陀螺仪电机是保持陀螺高速转动的驱动力来源，其输出的稳定性直接决定着陀螺的稳定性。为确保产品品质，陀螺仪电机出厂前必须经过长时间运行，并监测其稳定性。

　　陀螺仪电机的稳定性可通过其输入电参量的稳定性体现出来。电机机械能做功的有功功率计算方式如下：

　　其中cosφ为功率因数，φ为电压电流的相位角差。

　　这表明，仅测量陀螺仪电机的电压、电流是不够的，尤其是陀螺仪电机的功率因数并不高，相位角差的轻微波动会造成功率因数较大的波动，导致即使电压、电流稳定功率却出现变动的情况。

一陀螺仪电机测试指标

• 　　为了满足陀螺仪电机稳定度测试需求，结合工程实践，银河电气提出以下测试指标：
• 　　电压基波有效值、电压真有效值;
• 　　电流基波有效值、电流真有效值;
• 　　有功功率、基波功率、功率因数、位移因数、谐波功率;
• 　　频率、总谐波失真、总谐波因数;
• 　　电压、电流、频率稳定度;
• 　　电压、电流正序分量及负序分量;
• 　　电压、电流的100kHz范围内谐波及相位;
• 　　0.1Hz以上的次谐波，各种频率的间谐波;
• 　　无功功率、视在功率、位移无功功率、畸变无功功率;
• 　　7种国标及国际标准定义的三相不平衡度。
• 　　电压、电流测试精度为0.1%，功率测试精度0.2%。

二陀螺仪电机测试方案

　　对于采用三相交流输入的陀螺仪电机，如采用二瓦计法，一台陀螺仪电机需要2路电压和2路电流通道的测量;如采用三瓦计法，一台陀螺仪电机需要3路电压和3路电流通道的测量。陀螺仪电机需要考察长期运行稳定性，测试周期往往以天计算。为保证测试效率，采用以下多功率分析仪并连测试的方案，实现数十台陀螺电机的同时测量。

　　功率分析仪采用银河电气WP4000，每台WP4000连接6个DT数字变送器，采用二瓦计法可测量三台两相或三相陀螺仪电机;采用三瓦计法可测量两台三相陀螺仪电机，一套测试柜共用一台试验电源供电。

　　当采用三瓦计法测量三相功率时，每相均采用一个DT数字变送器进行测量，由于该电机的中性线未引出，可以利用同型号的DT数字变送器电压通道输入阻抗相等的原理，构建虚拟中性点。

　　为了实现自动化测试。共采用3台开关量测控子站DC0404对试验电源进行分合控制。

　　图1 陀螺仪电机自动化测试平台构成

　　每套陀螺仪电机自动化测试平台包含一个测试柜和一台上位机。测试柜和上位机之间通过以太网相连。

　　上位机安装DCCS2012试验数据采集软件、DH2000谐波分析软件，数据库服务器用于存储所有试验原始数据，保证数据的完整性，以便事后对数据进行进行提取分析、数据挖掘。

　　上位机软件预置三种试验模式，即二瓦计试验模式、三瓦计试验模式、两相电机试验模式。每种试验模式根据接线方式的不同，数据分析处理方式不同。用户在进行试验时，只需选择对应的试验模式界面即可，软件自动进行分析运算并显示结果。

　　图2 测试柜效果图

　　1~9台被测陀螺仪电机安装在测试台架上。每台电机三相线均分为电压线和电流线，因此，每台电机共6根测试线。所有测试线均与54芯航空插座相连。

　　采用二瓦计法时(含两相陀螺仪电机试验)，测试台架共可连接9台被试电机，采用三瓦计法时，测试台架共可连接6台被试电机。

三陀螺仪电机测试系统技术参数

01WP4000-6变频功率分析仪

• 　　功率单元配置数量：6个;
• 　　显示方式：12.1寸液晶显示屏，800x600真彩色;
• 　　安装方式：嵌入式/台式;
• 　　数据刷新速率(积分周期)：20 ms~2 S可设 ;
• 　　功率单元通讯接口：光纤;
• 　　与上位机通讯接口：以太网;
• 　　电源质量：正序分量、负序分量，总谐波畸变率(THD)，总谐波因数(THF)，谐波电压(HVF)/电流因数(HCF)等;
• 　　线路选择：17种常用线路图供选择;
• 　　测量模式：基波有效值模式(H01)，真有效值模式(RMS)，校准平均值模式(MEAN)，算术平均值模式(avg);
• 　　平均方式：滑动平均，指数平均，智能平均，平均点数可设;
• 　　谐波分析：提供0-99次谐波分析数据，显示方式：柱状图、图表;
• 　　其它接口：扩展大屏幕(VGA接口)、功能扩展接口、USB接口，同步光纤接口;
• 　　数据记录：BMP截屏图像，*.wav格式瞬态数据;
• 　　供电电源：AC220V，50/60Hz;

02DT223B数字变送器

• 　　额定测试电压：128V;
• 　　额定测试电流：1.28A;
• 　　电压准确测试范围：0.64V~128V(0.5%Un~100%Un);
• 　　电流准确测试范围：1.28mA~1.28A(1%In~100%In);
• 　　电压测试量程：0.5V/1V/2V/4V/8V/16V/32V/64V/128V;
• 　　电流测试量程：20mA/40mA/80mA/160mA/320mA/640mA/1.28A。
• 　　基波频率测试范围：DC，0.1Hz~1500Hz;
• 　　电压/电流测量准确度：0.1%rd;
• 　　功率测量准确度：0.2%rd;
• 　　功率因数测量范围：0.05~1;
• 　　供电电源：自带直流电源适配器;
• 　　通讯接口：ST多模光纤;

03DC0404开关量测控子站

• 　　输入通道：4路无源触点;
• 　　输出通道：4路继电器输出，220V/1A;
• 　　通讯接口：RS485或光纤;
• 　　供电电源：AC220V，50/60Hz。

四WP4000测量陀螺仪电机的优势

• 　　提供完整陀螺仪电机测试解决方案，可实现多台电机长期自动化测试;
• 　　变送器直接采集电参量，角差指标可控并能精确测量;
• 　　可实现低功率因数下高精度有功功率、视在功率、基波功率、谐波功率的测量;
• 　　灵活配置通道数量，可通过网络扩展，实现多组电机的同步测试;
• 　　能够对测试原始数据(波形)进行记录，建立电机特性档案，方便后续分析。

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　　作者：cls_yinhe

　　湖南银河电气有限公司(www.vfe.ac.cn)

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