方有A、B、Z三个接口，测量转速时可将传感器输出的模拟量或脉冲信号接入A接口。A接口和B接口配合可识别转动方向。正转时功率分析仪主机上显示的数值为正值，反转时功率分析仪主机上显示的数值为负值。Z接口可测量电相角。

图 1.1 外部接口

1.2 扭矩测量

扭矩是使物体转动的力。在物理说上就是力矩的大小，等于力和力臂的乘积，国际单位是牛米Nm。

目前市场上的转矩传感器的输出信号主要有模拟量类型和脉冲类型。模拟量类型即输出的电压值与转矩值成比例，例如输出1V电压表示传感器测量到的扭矩值为1N*m，输出2V 电压表示传感器测量带的扭矩值为2N*m。电机卡测量该电压值然后根据对应关系换算成扭矩值。脉冲类型即输出的频率值与扭矩值成比例，例如输出10kHz的信号表示传感器测量到的扭矩值为0N*m，输出15kHz的信号表示传感器测量到的扭矩值为10N*m。电机卡测量该信号的频率值然后根据对应关系换算成扭矩值。

1.3 转速测量

转速即做圆周运动的物体单位时间沿圆周绕圆心转过的圈数。单位可表示为rpm（转/分）。

目前市场上的转速传感器输出信号主要有模拟量类型和脉冲类型。模拟量类型即输出的电压值与转速值成比例。电机卡测量该电压值然后根据对应关系换算成转速值。脉冲类型即输出脉冲信号，这类传感器有一个参数是旋转一周输出的脉冲数，电机卡在一定时间之内测量脉冲的数量即可得到转速值。另外有一种常用的转速传感器叫正交编码器，它输出三个脉冲信号，即A、B、Z三个信号。传感器旋转一周Z信号输出1个脉冲，A、B信号输出n 个脉冲。同时A、B信号正交（相位相差90°），正转时A超前B 90°，反转时B超前A 90°。可将传感器输出的A、B信号接入电机卡的A、B接口，电机卡内部测量A接口和B接口的相位差来识别正反转。

1.4 机械功率

机械功率为一个计算值，电机卡每个update计算一个Pm并传送给主机显示。计算公式为Pm=2*π*Speed*Torque/60

1.5 同步转速

交流电机的一个参数，特别是交流异步电机。交流电机依靠的是电机内部磁场的旋转来带动转子的转动。同步转速就是内部磁场的旋转速度。内部磁场的旋转速度由电机中的电压或电流以及电机极对数（电机本身固有的参数）决定。功率分析仪通过测量电机中电压或电流的频率，然后计算同步转速SyncSP = 60*f/p。f为测量到的频率值，p为极对数（电机级数除以2）。

1.6 转差率

转差率为同步转速与转子转速之差对同步转速之比，即Slip = (SyncSP – Speed)/SyncSP。

1.7 电相角

同步电机的一个参数。同步电机工作时定子中有一个旋转磁场，电机转子跟随旋转磁场转动，两个旋转速度相同，但两个磁场之间相差一个角度，该角度即为电相角。定子旋转磁场的相位可由电机中的电压或电流确定，转速的相位可有Z信号输入，功率分析仪通过测量两个信号的相位差，然后再以电机中的电压或电流的频率为基准计算电相角。

2. 参数设定

根据实际使用的传感器类型选择模拟信号或脉冲。

2.1 模拟信号相关

当选择为模拟信号时根据信号电压的大小选择量程或选择自动量程为ON。此时电机卡采集输入信号的电压然后根据线性表中的斜率A和偏置B换算为转速或转矩值，最后再乘以缩放系数得到最终显示的转速或转矩值。同时可设置线路滤波器以便滤除杂波提高测量精度。

当用户不知道传感器的换算关系即A和B的值时可点击计算按钮，在弹出的界面中输入直线上的两个点来计算A和B的值。

计算公式（以转速为例）为Speed = Sacle * (A * x + B)，其中x为输入端的电压值，Scale 为缩放系数。

选择为模拟信号时下图中红色方框中的需要设置。

2.2 脉冲信号相关

当选择为脉冲信号时，转速根据输入信号的频率和每转的脉冲数得到转速。转矩根据额定上限和额定下限以及对应的额定频率构成的比例关系换算转矩值。

转速计算公式Speed=Scale * Fx * 60 / Pulse，其中Scale为缩放系数，Fx为转速通道输入信号的频率，Pulse为每转的脉冲数。

额定上限和额定下限输入传感器输出的最大扭矩值和最小扭矩值，对应的额定频率输入传感器输出信号的最大频率值和最小频率值。功率分析仪根据这四个参数把测量到的频率值

换算成扭矩值，最后再乘以缩放系数的到最终的数据。

脉冲量程上限和量程下限分别输入最大转速值、最小转速值和最大转矩值和最小转矩值。功率分析仪根据量程上下限判断测量的数据是否超量程。另外在波形显示界面，量程上下限决定了波形最高处和最低处的数值。

选择为脉冲时下图中红色方框中的需要设置。

2.3 其他设置项目

电机级数为被测电机的一个参数，用来计算同步转速；

频率源选择为电机中的电压或电流，测量该频率计算同步转速和电相角。

输入单元请选择测量电机电压、电机的板卡单元。