三相異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩測量用電壓電流采集傳輸電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于機械量測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩測量 用電壓電流采集傳輸電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 負(fù)載轉(zhuǎn)矩是旋轉(zhuǎn)動力機械的重要工作參數(shù)，并已經(jīng)成為機械量測量中一個重要組 成部分。而且在機械系統(tǒng)中出現(xiàn)的振動，干擾等不正常行為都可以通過電機輸出軸上的負(fù) 載轉(zhuǎn)矩變化體現(xiàn)出來。比如齒輪嚙合過程中產(chǎn)生的震動會以固定頻率影響電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩的 變化。因此若能準(zhǔn)確、可靠、方便地測出電機實時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩值，這將有利于對旋轉(zhuǎn)動力機 械進(jìn)行實時監(jiān)控和故障分析。
[0003] 目前，測量負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方式是利用測量輸出軸的機械變形來測量輸出軸的負(fù)載轉(zhuǎn) 矩，其所需要的設(shè)備傳感器安裝方式復(fù)雜，對安裝空間和操作人員的要求較高。在煤礦綜采 工作面對采煤機滾筒進(jìn)行轉(zhuǎn)矩監(jiān)控時，沒有足夠的空間將采用機械方法的扭矩測量設(shè)備安 裝上去。以MG100-TP型單滾筒采煤機為例，其滾筒直徑540mm，切割速度2.96m/min，需選用 lOkN.m的扭矩傳感器，其安裝長度大概為0.7m，對滾筒軸設(shè)計影響較大。因此，只能在采煤 機設(shè)計時留有足夠的空間，這樣就加大了設(shè)計難度。
[0004] 為了解決以上問題，有人提出了通過檢測三相異步電機的輸入相電流和相電壓， 來通過計算機計算測量三相異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方法，具體的計算方法為:首先，根據(jù)公式 V3. . 2 "
〃 vv ? u ^ _卜算得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電 壓分量Ua和電壓分量11β，并根據(jù)公式
計 算得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電流分量ia和電流分量ie，其中，UA為三相異步電機的A相輸入 電壓，UB為三相異步電機的B相輸入電壓，uc為三相異步電機的C相輸入電壓，iA為三相異步 電機的A相輸入電流，i B為三相異步電機的B相輸入電流，ic為三相異步電機的C相輸入電流， 然后，根據(jù)公式1' (* = ]11)[丨￡!1(11(1-1^；[(1)(11：-；[(11(邱-1^￡!)(11：]計算得到電磁轉(zhuǎn)矩1' (?，其中1^為三 相異步電機定子的電阻，np為三相異步電機的極對數(shù)，t為時間，最后，根據(jù)公式T = 算得到三相異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩T，其中，To為空載轉(zhuǎn)矩。但是，現(xiàn)有技術(shù)中還缺乏結(jié)構(gòu)簡單、 設(shè)計合理、實現(xiàn)方便且成本低、使用操作方便、工作可靠性高、實用性強、使用效果好的三相 異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩測量用電壓電流采集傳輸電路。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種三相 異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩測量用電壓電流采集傳輸電路，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實現(xiàn)方便且成本 低，使用操作方便，工作可靠性高，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種三相異步電機負(fù)載轉(zhuǎn) 矩測量用電壓電流采集傳輸電路，其特征在于:包括電壓傳感器組和電流傳感器組，以及微 處理器模塊和與微處理器模塊相接且用于與計算機連接并通信的USB通信模塊，所述電壓 傳感器組包括用于對三相異步電機的A相輸入電壓進(jìn)行檢測的A相電壓傳感器、用于對三相 異步電機的B相輸入電壓進(jìn)行檢測的B相電壓傳感器和用于對三相異步電機的C相輸入電壓 進(jìn)行檢測的C相電壓傳感器，所述A相電壓傳感器與三相異步電機的A相繞組并聯(lián)，所述B相 電壓傳感器與三相異步電機的B相繞組并聯(lián)，所述C相電壓傳感器與三相異步電機的C相繞 組并聯(lián)，所述電流傳感器組包括用于對三相異步電機的A相輸入電流進(jìn)行檢測的A相電流傳 感器、用于對三相異步電機的B相輸入電流進(jìn)行檢測的B相電流傳感器和用于對三相異步電 機的C相輸入電流進(jìn)行檢測的C相電流傳感器，所述A相電流傳感器接在三相異步電機的A相 繞組與電源的A相線之間，所述B相電流傳感器接在三相異步電機的B相繞組與電源的B相線 之間，所述C相電流傳感器接在三相異步電機的C相繞組與電源的C相線之間，所述微處理器 模塊的輸入端接有用于對A相電壓傳感器輸出的電壓信號和A相電流傳感器輸出的電流信 號進(jìn)行放大和濾波調(diào)理的A相信號調(diào)理電路，用于對B相電壓傳感器輸出的電壓信號和B相 電流傳感器輸出的電流信號進(jìn)行放大和濾波調(diào)理的B相信號調(diào)理電路，以及用于對C相電壓 傳感器輸出的電壓信號和C相電流傳感器輸出的電流信號進(jìn)行放大和濾波調(diào)理的C相信號 調(diào)理電路;所述A相電壓傳感器的輸出端和A相電流傳感器的輸出端均與A相信號調(diào)理電路 的輸入端連接，所述B相電壓傳感器的輸出端和B相電流傳感器的輸出端均與B相信號調(diào)理 電路的輸入端連接，所述C相電壓傳感器的輸出端和C相電流傳感器的輸出端均與C相信號 調(diào)理電路的輸入端連接。
[0007] 上述的三相異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩測量用電壓電流采集傳輸電路，其特征在于:所述A 相信號調(diào)理電路包括型號為LM324N的運算放大器芯片U1，所述運算放大器芯片U1的第4引 腳與+12V電源的輸出端連接，所述運算放大器芯片U1的第11引腳與-12V電源的輸出端連 接，所述運算放大器芯片U1的第2引腳通過電阻R1與A相電壓傳感器的輸出連接，且通過電 阻R2與運算放大器芯片U1的第8引腳相接，所述運算放大器芯片U1的第3引腳通過電阻R4接 地，所述運算放大器芯片U1的第1引腳與第2引腳之間接有電阻R3,所述運算放大器芯片U1 的第1引腳為A相信號調(diào)理電路的電壓信號輸出端AD1且與微處理器模塊的輸入端連接;所 述運算放大器芯片U1的第6引腳通過電阻R7與A相電流傳感器的輸出連接，且通過電阻R5與 運算放大器芯片U1的第8引腳相接，所述運算放大器芯片U1的第5引腳通過電阻R8接地，所 述運算放大器芯片U1的第6引腳與第7引腳之間接有電阻R6,所述運算放大器芯片U1的第7 引腳為A相信號調(diào)理電路的電流信號輸出端AD2且與微處理器模塊的輸入端連接;所述運算 放大器芯片U1的第9引腳通過電阻R9與+5V電源的輸出端連接，所述運算放大器芯片U1的第 10引腳通過電阻R10接地，所述運算放大器芯片U1的第8引腳與第9引腳之間接有電阻R31。
[0008] 上述的三相異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩測量用電壓電流采集傳輸電路，其特征在于:所述B 相信號調(diào)理電路包括型號為LM324N的運算放大器芯片U2,所述運算放大器芯片U2的第4引 腳與+12V電源的輸出端連接，所述運算放大器芯片U2的第11引腳與-12V電源的輸出端連 接，所述運算放大器芯片U2的第2引腳通過電阻R11與B相電壓傳感器的輸出連接，且通過電 阻R12與運算放大器芯片U2的第8引腳相接，所述運算放大器芯片U2的第3引腳通過電阻R14 接地，所述運算放大器芯片U2的第1引腳與第2引腳之間接有電阻R13,所述運算放大器芯片 U2的第1引腳為B相信號調(diào)理電路的電壓信號輸出端AD3且與微處理器模塊的輸入端連接； 所述運算放大器芯片U2的第6引腳通過電阻R17與B相電流傳感器的輸出連接，且通過電阻 R15與運算放大器芯片U2的第8引腳相接，所述運算放大器芯片U2的第5引腳通過電阻R18接 地，所述運算放大器芯片U2的第6引腳與第7引腳之間接有電阻R16,所述運算放大器芯片U2 的第7引腳為B相信號調(diào)理電路的電流信號輸出端AD4且與微處理器模塊的輸入端連接;所 述運算放大器芯片U2的第9引腳通過電阻R19與+5V電源的輸出端連接，所述運算放大器芯 片U2的第10引腳通過電阻R20接地，所述運算放大器芯片U2的第8引腳與第9引腳之間接有 電阻R32。
[0009] 上述的三相異步電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩測量用電壓電流采集傳輸電路，其特征在于:所述C 相信號調(diào)理電路包括型號為LM324N的運算放大器芯片U3,所述運算放大器芯片U3的第4引 腳與+12V電源的輸出端連接，所述運算放大器芯片U3的第11引腳與-12V電源的輸出端連 接，所述運算放大器芯片U3的第2引腳通過電阻R21與C相電壓傳感器的輸出連接，且通過電 阻R22與運算放大器芯片U3的第8引腳相接，所述運算放大器芯片U3的第3引腳通過電阻R24 接地，所述運算放大器芯片U3的第1引腳與第2引腳之間接有電阻R23,所述運算放大器芯片 U3的第1引腳為C相信號調(diào)理電路的電壓信號輸出端AD1且與微處理器模塊的輸入端連接； 所述運算放大器芯片U3的第6引腳通過電阻R27與C相電流傳感器的輸出連接，且通過電阻 R25與運算放大器芯片U3的第8引腳相接，所述運算放大器芯片U3的第5引腳通過電阻R28接 地，所述運算放大器芯片U3的第6引腳與第7引腳之間接有電阻R26,所述運算放大器芯片U3 的第7引腳為C相信號調(diào)理電路的電流信號輸出端AD6且與微處理器模塊的輸入端連接;所 述運算放大器芯片U3的第9引腳通過電阻R29