一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統。原動機和被測電機共用一根空心長軸實現轉速同步并進行轉矩傳遞；被測電機的定子可更換，被測電機的轉子套在空心長軸上，轉子內置有溫度傳感器，空心長軸上固定安裝有電阻應變式轉矩轉速測試儀，空心長軸一端作為引出端并設有電刷滑環，溫度傳感器和電阻應變式轉矩轉速測試儀均通過空心長軸內部的連線連接到空心長軸引出端的電刷滑環，電刷滑環與測量電橋相連。本實用新型的被測電機定子可更換，從而實現多種材料在電機應用場合下，不同磁場環境中的鐵心損耗的測量，可模擬電機運行環境下的復雜磁場，更接近實際應用工況，并可模擬測量電機運行時的瞬時鐵損。
【專利說明】
一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及了一種電機環境下的電工材料測試系統，尤其是涉及一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統。
【背景技術】
[0002]電機運行過程中會產生功率損耗，主要包括鐵芯損耗、定轉子銅耗、風摩損耗、雜散損耗等，其中，鐵心損耗作為一種固定損耗，占據了電機運行損耗中的一大部分，特別是在高速和非正弦供電的電機中，鐵心損耗占的比重更大，故無論是在電機設計還是在對電機性能進行分析時，準確有效地測量電機鐵芯損耗都是十分重要的。
[0003]而目前對電機實際鐵芯損耗的計算與測量并無行之有效的手段一一傳統的損耗測試方法，或者是基于材料本身的研究，無法模擬材料在具體的電機運用場合的實際運行工況一一如實際電機運行中存在由電樞反應引起的磁場畸變、電機結構復雜存在齒槽效應等影響、旋轉磁場同時存在空間矢量與時間矢量等;或者是電機在單一的運行狀態下的工況模擬，中間有諸多的測量環節，誤差較大。
【實用新型內容】
[0004]為了解決【背景技術】中存在的問題，為了準確地模擬材料在實際運用工況中的鐵心損耗，本實用新型提供了一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統，能夠在模擬電機環境下測試材料在多種磁場環境中的鐵芯損耗情況，實現鐵芯損耗的精確測量。
[0005]本實用新型采用的技術方案是:
[0006]本實用新型包括原動機、被測電機、空心長軸、電阻應變式轉矩轉速測試儀、溫度傳感器和電氣測試裝置，原動機和被測電機共用一根空心長軸實現轉速同步并進行轉矩傳遞;被測電機的定子可更換，被測電機的轉子套在空心長軸上，轉子內置有溫度傳感器，空心長軸上固定安裝有電阻應變式轉矩轉速測試儀，空心長軸一端作為引出端并設有電刷滑環，溫度傳感器和電阻應變式轉矩轉速測試儀均通過空心長軸內部的連線連接到空心長軸引出端的電刷滑環，電刷滑環與測量電橋相連;原動機、被測電機、溫度傳感器和電阻應變式轉矩轉速測試儀均連接電氣測試裝置。
[0007]所述的被測電機定子側不勵磁，轉子側通直流電壓勵磁，轉子勵磁繞組通過空心長軸內部的連線引出連接到電源，實現勵磁電流的調節。其被測電機轉子側由直流勵磁，而定子側不通電流，可避免轉子鐵耗對測量的影響，簡單更換定子側的鐵心材料，即可測量不同材料的鐵心損耗。
[0008]所述的電阻應變式轉矩轉速測試儀包括用于測量原動機轉矩和轉速的電阻應變式轉矩傳感器和轉速傳感器，安裝于原動機和被測電機之間的空心轉軸上，轉矩傳感器和轉速傳感器的應變式電阻貼片通過空心長軸內部的連線連接到電刷滑環。
[0009]所述的原動機的轉矩轉速可調節，是異步電機、同步電機等。
[0010]所述的溫度傳感器安裝于被測電機轉子勵磁繞組中，測量運行中的繞組溫度。
[0011]所述的電氣測試裝置包括用于測量原動機、被測電機、電阻應變式轉矩轉速測試儀和溫度傳感器電參數的電壓表和電流表。
[0012]本實用新型與普通的材料特性測量裝置相比，更接近實際電機的運行工況，改變原動機轉速與被測電機轉子的勵磁電流，即可測量不同磁場環境下的鐵心損耗。
[0013]本實用新型也不同于一般的電機功率測量，共用一根空心軸一方面省去了變頻控制等環節，可以避免其它環節損耗對測量的影響，另一方面可解決普通電機對拖中由雙軸引起的軸心對齊困難等問題，達到更好的機械功率傳遞的效果。
[0014]本實用新型通過空心長軸可使整個系統的測量、調節環節構成一個整體。
[0015]所述系統置于真空環境內，原動機、被測電機分別與空心長軸之間均采用磁懸浮軸承連接，即將普通軸承更換為磁懸浮軸承，可消除被測電機轉子風力摩擦損耗和軸承摩?祭損耗的影響，可進一步提尚測量精度。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]本實用新型的測量裝置，不同于一般的電機功率測量，其轉子轉軸直接與原動機相連，省去了變頻控制等環節，可以避免許多中間環節損耗一一如變頻器損耗、通風、負載損耗等對測量的影響，并且只要簡單更換定子，即可實現多種測試材料的測量。
[0018]另一方面，與普通的材料特性測量裝置相比，本裝置更接近實際電機的運行工況，通過改變轉子的勵磁電流和原動機轉速，即可實際觀測在不同的復雜磁場環境下的鐵心損耗。
[0019]與傳統的鐵心損耗測試系統相比，可實現更加方便、精確的損耗測量。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型鐵芯損耗測試系統結構示意圖。
[0021]圖中:原動機1、空心長軸2、電阻應變式轉矩轉速測試儀3、溫度傳感器4、被測電機
5、電刷滑環6、原動機轉子7、被測電機轉子8，測量電橋9。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0023]如圖1所示，本實用新型包括原動機1、被測電機5、空心長軸2、電阻應變式轉矩轉速測試儀3、溫度傳感器4和電氣測試裝置，原動機I和被測電機5共用一根空心長軸2實現轉速同同步并進行轉矩傳遞;被測電機5的定子可更換，被測電機5的轉子套在空心長軸2上，轉子內置有溫度傳感器4，空心長軸2上固定安裝有電阻應變式轉矩轉速測試儀3，空心長軸2—端作為引出端并設有電刷滑環6，溫度傳感器4和電阻應變式轉矩轉速測試儀3均通過空心長軸2內部的連線連接到空心長軸2引出端的電刷滑環6，電刷滑環6與測量電橋9相連;原動機1、被測電機5、溫度傳感器4和電阻應變式轉矩轉速測試儀3均連接電氣測試裝置。
[0024]被測電機5定子側不勵磁，轉子側通直流電壓勵磁，轉子勵磁繞組通過空心長軸2內部的連線引出連接到電源，實現勵磁電流的調節。其被測電機轉子側由直流勵磁，而定子側不通電流，可避免轉子鐵耗對測量的影響，簡單更換定子側的鐵心材料，即可測量不同材料的鐵心損耗。
[0025]電阻應變式轉矩轉速測試儀3包括用于測量原動機轉矩和轉速的電阻應變式轉矩傳感器和轉速傳感器，安裝于原動機I和被測電機5之間的空心轉軸2上，轉矩傳感器和轉速傳感器的應變式電阻貼片通過空心長軸2內部的連線連接到電刷滑環6。
[0026]溫度傳感器4安裝于被測電機5轉子勵磁繞組中，測量運行中的繞組溫度。
[0027]電氣測試裝置包括用于測量原動機1、被測電機5、電阻應變式轉矩轉速測試儀3和溫度傳感器4電參數的電壓表和電流表。
[0028]進一步優選地可將系統置于真空環境內，原動機1、被測電機5分別與空心長軸2之間均采用磁懸浮軸承連接。
[0029]原動機I的轉子鐵心7與轉軸2固定連接，類型可以是異步電機或同步電機。
[0030]通過空心長軸2，連接原動機轉子7和被測電機轉子8，利用接觸式電阻應變旋轉扭矩傳感器來測量旋轉軸的轉矩。其原理是:轉軸由于受扭產生機械應變，引起貼在軸上的應變計變形，使其電阻值發生改變，從而導致應變電橋失衡，輸出與扭矩成正比的微弱電壓信號，然后即可根據材料力學中應變和扭矩的關系得到相應扭矩大小，這里信號的傳輸采用接觸式的電刷滑環和刷臂。旋轉軸上的應變橋把電壓信號傳遞給和旋轉軸一起旋轉的電刷滑環6，電刷滑環再把信號傳遞給和其接觸的固定在傳感器外殼上的導電刷臂，從而完成信號由旋轉到靜止的可靠傳遞。利用霍爾傳感器測量電機的轉速，由電機的轉矩、轉速，即可求得原動機的輸出功率。
[0031]被測電機5由轉子勵磁，調節通入轉子的勵磁電流的大小，即可改變磁場的強度和分布。由此測量不同的磁場環境下的鐵損情況。在轉子側放置溫度傳感器4，通過空心長軸連接至測量電路，可通過繞組的溫度變化，結合銅的溫度系數來測量繞組的實時電阻R，通過電路測量裝置可測得通過繞組的電流值i，由此可計算得出轉子的實際銅耗。
[0032]被測電機的定子不勵磁，而轉子的勵磁電流為直流，在電機運轉過程中轉子側不產生鐵耗，由此避免了轉子側的鐵耗對測量結果的影響，最終所測得的鐵耗即為定子鐵心材料的損耗，由此可知，只要更換定子材料，即可測量不同材料的鐵心損耗。
[0033]由上述可知，本裝置中特別采用了空心長軸，一方面連接原動機和被測電機，解決了傳統電機對拖中軸心對齊困難的問題，可以達到更好的功率傳遞效果，另一方面，轉矩測量、電流電壓測量、繞組溫度測量等裝置的接線均可通過空心長軸引出，使得整個裝置成為統一整體。
[0034]由此可見，本實用新型與已有的電工鋼材料特性測試裝置相比具有突出顯著的技術效果，一方面結合了電機結構，模擬電機運行環境下的復雜磁場，從而使測量結果更接近實際應用工況;并且與單臺電機鐵心損耗測試相比，另一方面可實現其他損耗的準確分離，減少測量環節，通過穩態測量，模擬測量電機運行時的瞬時鐵損。
【主權項】
1.一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統，其特征在于:包括原動機(I)、被測電機(5)、空心長軸(2)、電阻應變式轉矩轉速測試儀(3)、溫度傳感器(4)和電氣測試裝置，原動機(I)和被測電機(5)共用一根空心長軸(2)實現轉速同步并進行轉矩傳遞;被測電機(5)的定子可更換，被測電機(5)的轉子套在空心長軸(2)上，轉子內置有溫度傳感器(4)，空心長軸(2)上固定安裝有電阻應變式轉矩轉速測試儀(3)，空心長軸(2) —端作為引出端并設有電刷滑環(6)，溫度傳感器(4)和電阻應變式轉矩轉速測試儀(3)均通過空心長軸(2)內部的連線連接到空心長軸(2)引出端的電刷滑環(6)，電刷滑環(6)與測量電橋(9)相連；原動機(I)、被測電機(5)、溫度傳感器(4)和電阻應變式轉矩轉速測試儀(3)均連接電氣測試裝置。2.根據權利要求1所述的一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統，其特征在于:所述的被測電機(5)定子側不勵磁，轉子側通直流電壓勵磁，轉子勵磁繞組通過空心長軸(2)內部的連線引出連接到電源，實現勵磁電流的調節。3.根據權利要求1所述的一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統，其特征在于:所述的電阻應變式轉矩轉速測試儀(3)包括用于測量原動機轉矩和轉速的電阻應變式轉矩傳感器和轉速傳感器，安裝于原動機(I)和被測電機(5)之間的空心轉軸(2)上，轉矩傳感器和轉速傳感器的應變式電阻貼片通過空心長軸(2)內部的連線連接到電刷滑環(6)。4.根據權利要求1所述的一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統，其特征在于:所述的原動機(I)的轉矩轉速可調節，是異步電機或者同步電機。5.根據權利要求1所述的一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統，其特征在于:所述的溫度傳感器(4)安裝于被測電機(5)轉子勵磁繞組中，測量運行中的繞組溫度。6.根據權利要求1所述的一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統，其特征在于:所述的電氣測試裝置包括用于測量原動機(I)、被測電機(5)、電阻應變式轉矩轉速測試儀(3)和溫度傳感器(4)電參數的電壓表和電流表。7.根據權利要求1所述的一種電機環境下的電工鋼材料鐵芯損耗測試系統，其特征在于:所述系統置于真空環境內，原動機(I)、被測電機(5)分別與空心長軸(2)之間均采用磁懸浮軸承連接。
【文檔編號】G01R27/26GK205450117SQ201521110423
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月28日
【發明人】曹詩侯, 李統, 方攸同, 陳威, 黃曉艷
【申請人】浙江大學