专利名称：一种新型同步测功机的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种运用于旋转机械的转矩测量领域内的新型同步测功机。
现有的中高速测功机仍广泛采用直流电机，因直流电机有调速性能好的优点，但因直流电机存在换向器和电刷，维护和修理较困难，且存在无线电干扰的问题，于是有的采用同步电机作为测功机使用，但以往的同步测功机只制成小功率的且工作在发电机状态，而不能工作在电动机状态。
本实用新型针对存在问题，其目的在于提供一种精度高且可自起动，运行于发电和电动两种工况的新型同步测功机。
本实用新型的转子为隐极转子，转子绕组采用星形三相对称绕组结构，既改善了励磁磁势的波形，又顺利解决了电动机运行时的起动问题。定子绕组采用Y-Δ混合绕组，使其在气隙中所产生的谐波磁势及感应的谐波电势削弱，使感应电势和气隙磁势更接近于正弦，从而提高了测功机的测量精度。加之通过三相双投开关K1和三相开关K2，使转子可分别与起动电路或直流励磁电路相联，定子可分别与三相可控变频电源U1或三相负载电路相联，从而可测量不同转速下的输出入转矩，有效地解决了现有技术中存在的结构复杂、维修工作量大、且不能运行于电动机工况、测量精度低的难题。
本实用新型具有可以和直流测功机一样，方便地运行于发电和电动两种工况，测量不同转速下的输出入转矩，且结构比直流测功机简单，维护工作量小，可自起动、测量精度较高的特点，是一种适用性较强的测功机。


图1是本实用新型的转子绕组(1)的电路原理图。
图2是本实用新型的定子绕组(2)的电路原理图。
图3是本实用新型的方框图。
图4是本实用新型的外壳主视图。
图5是本实用新型图4的侧视图。
以下结合附图对本发明作详细描述。
本实用新型包括定子绕组(2)和转子绕组(1)，转子为隐极转子，转子绕组(1)采用星形三相对称绕组，星形三相对称绕组abc的三个端子通过三相双投开关K1、三相开关K2分别与起动电路和直流励磁电路组成的转子绕组控制器(3)相联，定子绕组(2)采用Y-Δ混合绕组，该Y-Δ混合绕组通过三相双投开关K3与三相可控变频电源U1和三相负载电路(4)相联，且该混合绕组中的Δ绕组空间位置滞后Y绕组26-31°电角。隐极转子上的星形三相对称绕组采用双层迭绕组，且绕组abc的三个端子互相连接，另三个端子分别接到三相双投开关K1上和三相开关K2上，即通过三相双投开关K1可与起动电路中的三相对称起动电阻3R1相接或者使绕组abc的三个端子短接或者通过三相开关K2使绕组bc并联在一起后与绕组a串联然后接至直流励磁电路中的直流励磁电源U2上。Y-Δ混合绕组由三角形Δ绕组和星形Y绕组构成，Δ绕组的三个绕组UVW两端相互联接形成三角形联接后，再与星形Y绕组的三个绕组ABC联接形成星形三角形串联绕组，ABC三相绕组通过三相双投开关K3接到三相可控变频电源U1上或者接到三相负载电路中的对称电阻3R1上。Δ绕组的匝数是Y绕组的 倍。由于Y-Δ混合绕组中Δ绕组的空间位置滞后于Y绕组26-31°电角，从而使两套绕组中的电势或电流也彼此相差26-31°电角。图中5-同步测功机、6-外轴承座、7-测力计。
实施例1定子绕组采用Y-Δ混合绕组，两绕组各占30°相带，Δ绕组的空间位置比Y绕组滞后30°电角，且Δ绕组的匝数是Y绕组的 倍。作发电机运行时，将开关K1打开，开关K2闭合，转子绕组以两并一串方式接入直流励磁电路U2，由于转子采用对称绕组，此时转子所产生的气隙磁势与转子三相对称绕组通以三相对称交流电的瞬间相同，由于定子绕组采用Y-Δ混合绕组，则感应电势中的谐波电势被削弱，而基波电势得到加强，当开关K3投向右边，负载电路为线性负载3R，将在定子绕组中产生基波电流，并产生定子磁势，同样Y-Δ绕组型式使基波磁势得到加强，谐波磁势被削弱。作电动机运行时，为满足被试机械不同转速的要求，测功机的定子绕组须经三相可控变频电源U1接入电网，三相可控变频电源中的变频器可采用市售的松下VF系列的变频器，运行时首先打开开关K2，开关K1投向左边，成为绕线式异步电动机，开关K3投向左边，接通三相可控变频电源U1，使测功机顺利起动，当达到一定转速时，将开关K1投向右边，使三相绕组abc短路；当测功机接近同步转速时，开关K1断开，开关K2闭合，接通直流励磁电路U2，使测功机转速达到同步转速，也可通过使变频电源频率从低到高逐步增加，使测功机起动。由于转子绕组接成三相对称绕组，定子采用Y-Δ绕组，使感应电势和气隙磁势的谐波受到削弱，基波得到加强，使感应电势和气隙磁势更接近正弦，提高了测功机的测量精度。
权利要求1.一种新型同步测功机，它包括定子绕组(2)和转子绕组(1)，其特征在于转子为隐极转子，转子绕组(1)采用星形三相对称绕组，星形三相对称绕组abc的三个端子通过三相双投开关K1、三相开关K2分别与起动电路和直流励磁电路组成的转子绕组控制器(3)相联，定子绕组(2)采用Y-Δ混合绕组，该Y-Δ混合绕组通过三相双投开关K3与三相可控变频电源U1和三相负载电路(4)相联，且该混合绕组中的Δ绕组空间位置滞后Y绕组26-31°电角。
2.按权利要求1所述的一种新型同步测功机，其特征在于隐极转子上的星形三相对称绕组采用双层迭绕组，且绕组abc的三个端子互相连接，另三个端子分别接到三相双投开关K1上和三相开关K2上，即通过三相双投开关K1可与起动电路中的三相对称起动电阻3R1相接或者使绕组abc的三个端子短接或者通过三相开关K2使绕组bc并联在一起后与绕组a串联然后接至直流励磁电路中的直流励磁电源U2上。
3.按权利要求1所述的一种新型同步测功机，其特征在于Y-Δ混合绕组由三角形Δ绕组和星形Y绕组构成，Δ绕组的三个绕组UVW两端相互联接形成三角形联接后，再与星形Y绕组的三个绕组ABC联接形成星形三角形串联绕组，ABC三相绕组通过三相双投开关K3接到三相可控变频电源U1上或者接到三相负载电路中的对称电阻3R1上。
4.按权利要求1所述的一种新型同步测功机，其特征在于Δ绕组的匝数是Y绕组的 倍。
5.按权利要求1所述的一种新型同步测功机，其特征在于由于Y-Δ混合绕组中Δ绕组的空间位置滞后于Y绕组26-31°电角，从而使两套绕组中的电势或电流也彼此相差26-31°电角。
专利摘要本实用新型提供一种用于旋转机械转矩测量的新型同步测功机。它包括定子绕组和转子绕组,其特征在于转子绕组采用星形三相对称绕组结构,绕组通过三相双投开关和三相开关分别接起动电路和直流励磁电路,定子采用Y—Δ混合绕组,该绕组通过三相双投开关与三相可控变频电源或三相负载电路相联,且Δ绕组的空间位置滞后于Y绕组一定的电角。从而减少了气隙磁场中的高次谐波,大大提高了其测量精度,同时又顺利解决了测功机运行于电动和发电两种工况问题。
文档编号G01L3/00GK2449216SQ00232420
公开日2001年9月19日 申请日期2000年11月13日 优先权日2000年11月13日
发明者卓菡 申请人:福州大学