电机转速的测量的方法研究

周显磊 金亚玲 沈阳工学院

随着现代化工业的发展,越来越多的新型电机不断研制出来。转矩和转速是电机最重要的两个参数,要合理地选用电机,必须要准确地对转矩和转速进行测量。在以往的转矩和转速测量中,通常将电机与传感器和负载直接连接起来,这种方法构成的电机转矩转速测量仪具有结构简单,测量平稳等优点。

1. 转速表(仪)的种类

1.1 离心式转速表

离心式转速表由传动部分、机心和指示器三部分组成。离心式转速表是根据角速度与惯性离心力的非线性关系制成的。当转速表轴转动时,离心器上重锤在惯性离心力的作用下离开轴心,并通过传动装置带动表针转动。轴的转速根据指针在惯性离心力和弹簧弹性力平衡时指示的位置来确定。

1.2 定时式转速表;

定时式转速表是一种精密的机械式转速表。这种转速表是按照在一定时间间隔内测量旋转体转数的方法,确定转速的平均值,并由指针在表盘上直接指示被测转速值.

1.3 电动式转速表;

电动式转速表带有直流发电机或交流发电机,其工作原理是当发电机的磁通一定时电动势e正比于转速n。

其他方法有：振动式转速表、磁感应式转速表、频闪式转速表、电子计数式转速表、自动记录式转速测量仪等。

2.光电数字测速

光电数字测速是通过转速传感器将光电信号转变为与转速有关的电信号,从而测量电机的转速。光电数字式转速表是由光电转速传感器和转速数字显示仪两部分组成。光电转速传感器分为投射式和反射式两种 ,可知它是把转速转换为电脉冲信号输出,供转速数字显示仪计数。

3.频闪测量转速

频闪测量转速是基于频闪原理。它的特点是利用频闪像直接测量转速,既不需要与被测物接触,也不需要转速传感器。它具有使用方便、量程宽、精度高等特点。

（1）频闪测速原理

频闪原理,即频闪效应原理,频闪效应就是物体在人的视野中存在时间暂存而形成的种现象,暂存的时间为(1/15-1/20)s。倘若被测旋转体带动频闪盘转速为f,对照旋转频闪盘的频闪灯闪光频率为f,当转速等于闪光频率,即f=f0时,会出现频闪盘静止不动的视觉效果。当被测转速超过闪光频率f0,即f=KG0时,频闪像静止不动,K为频闪盘转过的转数。当闪光频率f超过转速m倍时,则在频闪盘上将出现m个频闪像,这时f=(1/m)fa闪像处于静止不动。

当频闪盘上不是一个记号,而是两个记号,并均匀分布在同一个同心圆周上时,如果在两光的时间间隔内,频闪盘转过一个记号的间距,则频闪像呈现不动状态,这时f=(1/Z)等。综合上述关系式,则有f=Kf0/mZ或n=Kn0/mZ。

（2）数字式闪光测速仪。

4. 激光测量转速

激光测量转速也是一种非接触式转速测量,它与光电和频闪数字测速相比,具有三大优点。

（1）非接触式工作距离可远达10ml。

（2）当被测物体除旋转外,还在振动或回转进动时,只有激光测速才能测量这些处于特殊状态物体的转速;而且操作简单,读数可靠。

（3）抗干扰能力强。当工作环境存在杂光干扰或振动时,仍能正常测量,可以测量摇头回转的风扇转速,还可以测量水下旋转的螺旋桨转速。

5. 电机瞬时转速的测量

测量电机瞬时转速,也即测量转速变化曲线,测量电机的瞬时转速的原理和方法是多种多样的。只需电动机转速变化足以能引起其他电机的物理量的明显改变,就可以直接或间接地测量电动机的瞬时转速。

6.转差率的测量

（1）常用测量方法：用测速法计算转差率、用频闪法计算转差率、测量异步电机转子电流频率计算转差率，感应线圈法和直接法。

（2）数字式转差率测量仪。

7.电动机离心开关断开转速的测量

（1）硬件

硬件引起的误差有几个方面,其中最主要的是光电转速传感器带来的误差。传感器不管采用何种加工方法,都不能保证齿盘各齿沿圆周分布是绝对均匀的,故必然带来系统误差,为此必须选用精度较高的光电转速传感器。

（2）软件

除了尽可能减少硬件误差外,利用软件也可弥补硬件之不足,采用的方法是:自动齿数变换法。断开转速为瞬时转速,在实际测量时是无法测得瞬时转速的,只能以短时间内的平均转速来近似,采用光电测速、定角测时法,光电码盘齿数越多,越接近瞬时转速。不过齿数过多反而不好,这是因为对于任何机械加工的码盘,齿数不是绝对均匀的。在角度误差一定时,齿数越多,计时间隔越短,相对误差越大。

8 结论

经用户的长期使用证明，测量仪具有工作稳定，测量精度高等特点，说明电机转矩转速测量方法的分析正确，传感器选择得当。