在实验室还可以通过示波器来测电机电流,在起动回路中接入电流互感器, 将电流互感器二次侧接入示波器,可以测得电流波形。可以通过故障录波装置来

测电流,用故障录波装置测量电流互感器的二次侧。现在对电机电流或者其他交 流电还可以通过钳形电流表来测,将定子端绕线直接通入钳形电流表的电流互感 器测。

有两种方法对电机转速进行测量,一种是测频法。通过一个周期内测到的脉 冲个数来确定转速,由于检测的起止时间不确定,所以通过测频率来确定转速存 在一定的误差,但由于电机的转速较快,误差影响不大。还可以通过测脉冲之间 的时差来进行测量。

首台单片机在 1974 年被美国仙童公司研发成功。这台单片机通过两个集成 电路组成,受到电器和仪表领域的关注。在 1974~1976 年期间,单片机的生产 工艺差,集成度差,只有 8 位 CPU,64 字节的存储器和两个 I/O 口,需要通过 一个程序存储器芯片来进行拓展,通过这两个部分组合才能形成一个完整的单片 机 [1]。但由于性能低,针对不同的行业种类太少,所以没有被广泛应用,这时 候的单片机主要由 Intel 公司生产。在 1979~1982 年期间,这时候的单片机已经 具有高性能,存储容量和寻址范围被增大, 1983 年至今的单片机巩固发展到 16 位、32 位,90 年代由德州仪器、三菱、日立、飞利浦灯公司生产了大批的工艺 优良,性能优越的单片机。

单片机主要向着 CPU、高性能、外围电路的内装化、存储大、制造工艺不 断提高、接口性能不断提高、低功耗、编程及仿真技术的简单化和实时操作系统 的使用发展,如今单片机的应用也十分广泛,在工业检测和控制、仪器仪表、消 费类电子产品、计算机外围设备、网络与通信的智能接口、军事航空、办公自动 化、医疗器械、汽车电子设备发展,并且在分布式多机处理系统中,单片机在解 决工程应用系统的快速性问题,如数据采集系统、数据处理系统和实时图像处理 系统中也起着关键作用。

据研究表明,消费者每天接触到的物品中,就包含 100 个嵌入式单片机,从

家电到安全系统到交通设备都包含了单片机。单片机每年在市场上销售达到 50 亿台。

1.3 本论文主要工作

使用单片机测出异步电机的起动电流和转速,并把起动电流波形通过上位机 显示出来。

第一步:选择合适的电流互感器将异步电机定子侧的交流电变为同频率,幅 值比较小的电流。

第二步:将小电流值经过 I/V 变换电路变成电压值,以便于单片机对电流值 的测量。

第三步:将交流电压通过整流电路进行全波整流。 第四步:用模数转换电路将电压值变成数字量送入单片机测量,并将测到的

电流值显示在 LCD 屏上。 第五步:通过在电机转轴上绑上磁铁经过霍尔元件时产生脉冲,并用单片机

对脉冲频率进行处理测到电机的转速。 第六步:改变单片机的串口电平来与 RS232 电平匹配。 第七步:设计 LabVIEW 程序将波形通过上位机显示出来。

2 异步电机的起动过程分析

2.1 异步电机的结构

定子和转子是异步电机的主要构成部分[2],除定子和转子外还有一些如端盖、 轴承、机座、风扇等零部件。

定子由定子铁心、定子绕组和机座构成,由于旋转磁场相对于定子旋转,定 子铁心中的磁通方向、大小都是变化的[3],定子铁心通过硅钢片叠压制成来减少 磁滞和涡流损耗,定子铁心内圆分布均匀的齿和槽,如图 2-1 所示。

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