Программирование и немножечко электроники
Программа для автоматизации стенда испытаний электродвигателей и моторедукторов автомобилей
Добавлено
06 апр 2024 в 08:36
Работа выполнялась компанией ООО "Контрольно-измерительная и весовая техника"
http://www.hbm.ru/
Краткое описание задачи:
Оснащение и автоматизация стенда для испытаний электродвигателей и моторедукторов при номинальной нагрузке (постоянном крутящем моменте) и при нарастающей нагрузке от 0 до 100 % (или до полной остановки вращения выходного вала). Во время испытаний контролируются величины потребляемого тока, скорость вращения выходного вала, фактическая нагрузка (крутящий момент) и температура нагрева испытуемого образца.
Метод измерений:
Сущность метода заключается в нагружении электродвигателей и моторедукторов в рабочем состоянии с помощью системы торможения постоянной или переменной нагрузкой, измерении необходимых физических величин и контроле их нахождения в пределах заданных допусков. По результатам испытаний выводится отчет в табличной и графической формах.
Для выполнения измерений и дальнейшего анализа данных было выбрано оборудование и программное обеспечение компании HBM. ПО CatmanEasy/AP было адаптировано под данную задачу с помощь программного модуля EasyScript.
Измеряемые величины:
- Крутящий момент силы (Нм)
Диапазон измеряемых нагрузок при испытаниях зависит от типов испытуемых образцов и может достигать максимальной величины равной 50 Нм. Для этого используются датчики крутящего момента HBM с различными диапазонами.
- Скорость вращения (об/мин). Также снимается с датчиков крутящего момента HBM с различными диапазонами.
- Напряжение (В)
- Потребляемый ток (А)
- Температура изделия (⁰C)
Ко входам усилителя QuantumX MX840A подключаются (рис. 2):
- датчики крутящего момента (T20WN/1Nm, 50Nm) - с них принимаются сигналы величин крутящего момента (M) и частот вращения (n);
- подключение датчиков крутящего момента осуществляется через коммутационные блоки VK20
- сторонний вольтметр (V);
- сторонний амперметр (A);
- термопара (T).
К выходам усилителя QuantumX MX878 подключается система нагружения электродвигателей и моторедукторов, управляемая напряжением - постоянным при испытании постоянной нагрузкой или линейно изменяющимся при испытаниях переменной нагрузкой. Данные режимы настраиваются программно и реализуемы, благодаря возможности работы модуля QuantumX MX878 в режиме генератора сигналов.
Перед началом выполнения испытаний пользователю предлагается ввести всю необходимую информацию: наименование подразделения, проводящего испытание; Ф.И.О. оператора; Дата проведения испытания.
Эти поля находятся в верхней части рабочего поля, т. к. их заполнение производится единожды на несколько циклов испытания. Ниже этих полей располагаются поля, в которых оператором вручную вводится следующая информация:
- тип изделия: электродвигатель или моторедуктор (выбор либо из выпадающего списка, либо галочкой под соответствующим изделием);
- обозначение изделия;
- порядковый номер изделия.
Ниже перечисленных полей находятся две кнопки, нажатием на которые выбирается тип испытания: 1 — контроль параметров при постоянной нагрузке, 2 — контроль параметров при максимальной нагрузке (нагрузка изменяется от 0 до 100 %). Под каждой кнопкой расположены поля для ручного ввода параметров испытания и предельных значений контролируемых величин.
- Номинальная нагрузка, Нм - это параметр испытания
- Время испытания, с - это параметр испытания
- Выбор скорости вращения (медленная или быстрая) - выбор можно осуществить при помощи выпадающего списка, при этом ниже заполняемые поля выполнены с памятью записанных значений для соответствующей скорости вращения.
Следующие заполняемые поля характеризуют диапазон значений от минимума до максимума, в котором это значение является допустимым. Эти поля заполняются для каждой скорости вращения (медленной или быстрой), значения в полях автоматически меняются в зависимости от выбранной скорости вращения.
Два поля для ввода предельных значений величины скорости вращения выходного вала, об/мин
Два поля для ввода предельных значений величины тока, А
Одно поле для ввода максимально допустимой температуры изделия, °С.
Поля располагаемые под второй кнопкой (контроль параметров при максимальной нагрузке (нагрузка изменяется от 0 до 100 %)):
- Максимальная нагрузка, Нм - это параметр испытания, который обеспечивает плавное изменение нагрузки от 0 до указанного значения.
- Время испытания, с - это параметр испытания, указывающий в течение какого времени нагрузка должна измениться от 0 до указанного значения.
- Минимальное значение скорости вращения выходного вала (об/мин) — это параметр, при достижении которого испытание считается законченным.
- Величина усреднения - параметр требуется для представления полученных результатов испытания в отчетах, т. е. эта величина показывает по скольким значениям вычислять среднее значение и выводить в отчетный результат (таблицу или график). Усреднение применяется для величин нагрузки, потребляемого тока и фактической скорости вращения.
- Выбор скорости вращения (медленная или быстрая) - выбор осуществляется при помощи выпадающего списка, при этом ниже заполняемые поля с памятью записанных значений для соответствующей скорости вращения.
Следующие заполняемые поля характеризуют диапазон значений от минимума до максимума, в котором это значение является допустимым. Эти поля заполняются для каждой скорости вращения (медленной или быстрой), значения в полях автоматически меняются в зависимости от выбранной скорости вращения.
Два поля для ввода предельных значений величины скорости вращения выходного вала, об/мин
Два поля для ввода предельных значений величины тока, А
Одно поле для ввода максимально допустимой температуры изделия, °С.
Оператор, заполнив соответствующие поля, выбирает тип испытания, т. е. нажимает на одну из двух кнопок: контроль параметров при постоянной нагрузке или контроль параметров при максимальной нагрузке. При этом окно меняется на другое, в котором отображается ход испытания изделия и запускается соответствующий цикл испытания изделия на стенде.
В верхней части указанных окон располагается информация о типе испытания, наименовании и обозначении изделия, всех параметров испытания и диапазоны допустимых значений контрольных величин, которые были введены в предыдущем окне. Ниже отображаются мгновенные значения параметров испытания и контрольных величин. Способ отображения данных испытания зависит от типа испытания.
Для испытания изделия при постоянной нагрузке:
Мгновенные значения величины потребляемой силы тока - в виде графика изменения потребляемой силы тока по времени и дублируется полем с цифровым значением мгновенной величины в системе исчисления Си (А).
Мгновенные значения величин нагрузки (Нм), скорости вращения выходного вала (об/мин) и температуры нагрева изделия (°С) отображаются в виде полей с цифровым значением мгновенных величин.
Для испытания изделия при максимальной нагрузке (нагрузка изменяется от 0 до 100 %):
Мгновенные значения величин нагрузки (Нм), потребляемой силы тока (А), скорости вращения выходного вала (об/мин) - в виде графика изменения величин по времени и дублируются полями с цифровым значением мгновенной величины в системе исчисления Си
Мгновенное значение величины температуры нагрева изделия (°С) отображаются в виде поля с цифровым значением мгновенной величины.
Отчеты в виде таблиц
Испытаниях при постоянной нагрузке:
В отчетах в виде таблиц для испытаний при постоянной нагрузке приведены три значения нагрузки (Нм), которые наиболее близки к установленному оператором значению, т.е. в таблице указывается информация об изделии, три значения нагрузки (Нм) и соответствующие в этих точках значения скорости вращения (об/мин), потребляемого тока (А).
Испытания при максимальной нагрузке:
В отчетах в виде таблиц при снятии нагрузочной характеристики от холостого хода до полного торможения (или до достижения установленной скорости вращения выходного вала, или окончания времени испытания) приводятся результаты каждого шага дискретизации для нагрузки (Нм) и соответствующие значения скорости вращения (об/мин), потребляемого тока (А).
Частота вращения выходного вала (об/мин);
Потребляемый ток (А);
Потребляемая мощность (Вт);
Полезная мощность (Вт);
КПД;
Температура изделия (°С);
Текущее время испытания (с), -
при введении в одну из ячеек которой промежуточного результата из снятой нагрузочной характеристики (даже той, которая может быть расположена между шагами дискретизации) в остальных ячейках отобразятся остальные измеренные характеристики, соответствующие введенному значению.
Расчет производится следующим образом с использованием специализированного программного модуля CatmanEasy/AP, позволяющего осуществлять пост процессные математические вычисления путем создания виртуальных каналов в режиме анализа, EasyMath:
W=U*I, где W — потребляемая мощность в Вт, U — напряжение питания в В, I — потребляемый ток в А;
Wp=30*M*n/pi, где Wp — полезная мощность в Вт, М — крутящий момент на валу (нагрузка) в Нм, n — частота вращения вала в об/мин, pi =3,14;
КПД= Wp/W.
Отчеты в виде графиков
В отчетах в виде графиков имеется возможность представлять результаты испытаний на координатном поле (разлинованном координатной сеткой), где:
- по оси абсцисс отображается момент нагрузки;
- по осям, расположенным рядом параллельных ординат, отображаются: потребляемый ток, потребляемый ток, частота вращения выходного вала, потребляемая мощность, полезная мощность, КПД, температура изделия и время испытания.
На координатном поле вырисовываются различным цветом линии:
- потребляемого тока,
- потребляемой мощности,
- полезной мощности,
- частоты вращения,
- КПД,
- температуры изделия.
Внизу под графиком располагается таблица с ячейками:
- Нагрузка (Нм);
- Частота вращения выходного вала (об/мин);
- Потребляемый ток (А);
- Потребляемая мощность (Вт);
- Полезная мощность (Вт);
- КПД;
- Температура изделия (°С);
- Текущее время испытания (с), -
при введении в одну из ячеек которой промежуточного результата из снятой нагрузочной характеристики (даже той, которая может быть расположена между шагами дискретизации) в остальных ячейках отобразятся остальные измеренные характеристики, соответствующие введенному значению.
http://www.hbm.ru/
Краткое описание задачи:
Оснащение и автоматизация стенда для испытаний электродвигателей и моторедукторов при номинальной нагрузке (постоянном крутящем моменте) и при нарастающей нагрузке от 0 до 100 % (или до полной остановки вращения выходного вала). Во время испытаний контролируются величины потребляемого тока, скорость вращения выходного вала, фактическая нагрузка (крутящий момент) и температура нагрева испытуемого образца.
Метод измерений:
Сущность метода заключается в нагружении электродвигателей и моторедукторов в рабочем состоянии с помощью системы торможения постоянной или переменной нагрузкой, измерении необходимых физических величин и контроле их нахождения в пределах заданных допусков. По результатам испытаний выводится отчет в табличной и графической формах.
Для выполнения измерений и дальнейшего анализа данных было выбрано оборудование и программное обеспечение компании HBM. ПО CatmanEasy/AP было адаптировано под данную задачу с помощь программного модуля EasyScript.
Измеряемые величины:
- Крутящий момент силы (Нм)
Диапазон измеряемых нагрузок при испытаниях зависит от типов испытуемых образцов и может достигать максимальной величины равной 50 Нм. Для этого используются датчики крутящего момента HBM с различными диапазонами.
- Скорость вращения (об/мин). Также снимается с датчиков крутящего момента HBM с различными диапазонами.
- Напряжение (В)
- Потребляемый ток (А)
- Температура изделия (⁰C)
Ко входам усилителя QuantumX MX840A подключаются (рис. 2):
- датчики крутящего момента (T20WN/1Nm, 50Nm) - с них принимаются сигналы величин крутящего момента (M) и частот вращения (n);
- подключение датчиков крутящего момента осуществляется через коммутационные блоки VK20
- сторонний вольтметр (V);
- сторонний амперметр (A);
- термопара (T).
К выходам усилителя QuantumX MX878 подключается система нагружения электродвигателей и моторедукторов, управляемая напряжением - постоянным при испытании постоянной нагрузкой или линейно изменяющимся при испытаниях переменной нагрузкой. Данные режимы настраиваются программно и реализуемы, благодаря возможности работы модуля QuantumX MX878 в режиме генератора сигналов.
Перед началом выполнения испытаний пользователю предлагается ввести всю необходимую информацию: наименование подразделения, проводящего испытание; Ф.И.О. оператора; Дата проведения испытания.
Эти поля находятся в верхней части рабочего поля, т. к. их заполнение производится единожды на несколько циклов испытания. Ниже этих полей располагаются поля, в которых оператором вручную вводится следующая информация:
- тип изделия: электродвигатель или моторедуктор (выбор либо из выпадающего списка, либо галочкой под соответствующим изделием);
- обозначение изделия;
- порядковый номер изделия.
Ниже перечисленных полей находятся две кнопки, нажатием на которые выбирается тип испытания: 1 — контроль параметров при постоянной нагрузке, 2 — контроль параметров при максимальной нагрузке (нагрузка изменяется от 0 до 100 %). Под каждой кнопкой расположены поля для ручного ввода параметров испытания и предельных значений контролируемых величин.
- Номинальная нагрузка, Нм - это параметр испытания
- Время испытания, с - это параметр испытания
- Выбор скорости вращения (медленная или быстрая) - выбор можно осуществить при помощи выпадающего списка, при этом ниже заполняемые поля выполнены с памятью записанных значений для соответствующей скорости вращения.
Следующие заполняемые поля характеризуют диапазон значений от минимума до максимума, в котором это значение является допустимым. Эти поля заполняются для каждой скорости вращения (медленной или быстрой), значения в полях автоматически меняются в зависимости от выбранной скорости вращения.
Два поля для ввода предельных значений величины скорости вращения выходного вала, об/мин
Два поля для ввода предельных значений величины тока, А
Одно поле для ввода максимально допустимой температуры изделия, °С.
Поля располагаемые под второй кнопкой (контроль параметров при максимальной нагрузке (нагрузка изменяется от 0 до 100 %)):
- Максимальная нагрузка, Нм - это параметр испытания, который обеспечивает плавное изменение нагрузки от 0 до указанного значения.
- Время испытания, с - это параметр испытания, указывающий в течение какого времени нагрузка должна измениться от 0 до указанного значения.
- Минимальное значение скорости вращения выходного вала (об/мин) — это параметр, при достижении которого испытание считается законченным.
- Величина усреднения - параметр требуется для представления полученных результатов испытания в отчетах, т. е. эта величина показывает по скольким значениям вычислять среднее значение и выводить в отчетный результат (таблицу или график). Усреднение применяется для величин нагрузки, потребляемого тока и фактической скорости вращения.
- Выбор скорости вращения (медленная или быстрая) - выбор осуществляется при помощи выпадающего списка, при этом ниже заполняемые поля с памятью записанных значений для соответствующей скорости вращения.
Следующие заполняемые поля характеризуют диапазон значений от минимума до максимума, в котором это значение является допустимым. Эти поля заполняются для каждой скорости вращения (медленной или быстрой), значения в полях автоматически меняются в зависимости от выбранной скорости вращения.
Два поля для ввода предельных значений величины скорости вращения выходного вала, об/мин
Два поля для ввода предельных значений величины тока, А
Одно поле для ввода максимально допустимой температуры изделия, °С.
Оператор, заполнив соответствующие поля, выбирает тип испытания, т. е. нажимает на одну из двух кнопок: контроль параметров при постоянной нагрузке или контроль параметров при максимальной нагрузке. При этом окно меняется на другое, в котором отображается ход испытания изделия и запускается соответствующий цикл испытания изделия на стенде.
В верхней части указанных окон располагается информация о типе испытания, наименовании и обозначении изделия, всех параметров испытания и диапазоны допустимых значений контрольных величин, которые были введены в предыдущем окне. Ниже отображаются мгновенные значения параметров испытания и контрольных величин. Способ отображения данных испытания зависит от типа испытания.
Для испытания изделия при постоянной нагрузке:
Мгновенные значения величины потребляемой силы тока - в виде графика изменения потребляемой силы тока по времени и дублируется полем с цифровым значением мгновенной величины в системе исчисления Си (А).
Мгновенные значения величин нагрузки (Нм), скорости вращения выходного вала (об/мин) и температуры нагрева изделия (°С) отображаются в виде полей с цифровым значением мгновенных величин.
Для испытания изделия при максимальной нагрузке (нагрузка изменяется от 0 до 100 %):
Мгновенные значения величин нагрузки (Нм), потребляемой силы тока (А), скорости вращения выходного вала (об/мин) - в виде графика изменения величин по времени и дублируются полями с цифровым значением мгновенной величины в системе исчисления Си
Мгновенное значение величины температуры нагрева изделия (°С) отображаются в виде поля с цифровым значением мгновенной величины.
Отчеты в виде таблиц
Испытаниях при постоянной нагрузке:
В отчетах в виде таблиц для испытаний при постоянной нагрузке приведены три значения нагрузки (Нм), которые наиболее близки к установленному оператором значению, т.е. в таблице указывается информация об изделии, три значения нагрузки (Нм) и соответствующие в этих точках значения скорости вращения (об/мин), потребляемого тока (А).
Испытания при максимальной нагрузке:
В отчетах в виде таблиц при снятии нагрузочной характеристики от холостого хода до полного торможения (или до достижения установленной скорости вращения выходного вала, или окончания времени испытания) приводятся результаты каждого шага дискретизации для нагрузки (Нм) и соответствующие значения скорости вращения (об/мин), потребляемого тока (А).
Частота вращения выходного вала (об/мин);
Потребляемый ток (А);
Потребляемая мощность (Вт);
Полезная мощность (Вт);
КПД;
Температура изделия (°С);
Текущее время испытания (с), -
при введении в одну из ячеек которой промежуточного результата из снятой нагрузочной характеристики (даже той, которая может быть расположена между шагами дискретизации) в остальных ячейках отобразятся остальные измеренные характеристики, соответствующие введенному значению.
Расчет производится следующим образом с использованием специализированного программного модуля CatmanEasy/AP, позволяющего осуществлять пост процессные математические вычисления путем создания виртуальных каналов в режиме анализа, EasyMath:
W=U*I, где W — потребляемая мощность в Вт, U — напряжение питания в В, I — потребляемый ток в А;
Wp=30*M*n/pi, где Wp — полезная мощность в Вт, М — крутящий момент на валу (нагрузка) в Нм, n — частота вращения вала в об/мин, pi =3,14;
КПД= Wp/W.
Отчеты в виде графиков
В отчетах в виде графиков имеется возможность представлять результаты испытаний на координатном поле (разлинованном координатной сеткой), где:
- по оси абсцисс отображается момент нагрузки;
- по осям, расположенным рядом параллельных ординат, отображаются: потребляемый ток, потребляемый ток, частота вращения выходного вала, потребляемая мощность, полезная мощность, КПД, температура изделия и время испытания.
На координатном поле вырисовываются различным цветом линии:
- потребляемого тока,
- потребляемой мощности,
- полезной мощности,
- частоты вращения,
- КПД,
- температуры изделия.
Внизу под графиком располагается таблица с ячейками:
- Нагрузка (Нм);
- Частота вращения выходного вала (об/мин);
- Потребляемый ток (А);
- Потребляемая мощность (Вт);
- Полезная мощность (Вт);
- КПД;
- Температура изделия (°С);
- Текущее время испытания (с), -
при введении в одну из ячеек которой промежуточного результата из снятой нагрузочной характеристики (даже той, которая может быть расположена между шагами дискретизации) в остальных ячейках отобразятся остальные измеренные характеристики, соответствующие введенному значению.
