CN217931959U - 一种便携式永磁电动机性能测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携式永磁电动机性能测试仪，属于电力检测技术领域。其技术方案为：包括用于采集电机供电回路电压和电流的采集模块，与所述采集模块输出端连接的AD转换模块、功率参数测量模块和过零检测模块，所述AD转换模块、功率参数测量模块和过零检测模块的输出端均与微控制器模块连接；所述微控制器模块还连接有用于数据存储的存储模块、用于人和测试仪进行信息交换的人机交互模块和电机控制模块，所述电机控制模块与电机的控制***连接，用于控制电机的启停；还包括为各个模块供电的电源和电源模块。本实用新型的有益效果为：可以在抽油机的工作现场直接对永磁电动机的空载反电动势进行测试。

Description

一种便携式永磁电动机性能测试仪

技术领域

本实用新型涉及电力检测领域，具体涉及一种便携式永磁电动机性能测试仪。

背景技术

目前，永磁电动机设计不合理、质量差都可引起新购永磁电动机使用一段时间出现退磁现象，使永磁电动机的空载反电动势随着使用时限的增长而发生改变，测试永磁电动机空载反电动势是评判永磁电动机性能最重要的衡量指标。目前，在对抽油机用永磁电动机的空载反电动势进行测试时，一般是将待测部件运回测试场所进行测试，需要耗费大量的人力物力，检测效率低，使用极不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以在抽油机的工作现场直接对永磁电动机的空载反电动势进行测试的便携式永磁电动机性能测试仪。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：包括用于采集电机供电回路电压和电流的采集模块，与所述采集模块输出端连接的AD转换模块、功率参数测量模块和过零检测模块，所述AD转换模块、功率参数测量模块和过零检测模块的输出端均与微控制器模块连接；

所述微控制器模块还连接有用于数据存储的存储模块、用于人和测试仪进行信息交换的人机交互模块和电机控制模块，所述电机控制模块与电机的控制***连接，用于控制电机的启停；

还包括为各个模块供电的电源和电源模块。

过零检测模块可以在当所述采集模块采集到的交流信号的波形从负半周向正半周转换时，经过零位，微控制器模块作出检测。

所述过零检测模块可以仅采集任意一项的电压信号就可以。

所述采集模块将永磁电机输入的三相高电压、大电流转换变成峰值不超过±10V的电压信号输送到所述AD转换模块进行模数转换，同时输送到所述功率参数测量模块使用。所述功率参数测量模块能够完成瞬时电压、电流、功率以及电压、电流有效值的测量，计算被测永磁电机的视在、有功和无功功率。

所述采集模块包括三个钳形电压探头和三个钳形电流探头。

所述微控制器模块包括编程微控制器及与编程微控制器连接的数据通讯接口。

所述微控制器模块通过SCI模块与人机交互模块进行数据交互。

还包括通过SCI模块与所述微控制器模块连接的数据传输模块。所述微控制器模块在测量过程中通过所述数据传输模块可以实时将测量数据传送到上位机进行保存处理，或者完成测量后将保存的数据传送到上位机进行保存处理，便于用户处理、分析数据或对数据进行存档。

所述电源为市电，所述电源模块能够将市电转换为±12V电压和5V电压；

或所述电源直接采用12V锂电池，所述电源模块能够将12V电压转换为-12V和5V电压；

其中±12V电压可以微控制器模块供电，所述5V电压为采集模块、AD转换模块、功率参数测量模块和过零检测模块供电。

所述人机交互模块包括液晶屏、按键开关、LED灯和蜂鸣器，所述液晶屏用于用户命令的接收和测量数据的显示，所述按键开关用于命令的输入，所述LED灯、蜂鸣器用于对用户进行提醒。

所述数据传输模块为有线通讯模块或无线通讯模块。所述有线通讯模块可以为USB、RS23或RS485，所述无线通讯模块为wifi或4G等无线通讯模块。

本实用新型的有益效果为：通过电压钳和电流钳与待测电机相连，测试方便；通过微控制器能够实现待测电机的启停控制，并在电机运行时实时测量电机的运行参数，包括瞬时电压、电流、功率以及电压、电流有效值以及被测永磁电机的视在、有功和无功功率的测量；在电机瞬时断电时完成空载反电动势的测量并作出相应判断，不影响电机运行，所以整个***可以完成对整个电机的控制和多种性能测量，测量数据全面，数值精确，并且不影响电气设备运行；通过液晶屏可设置多种永磁电机的空载反电动势检测标准，并根据设定标准自动判断电机性能优劣，可以通过数据传输模块实时将各种测量数据实时上传，便于用户分析处理。智能化程度高，数据传输方便。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构的示意图；

图2是本实用新型的微控制器主程序流程示意图；

图3是本实用新型的微控制器参数设定子程序流程示意图；

图4是本实用新型的微控制器测试子流程示意图；

图5是本实用新型的微控制数据处理子程序示意图

其中，附图标记为：1、电源模块；2、微控制器模块；3、采集模块；4、过零检测模块；5、AD转换模块；6、人机交互模块；7、数据传输模块；8、功率参数测量模块；9、存储模块；10、电机控制模块。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

实施例一：

参见图1，本实用新型是一种便携式永磁电动机性能测试仪，包括用于采集电机供电回路电压和电流的采集模块3，与采集模块3输出端连接的AD转换模块5、功率参数测量模块8和过零检测模块4，AD转换模块5、功率参数测量模块8和过零检测模块4的输出端均与微控制器模块2连接；

微控制器模块2还连接有用于数据存储的存储模块9、用于人和测试仪进行信息交换的人机交互模块6和电机控制模块10，电机控制模块10与电机的控制***连接，用于控制电机的启停；

还包括为各个模块供电的电源和电源模块1。

采集模块3将永磁电机输入的三相高电压、大电流转换变成峰值不超过±10V的电压信号输送到AD转换模块5进行模数转换，同时输送到功率参数测量模块8使用。功率参数测量模块8能够完成瞬时电压、电流、功率以及电压、电流有效值的测量，计算被测永磁电机的视在、有功和无功功率。

采集模块3包括三个钳形电压探头和三个钳形电流探头。

微控制器模块2包括编程微控制器及与编程微控制器连接的数据通讯接口。

微控制器模块2通过SCI模块与人机交互模块6进行数据交互。

还包括通过SCI模块与微控制器模块2连接的数据传输模块7。微控制器模块2在测量过程中通过数据传输模块7可以实时将测量数据传送到上位机进行保存处理，或者完成测量后将保存的数据传送到上位机进行保存处理，便于用户处理、分析数据或对数据进行存档。

电源为市电，电源模块1能够将市电转换为±12V电压和5V电压；

或电源直接采用12V锂电池，电源模块能够将12V电压转换为-12V和5V电压；

其中±12V电压可以微控制器模块2供电，5V电压为采集模块3、AD转换模块5、功率参数测量模块8和过零检测模块4供电。（标黄处这样写是否合理）

人机交互模块6包括液晶屏、按键开关、LED灯和蜂鸣器，液晶屏用于用户命令的接收和测量数据的显示，按键开关用于命令的输入，LED灯、蜂鸣器用于对用户进行提醒。

数据传输模块为有线通讯模块或无线通讯模块。有线通讯模块可以为USB、RS23或RS485，无线通讯模块为wifi或4G等无线通讯模块。

实施例二：

参见图1，在实施例二的基础上，微控制器模块2包括编程微控制器及与编程微控制器连接的数据通讯接口，编程微控制器型号优选为STM32F405。微控制器模块2为测试仪的智能控制中心，其功能包括：1、通过SCI模块与人机交互模块6的数据交互，完成用户命令的接收，测量数据的显示；2、控制电机控制模块10完成待测电机的启停；3、通过控制AD转换模块5完成待测电机的输入电压和电流的瞬时测量，并结合过零检测模块4输入的过零信号完成待测电机的电压和电流的有效值测量；4、通过SPI端口与存储模块9通讯，完成测量数据的存取；5、通过SPI端口完成与功率参数测量模块8的通讯，完成电机测量参数的读取；6、通过SCI端口与数据传输模块7的通讯，完成测量数据的上传。

AD模块主控芯片优先为AD7606，受微控制器的控制可以选择输入信号的范围，是否过采样来提高转换精度，转换完成输入电压电流的模数转换；

功率参数测量模块8优选为CS5463电能测量芯片，能够完成瞬时电压、电流、功率以及电压、电流有效值的测量，计算被测永磁电机的视在、有功和无功功率；

存储模块9的主控芯片优选AT25160芯片，可以与SPI端口进行数据通讯，完成200组数据的存储；

数据传输模块7的主控芯片优选FT232，能够与微控制器模块2的SCI串口转成USB数据格式进行数据通讯，实现微控制器模块2与上位机的数据通讯，同时数据传输模块7也可以采用现有的wifi模块和4G模块完成微控制器模块2和上位机的无线通讯，完成测量数据的上传；

人机交互模块6包括液晶屏、按键开关、LED灯和蜂鸣器等器件组成，其中液晶屏可以通过微控制器模块2的SCI端口完成用户命令的接收和测量数据的显示，同时按键开关也可以通过微控制器模块2的端口完成命令的输入；同时当电机测量的参数不合格时，微控制器模块2也可以通过LED灯、蜂鸣器完成对用户的提醒。

实施例三：

参见图1-图5，在实施例一或实施例二的基础上，本申请的控制流程见附图2，具体为：

当测试仪上电后，微控制器模块2首先进行初始化，然后通过SPI端口与存储模块9进行通讯，读取用户设定的测试参数，包括采集时的电压频率，采集后永磁电机的最小空载反电动势等；然后打开SCI端口与液晶屏进行通讯，接收用户指令；当接收到“参数设定”命令，就执行参数设定子程序，具体流程见图3；当接受到“电机测试”命令，就执行电机测试子程序；具体流程见图4；当接受到“数据读取”命令，就执行数据读取子程序；具体流程见图5；

参数设定子程序见图3，当主控模块接收“更改采集频率”命令后，就会控制液晶屏弹出数据输入界面，接收用户的输入数据，当用户确定后就将该数据存储到存储模块9中的相应位置；当微控制器模块2接收“更改空载反电势最低电压”命令后，微控制器模块2的动作同上；设置完成后就退出参数设定子程序；

电机测试子程序流程见图4，当主控模块接收“开始”命令后，控制电机控制模块10启动被测永磁电机，同时打开定时器，每隔1s与通过SPI端口功率参数测量模块88的CS5463芯片进行通讯，实时读取并显示电压的瞬时值和有效值，显示电机的视在功率、有功功率和无功功率等参数；当微控制器模块2接收到“测试”命令后，微控制器模块2通过控制电机控制模块10切断电机电源停止电机运行，同时接收过零检测模块4的过零脉冲信号计算此时电机反电动势的频率，当电机反电动势的频率达到用户的设定值时，控制AD转换模块5中的AD7606芯片进行瞬时电压、电流的采集转换，在转换过程中，开始设置AD7606芯片的转换范围为±10V，当检测发现转换的数值在±5V范围内时，自动将AD7606芯片的转换范围切换成±5V，提高转换精度；数据采集完成后自动计算被测电机的空载反电动势并与用户设定的最小值进行比较，如果小于用户的设定值就通过LED灯和蜂鸣器进行报警，提醒用户处理；当测量完成后如果接收到“数据保存”命令，就将测量数据通过SPI端口传送到存储模块9进行数据保存，同时还保存测量时间和电机编号便于用户日后检索查找；当接收到“数据传输”命令后，通过SCI端口与数据传输模块7进行通讯，将测量数据传送到上位机便于日后用户处理分析；同时如果接收到用户的“电机停止”命令后，微控制器模块2控制电机控制模块10将电机停止，并不进行测量操作；当接收到用户的“返回”命令时，就退出电机测试子程序；

数据处理子程序流程见图5，主要完成过往存储的查找显示和数据上传功能；当微控制器模块2接收到“数据查询”命令时，就会弹出对话框，用户可以输入数据保存时间和电机编号，主控模块根据要求与存储模块9进行通讯，完成测量数据的查找，并通过液晶屏进行数据显示；当主控模块接收到“上传数据”命令时，微控制器模块2通过SCI端口与数据传输模块7进行通讯，将检索到的数据传送到上位机给用户使用。

在本实用新型创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：包括用于采集电机供电回路电压和电流的采集模块，与所述采集模块输出端连接的AD转换模块、功率参数测量模块和过零检测模块，所述AD转换模块、功率参数测量模块和过零检测模块的输出端均与微控制器模块连接；

所述微控制器模块还连接有用于数据存储的存储模块、用于人和测试仪进行信息交换的人机交互模块和电机控制模块，所述电机控制模块与电机的控制***连接，用于控制电机的启停；

还包括为各个模块供电的电源和电源模块。

2.根据权利要求1所述的便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：所述采集模块包括三个钳形电压探头和三个钳形电流探头。

3.根据权利要求1或2所述的便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：所述电源为市电，所述电源模块能够将市电转换为±12V和5V电压。

4.根据权利要求1或2所述的便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：

所述电源直接采用12V锂电池，所述电源模块能够将电压转换为-12V和5V电压。

5.根据权利要求1或2所述的便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：所述微控制器模块通过SCI模块与人机交互模块进行数据交互。

6.根据权利要求1或2所述的便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：还包括通过SCI模块与所述微控制器模块连接的数据传输模块。

7.根据权利要求1或2所述的便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：所述人机交互模块包括液晶屏、按键开关、LED灯和蜂鸣器，所述液晶屏用于用户命令的接收和测量数据的显示，所述按键开关用于命令的输入，所述LED灯、蜂鸣器用于对用户进行提醒。

8.根据权利要求6所述的便携式永磁电动机性能测试仪，其特征在于：所述数据传输模块为有线通讯模块或无线通讯模块。

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