【正文】 數(shù)模 轉(zhuǎn)換器 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的任務(wù)在于將一個(gè)某種形式的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為一個(gè)模擬量可以是模擬電壓電流或增益它不僅是構(gòu)成許多模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)重要部件而且常常被用于微型計(jì)算機(jī)模擬輸入輸出系統(tǒng)中作為各種數(shù)控圖形發(fā)生器示波器的驅(qū)動(dòng)源在使用微處理器進(jìn)行增益控制信號(hào)衰減乘法等方面的應(yīng)用上也廣泛使用著 DAC 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 .DAC 實(shí)際上為微型機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)和模擬環(huán)境的模擬信號(hào)之間提供了一種接口 ,將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過(guò)程稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換，即 A/D 轉(zhuǎn)換， A/D 轉(zhuǎn)換是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 RS－ 485 接口標(biāo)準(zhǔn)是一種平衡傳輸方式的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，它和 RS－ 422A 兼容，并且擴(kuò)展了 RS－ 422A 的功能。 表 51 幾種標(biāo)準(zhǔn)的比較 特性參數(shù) RS—232C RS423 RS—422A RS485 工作模式 單端發(fā)單端收 單端發(fā)雙端收 雙端發(fā)雙端收 雙端發(fā)雙端收 允許驅(qū)動(dòng)器接收器數(shù)目 一個(gè)驅(qū)動(dòng)器 一個(gè)接收器 一個(gè)驅(qū)動(dòng)器 10 個(gè)接收器 一個(gè)驅(qū)動(dòng)器 10 個(gè)接收器 32 個(gè)驅(qū)動(dòng)器 32 個(gè)接收器 最大電纜長(zhǎng)度 15m 1200m(1Kb/s) 1200m(90Kb/s) 1200m(100Kb/s) 最大數(shù)據(jù)傳輸速率 20Kb/s 100Kb/s(12m) 10Mb/s(12m) 10Mb/s(15m) 驅(qū)動(dòng)器輸出 （最大電壓值） +25V +6V +6V 7V～ 25V 續(xù)表 51 驅(qū)動(dòng)器輸出 +5V(帶負(fù)載 ) +(帶負(fù)載 ) +2V(帶負(fù)載 ) +(帶負(fù)載 ) 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 23 (信號(hào)電平 ) +15V（未帶） +6V（未帶） +6V（未帶） +5V（未帶） 驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻抗 3～ 7 千歐 450 歐 100 歐 54 歐 接收器輸入電壓 +15V +10V +12V 7V～＋ 12V 接收器輸入靈敏度 +3V +200mV +200mV +200mV 接收器輸入阻抗 2～ 7 千歐 4 千歐（最小值） 4 千歐（最小值） 12 千歐（最?。? 注 ：通過(guò)幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分析得出結(jié)論： RS－ 232C 接口標(biāo)準(zhǔn)適用于數(shù)據(jù)傳輸率在 0～ 20220b/s 范圍內(nèi)的通信。 ⑥ 提供 RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)所要求的信號(hào)線：遠(yuǎn)距離通信采用 MODEM 時(shí)，需要 9 根信號(hào)線；近距離零 MODEM 方式，只需要 3 根信號(hào)線。 ③ 控制數(shù)據(jù)傳輸速率：串行通信接口電路應(yīng)具有對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率 波特率進(jìn)行選擇和控制的能力。在異步通信方式下，接口自動(dòng)生成起止式的幀數(shù)據(jù)格式。這樣，一方面鍵盤上輸入的字符送到主機(jī)內(nèi)存；另一方面，主機(jī)內(nèi)存的信息可以送到屏幕顯示。在全雙工方式下，通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，因此，能控制數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送。 在 Windows 環(huán)境下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。由于大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，許多 ADC 產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單片集成化。 SHA 由于模數(shù)轉(zhuǎn)換對(duì)模擬量進(jìn)行量化的過(guò)程需要一定的時(shí)間，也即在轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)只有保持采樣點(diǎn)的數(shù)值不變才能保證轉(zhuǎn)換的精度，采樣保持電路在邏輯輸入的 控制下跟蹤采樣并保持輸入信號(hào)整個(gè)電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)采樣與保持兩個(gè)轉(zhuǎn)換暫態(tài)，即由采樣轉(zhuǎn)換為保持和由保持轉(zhuǎn)換為采樣狀態(tài)。這類電磁式開關(guān)便于遙控操作可以承受脈沖高電壓的沖擊但是開關(guān)時(shí)間比較長(zhǎng)一般在 1100ms 左右， MOSFET 開關(guān)很適合用于多路模擬開關(guān)，而且可以把驅(qū)動(dòng)電路于開關(guān)集成在一起，其主要特點(diǎn)是功耗小、速度快、導(dǎo)通電阻隨信號(hào)電壓電源、電壓環(huán)境溫度變化小等。 地址邏輯IASHAMUX/SHA 延 遲DACVs1編程與 時(shí) 鐘模擬地緩沖器模擬輸出DAC 轉(zhuǎn)換器控制數(shù)據(jù)采集器數(shù)字接口電路 數(shù)據(jù)緩存ADC數(shù)據(jù)狀態(tài)控制緩沖器緩沖器DACDAC數(shù)據(jù)MUX 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)采集器 數(shù)據(jù)采集器 包括多路開關(guān) MUX 、測(cè)量放大器 IA 、取樣保持放大器 SHA 、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC 等。數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將從一個(gè)或者多個(gè)源得到的模擬信號(hào)采集起來(lái)并且將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式來(lái)被像數(shù)字計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器或者通訊網(wǎng) 絡(luò)之類的數(shù)字設(shè)備所分析或傳輸?？梢哉f(shuō)微控制芯片的發(fā)展和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展是聯(lián)系在一起的，并且相互推動(dòng)。在保證精度的條件下，應(yīng)有盡可能高的采樣速度，以滿足實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)控制對(duì)速度的要求?？傊徽撛谀膫€(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)的采集與處理越及時(shí)，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益就越大。相應(yīng)的系 統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 兩瓦法測(cè)量三相電網(wǎng)有功功率三相有功功率最常用最簡(jiǎn)單的測(cè)量方法是兩個(gè)瓦特計(jì)法，簡(jiǎn)稱 兩瓦法。它的轉(zhuǎn)子為一渦流盤，相當(dāng)于短路繞組，它的定子上裝有直流勵(lì)磁的 磁極，并可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度反映在轉(zhuǎn)矩刻度盤上。設(shè)測(cè)功機(jī)的風(fēng)摩轉(zhuǎn)矩為 fwT ，當(dāng)測(cè)功機(jī)做發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，則應(yīng)把 fwT 加到測(cè)功機(jī)高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 17 的轉(zhuǎn)矩讀數(shù)中去，而當(dāng)測(cè)功機(jī)做電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)從轉(zhuǎn)矩讀數(shù)中減去 fwT 。測(cè)功機(jī)是利用電磁作用測(cè)量電機(jī)穩(wěn)態(tài)機(jī)械轉(zhuǎn)矩的設(shè)備，它使用方便，具有較高精度，按結(jié)構(gòu)可分為電動(dòng)式和渦流式兩種。 閃光測(cè)速儀的閃光頻率是可調(diào)的，當(dāng)調(diào)到與實(shí)際轉(zhuǎn)速相應(yīng)的頻率時(shí)，閃光燈所籠罩的旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子或軸端清晰的好像靜止不動(dòng)，此時(shí)閃光測(cè)速儀顯示出當(dāng)時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。而離心式轉(zhuǎn)速表為機(jī)械式摩擦測(cè)量，準(zhǔn)確度不高，測(cè)量精度為 177。 溫升的測(cè)量一般仍用電阻法，即利用電阻隨溫度升高而相應(yīng)增大的性質(zhì)來(lái)確定繞組溫升?；魻栯妷簜鞲衅饕彩且曰魻栃?yīng)為基礎(chǔ)制成的 ,但由于電壓本身不能直接產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以先將被測(cè)電壓變換成電流，以產(chǎn)生霍爾元件所需的磁場(chǎng)。它由帶有氣隙的環(huán)形鐵心、霍爾元件、產(chǎn)生控制電流的電源組成。它的核心元件是霍爾元件，它是一種對(duì)磁場(chǎng)敏感的元件，利用磁場(chǎng)作為介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)多種物理量，如電壓、電流及電功率等的非接觸式測(cè)量。 隨著電力電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)及微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，為疊頻溫升試驗(yàn)方法提供了良好的研究和應(yīng)用平臺(tái)。其中，轉(zhuǎn)子銅耗的增加是最為主要的一個(gè)影響因素。分析異步電機(jī)的損耗構(gòu)成我們可知兩者在鐵耗、定子銅耗，雜散損耗上基本相同，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的波動(dòng)和空載工況，使用疊頻法的電機(jī)平均轉(zhuǎn)速將更接近同步轉(zhuǎn)速而略高于其額定轉(zhuǎn)速，所以由摩擦損耗和風(fēng)扇造成的損耗將略高于直 接負(fù)載法。 同一電機(jī)使用變頻電源的疊頻溫升試驗(yàn)結(jié)果會(huì)略高于使用機(jī)組電源的溫升試驗(yàn)結(jié)果 [9]，大約會(huì)高出 4K。 (4) 作曲線 lg 1fR = ()ft，延長(zhǎng)曲線與縱軸相交，其交點(diǎn)即為斷電瞬間的電阻值 1fR 。 (2) 試驗(yàn)過(guò)程中，每隔半小時(shí)測(cè)試（記錄）電壓、電流、輸入功率以及鐵心、前后軸承、機(jī)殼、冷卻進(jìn)出口的冷卻介質(zhì)和周圍冷卻介質(zhì)的溫度。將 1TF 調(diào)整到相當(dāng)于額定頻率的轉(zhuǎn)速，并將 1TF 勵(lì)磁調(diào)節(jié)到高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 13 使其端電壓約為被試電機(jī)的額定電壓，再在輔助發(fā)電機(jī) 2TF 未加勵(lì)磁的情況下，用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) 2TF ，將其轉(zhuǎn)速調(diào)到相當(dāng)于輔助頻率 的轉(zhuǎn)速。 疊頻 試驗(yàn)方法概述 主、副電源可以由發(fā)電機(jī)組構(gòu)成也可以使用變頻電源，近年來(lái)，隨著變頻控制技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)越來(lái)越多地開始采用變頻試驗(yàn)電源作為主、副電源使用。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 12 圖 合成磁場(chǎng)角速度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速示意圖 從能量守恒的角度我們可以知道，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)以電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，消耗電能。 圖 合成磁場(chǎng)角速度隨時(shí)間變化曲線 通過(guò)分析合成磁場(chǎng)角速度表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn)副電源電壓 2U 會(huì)通過(guò)參數(shù) k 影響合成磁場(chǎng)的角速度 ? ，當(dāng)副電 源未接入時(shí)， ,12 ,0,0 ?? ??? kU 隨著副電源的接入 2U 不斷升高會(huì)使合成磁場(chǎng)角速度 ? 產(chǎn)生如圖 的周期性變化，并且變化幅度不斷增大，但 ? 變的頻率與副電源無(wú)關(guān)，僅與主副電源的頻率差 21 ff? 相關(guān)。調(diào)節(jié) TF1 的勵(lì)磁電流，可改變被試機(jī)的電壓； 調(diào)節(jié) TF2 的勵(lì)磁電流，可改變被試機(jī)的電流。 機(jī)組電源試驗(yàn)原理如圖 所示。主電源電壓與被試電機(jī)額定電壓相同，用以保證被試電 機(jī)在額定電壓下運(yùn)行；副電源的電壓等級(jí)應(yīng)與被試電機(jī)的相同，其額定電流應(yīng)不小于被試電機(jī)的額定電流。 疊頻試驗(yàn)原理分析 該法適用于異步電機(jī)定子繞組的溫升試驗(yàn)。 由以上分析可以看出，影響定子疊頻法與直接負(fù)載法溫升不同的因素主要有轉(zhuǎn)子銅耗 的不同、機(jī)械損耗的不同和由于定子疊頻法時(shí)被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速而引起冷卻效果的不同。 轉(zhuǎn)子銅耗：由于轉(zhuǎn)子電流的頻率為節(jié)拍頻率，其值高于直接負(fù)載法額定運(yùn)行時(shí)的頻率，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的集膚效應(yīng)加大，而轉(zhuǎn)子電流的有效值基本與直接負(fù)載法相同，故此時(shí)的轉(zhuǎn)子銅耗比直接負(fù)載法時(shí)稍大一些。損耗增加，則意味著溫升升高，損耗減小，則意味著溫升減小。 通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得的空載穩(wěn)定溫升 0?? 和半載穩(wěn)定溫升 r?? ，可以用如下公式計(jì)算額定功率時(shí)的繞組的穩(wěn)定溫升： rN ???? ????? 0 （ ） 其中 ? ? 000 / PPP r??? Po額定電壓時(shí)的空載輸入功率 ,由空載試驗(yàn)求取 。其他試驗(yàn)要求同 。溫度的測(cè)定應(yīng)在最后一個(gè)工作周期中負(fù)載時(shí)間的一半終了時(shí)進(jìn)行。 當(dāng) Nt II? 當(dāng) NI 不在 177。試驗(yàn)時(shí) ,按照工作時(shí)限長(zhǎng)短 ,每間隔 5～ 15min 記錄一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)。取在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程最后的 1/4 時(shí)間內(nèi) ,按 相等時(shí)間間隔測(cè)得的幾個(gè)電流的平均值 。如以銘牌電流進(jìn)行溫升試驗(yàn) ,對(duì)應(yīng)于額定功率時(shí)的繞組溫升 △θN(K)按下述方法換算 : 當(dāng) Nt II? 當(dāng) NI 在 177。 試驗(yàn)期間 ,應(yīng)采取措施 ,盡量減少冷卻介質(zhì)溫度 的變化。 直接負(fù)載法 直接負(fù)載法的溫升試驗(yàn)應(yīng)在額定頻率、額定電壓、額定功率或銘牌電流進(jìn)行。 高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 5第 3章 高壓電機(jī)溫升試驗(yàn)各方法的比較 高壓電機(jī)溫升試驗(yàn)有直接負(fù)載法和等效負(fù)載法，等效負(fù)載法又分為降壓負(fù)載法與疊頻法。對(duì)大、中型溫度計(jì)應(yīng)不少于兩支 ,取其最高值作為鐵芯溫度。 電機(jī)繞 組及其他各部分溫度的測(cè)定 繞組溫度的測(cè)定。 （ 4）試驗(yàn)結(jié)束時(shí)冷卻介質(zhì)溫度的確定。取溫度計(jì)讀數(shù)的平均值作為冷卻介質(zhì)溫度。對(duì)銅繞組 ,為 235。 R0試驗(yàn)開始時(shí)的繞組電阻 ,Ω。測(cè)量時(shí) ,計(jì)應(yīng)緊貼在被測(cè)點(diǎn)表面 ,并用絕熱材料覆蓋好溫度計(jì)的測(cè)溫部分 ,以免受周圍冷卻介質(zhì)的影響。 本設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 （ 1） 采用疊頻試驗(yàn)方法對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)的基本原理； （ 2） 分析研究疊頻試驗(yàn)法的實(shí)現(xiàn)； （ 3） 對(duì)溫升試驗(yàn)時(shí)的有關(guān)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集 ?，F(xiàn)在隨著電力電子及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，完全可以設(shè)計(jì)出專用的變頻電源來(lái)完成疊頻試驗(yàn)。現(xiàn)如今隨著電力電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)及微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，為疊頻試驗(yàn)方法提供了良好的研究和應(yīng)用平臺(tái)。用主電源使被試電機(jī)在額定頻率、額定電壓下運(yùn)行，然后給副電源發(fā)電機(jī)加上高壓電機(jī)疊頻試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)采集的研究 2勵(lì)磁，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使被試電動(dòng)機(jī)的定子電流達(dá)到滿載電流，調(diào)節(jié)過(guò)程中要隨時(shí)調(diào)節(jié)主電源電壓，使被試電動(dòng)機(jī)的端電壓保持額定值，并保持副電源機(jī)組的轉(zhuǎn)速不變。隨著測(cè)試手段的不斷進(jìn)步，測(cè)試水平的不斷提升及測(cè)試設(shè)備的精度越來(lái)越高，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)及工控計(jì)算機(jī)的通訊使電機(jī)測(cè)試技術(shù)中測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集成為可能，大大減小了人為誤差，提高了工作效率。 電機(jī)按原理分類，主要有變壓器、異步電機(jī)、同步電機(jī)和直流電機(jī)四大類電機(jī)。 電力工業(yè)中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī)以及將電網(wǎng)電壓升高或降低的變壓器都是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。 Frequency power； Data acquisition。s SuperposingFrequency Test and Data Acquisition Abstract: Highvoltage motor temperaturerise test method have direct load method and method of equivalent load, equivalent load and divided into lowering voltage load method and iterative method, the method of frequency test In order to try to be high