考慮到所有可能的條件，需要一個(gè)動(dòng)態(tài)和非線性的測(cè)試環(huán)境來(lái)完成差壓變送器測(cè)試架構(gòu)。開發(fā)了用于差壓變送器的非線性測(cè)試臺(tái)（NTBA），以測(cè)量和記錄非線性負(fù)載實(shí)驗(yàn)期間的一系列物理性能。
可以應(yīng)用兩種不同類型的負(fù)載（例如，帶諧波驅(qū)動(dòng)的負(fù)載電機(jī)，以及由四連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的非線性負(fù)載），以在差壓變送器的實(shí)際操作中再現(xiàn)#常見的條件。NTBA將通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其是否可以準(zhǔn)確滿足提議的原動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，以及它們?cè)谥贫ㄟ\(yùn)營(yíng)績(jī)效指標(biāo)方面的有用性。本文討論了構(gòu)建測(cè)試床的過(guò)程以及測(cè)試床中每個(gè)組件產(chǎn)生必要的物理性能信息的潛力。
測(cè)試臺(tái)概述
RRG開發(fā)非線性測(cè)試臺(tái)的#初靈感是找到永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能包絡(luò)圖。但是，試驗(yàn)臺(tái)必須足夠靈活，才能用于一系列原動(dòng)機(jī)，并且還涉及基于狀態(tài)維護(hù)（CBM）的未來(lái)研究工作。在這些目標(biāo)的基礎(chǔ)上定義了測(cè)試床所需的操作特性。#大功率接近10 HP，#大速度高達(dá)5000 RPM。
黑色長(zhǎng)鋼軌將所有組件緊緊地緊緊扣住各種負(fù)載。為了抵抗垂直方向和水平方向的力，導(dǎo)軌的頂部分別有½“螺紋孔，側(cè)面有¼”孔。螺絲使調(diào)整對(duì)準(zhǔn)成為可能。
該測(cè)試臺(tái)旨在克服由制造公差引起的不對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，并且是模塊化的。支撐塊具有四個(gè)螺釘，可通過(guò)確定相對(duì)于測(cè)試床水平面的角度和高度將力轉(zhuǎn)移到測(cè)試床表面。用于支撐塊的螺釘和用于導(dǎo)軌的螺釘有助于精que定位每個(gè)組件。此外，導(dǎo)軌被開發(fā)為模塊化的，因此，只要從測(cè)試臺(tái)表面到旋轉(zhuǎn)中心的高度低于6英寸，就可以實(shí)現(xiàn)多種配置。
測(cè)試床的安全性是一個(gè)額外的問(wèn)題。緊急停止開關(guān)集成在測(cè)試臺(tái)中，以在緊急情況下停止測(cè)試臺(tái)的功能。它具有兩個(gè)功率繼電器，以切斷向電動(dòng)機(jī)的放大器提供的電流；如果外殼打開，則具有一個(gè)額外的開關(guān)，以停止操作。另外，為了防止將很大的力從負(fù)載傳遞到被測(cè)差壓變送器，默認(rèn)情況下，制動(dòng)器處于打開狀態(tài)，而離合器處于斷開狀態(tài)。
系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，大型外殼形成在測(cè)試臺(tái)上方。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，該系統(tǒng)將用于測(cè)試大量的抖動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此，在測(cè)試過(guò)程中，如果連接不當(dāng)或破裂，零件飛離系統(tǒng)的可能性就很高。外殼將保護(hù)用戶。
圖1顯示了測(cè)試臺(tái)的機(jī)械組件設(shè)置。該測(cè)試臺(tái)是為動(dòng)態(tài)測(cè)試而開發(fā)的，因此，采用負(fù)載電動(dòng)機(jī)來(lái)創(chuàng)建一系列負(fù)載類型。四連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生非線性周期性載荷。選擇好特的負(fù)載類型以證明給定測(cè)試電動(dòng)機(jī)的實(shí)際條件。離合器和制動(dòng)器是單個(gè)單元，它們同時(shí)工作。這意味著如果制動(dòng)器打開，則離合器關(guān)閉，反之亦然。
需要差壓變送器來(lái)量化測(cè)試馬達(dá)和負(fù)載馬達(dá)之間的扭矩。編碼器計(jì)算速度，位置和加速度。此外，每個(gè)組件都使用三個(gè)波紋管聯(lián)軸器連接到其余系統(tǒng)。聯(lián)軸器經(jīng)過(guò)精心選擇，可承受旋轉(zhuǎn)方向超過(guò)40 Lf-ft
測(cè)試床的電氣組件設(shè)置如圖2所示。框架本身由木材組成，可防止電氣危險(xiǎn)。為每個(gè)機(jī)械組件和運(yùn)動(dòng)控制器之間的連接線設(shè)置了互連模塊。由于有幾根粗電線進(jìn)入包裝盒，因此應(yīng)將它們緊密正確地放在一起。該接口盒用于差壓變送器。此盒將扭矩信號(hào)從差壓變送器傳輸?shù)娇刂破鳌ｋ姍C(jī)放大器和電源需要散熱片和冷卻裝置。
在測(cè)試時(shí)，放大器和電源會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此它具有四個(gè)風(fēng)扇，這些風(fēng)扇的運(yùn)行可將熱量降至#低。固態(tài)繼電器用于控制制動(dòng)器和離合器的操作。電流差壓變送器將量化從放大器流向測(cè)試電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)線中流過(guò)的電流量。此外，溫度差壓變送器安裝在測(cè)試電動(dòng)機(jī)中，并且通過(guò)校準(zhǔn)電路按比例縮小從溫度發(fā)送的電壓信號(hào)。每個(gè)組件將在后面進(jìn)行全面介紹。
試驗(yàn)臺(tái)的操作
在安裝完所有必要的電氣和機(jī)械組件的測(cè)試臺(tái)后，信號(hào)線從控制器鏈接到每個(gè)組件。每個(gè)測(cè)量工具和放大器的電源線都鏈接到電源。霍爾差壓變送器和編碼器需要5 V的電壓，其電源由控制器互連模塊提供。電流差壓變送器需要+/- 15 V的電壓，因此，它具有自己的電源。此外，熱敏電阻需要+/- 15 V的電壓，并且它們從同一電源獲取功率。
如果發(fā)生電涌，則使用兩個(gè)功率繼電器斷開電流。每個(gè)功率繼電器都串聯(lián)在電源和放大器之間。還建立了一個(gè)分壓器電路，以便從測(cè)試電動(dòng)機(jī)汲取電壓信號(hào)。這些信號(hào)降低到+/- 10V。
差壓變送器信號(hào)通過(guò)互連模塊傳輸?shù)竭\(yùn)動(dòng)控制器。將獲得11個(gè)輸入信號(hào)：三個(gè)電流信號(hào)，三個(gè)電壓信號(hào)，一個(gè)扭矩信號(hào)和四個(gè)溫度信號(hào)。由于Galil運(yùn)動(dòng)控制器中只有八個(gè)輸入通道，因此將使用National Instruments的數(shù)據(jù)采集板來(lái)收集其他信號(hào)。測(cè)試電動(dòng)機(jī)中需要編碼器和霍爾信號(hào)，以將反饋發(fā)送到放大器。這些信號(hào)是完成正弦換向環(huán)路以操作測(cè)試電動(dòng)機(jī)所必需的。
負(fù)載電動(dòng)機(jī)wuxu將位置信號(hào)和霍爾信號(hào)反饋到放大器，因?yàn)樨?fù)載電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)控制器而不是放大器中對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行整流。由于測(cè)試電動(dòng)機(jī)放大器的接地未與電源線分開，因此放大器和運(yùn)動(dòng)控制器的接地已接地。此外，隔離電源變壓器的一對(duì)一比率用于將大約+/- 76 VDC的電壓范圍轉(zhuǎn)換為0 VDC至169 VDC之間的電壓輸出范圍。#終，使用數(shù)字輸出通道之一控制制動(dòng)器和離合器的接合。在緊急情況下或操作時(shí)，該信號(hào)將傳輸?shù)街苿?dòng)器和離合器。
Galil運(yùn)動(dòng)控制器提供了100多個(gè)命令來(lái)定義運(yùn)動(dòng)和機(jī)器參數(shù)。它包括開始操作，提蝧hou刺約芭渲霉似骱涂刂破韉拿睢Ｕ廡┟羈梢遠(yuǎn)蘋駻SCII格式傳輸。這些Galil的命令可幫助用戶創(chuàng)建，存儲(chǔ)和實(shí)現(xiàn)幾個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序。此外，Galil還提供DLL文件來(lái)借助C / C ++，Visual Basic或Labview生成程序。所有這些功能將幫助用戶開發(fā)具有快速采樣和反饋更新速度的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
結(jié)論
該非線性試驗(yàn)臺(tái) 將用于廣泛的各種特性和幾種不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供的測(cè)試能力。通常，負(fù)載電機(jī)和測(cè)試電機(jī)以其#高速度運(yùn)行。然而，測(cè)試電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩潛力尚未確定。測(cè)試電動(dòng)機(jī)的性能將根據(jù)完成ONR全電船計(jì)劃任務(wù)之一的測(cè)試協(xié)議進(jìn)行評(píng)估。
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