三相异步电机负载转矩测量用电压电流采集传输电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于机械量测量技术领域，具体涉及一种三相异步电机负载转矩测量 用电压电流采集传输电路。
【背景技术】
[0002] 负载转矩是旋转动力机械的重要工作参数，并已经成为机械量测量中一个重要组 成部分。而且在机械系统中出现的振动，干扰等不正常行为都可以通过电机输出轴上的负 载转矩变化体现出来。比如齿轮啮合过程中产生的震动会以固定频率影响电机负载转矩的 变化。因此若能准确、可靠、方便地测出电机实时的负载转矩值，这将有利于对旋转动力机 械进行实时监控和故障分析。
[0003] 目前，测量负载转矩的方式是利用测量输出轴的机械变形来测量输出轴的负载转 矩，其所需要的设备传感器安装方式复杂，对安装空间和操作人员的要求较高。在煤矿综采 工作面对采煤机滚筒进行转矩监控时，没有足够的空间将采用机械方法的扭矩测量设备安 装上去。以MG100-TP型单滚筒采煤机为例，其滚筒直径540mm，切割速度2.96m/min，需选用 lOkN.m的扭矩传感器，其安装长度大概为0.7m，对滚筒轴设计影响较大。因此，只能在采煤 机设计时留有足够的空间，这样就加大了设计难度。
[0004] 为了解决以上问题，有人提出了通过检测三相异步电机的输入相电流和相电压， 来通过计算机计算测量三相异步电机负载转矩的方法，具体的计算方法为:首先，根据公式 V3. . 2 "
〃 vv ? u ^ _卜算得到两相静止坐标系下的电 压分量Ua和电压分量11β，并根据公式
计 算得到两相静止坐标系下的电流分量ia和电流分量ie，其中，UA为三相异步电机的A相输入 电压，UB为三相异步电机的B相输入电压，uc为三相异步电机的C相输入电压，iA为三相异步 电机的A相输入电流，i B为三相异步电机的B相输入电流，ic为三相异步电机的C相输入电流， 然后，根据公式1' (* = ]11)[丨￡!1(11(1-1^；[(1)(11：-；[(11(邱-1^￡!)(11：]计算得到电磁转矩1' (?，其中1^为三 相异步电机定子的电阻，np为三相异步电机的极对数，t为时间，最后，根据公式T = 算得到三相异步电机负载转矩T，其中，To为空载转矩。但是，现有技术中还缺乏结构简单、 设计合理、实现方便且成本低、使用操作方便、工作可靠性高、实用性强、使用效果好的三相 异步电机负载转矩测量用电压电流采集传输电路。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种三相 异步电机负载转矩测量用电压电流采集传输电路，其结构简单，设计合理，实现方便且成本 低，使用操作方便，工作可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种三相异步电机负载转 矩测量用电压电流采集传输电路，其特征在于:包括电压传感器组和电流传感器组，以及微 处理器模块和与微处理器模块相接且用于与计算机连接并通信的USB通信模块，所述电压 传感器组包括用于对三相异步电机的A相输入电压进行检测的A相电压传感器、用于对三相 异步电机的B相输入电压进行检测的B相电压传感器和用于对三相异步电机的C相输入电压 进行检测的C相电压传感器，所述A相电压传感器与三相异步电机的A相绕组并联，所述B相 电压传感器与三相异步电机的B相绕组并联，所述C相电压传感器与三相异步电机的C相绕 组并联，所述电流传感器组包括用于对三相异步电机的A相输入电流进行检测的A相电流传 感器、用于对三相异步电机的B相输入电流进行检测的B相电流传感器和用于对三相异步电 机的C相输入电流进行检测的C相电流传感器，所述A相电流传感器接在三相异步电机的A相 绕组与电源的A相线之间，所述B相电流传感器接在三相异步电机的B相绕组与电源的B相线 之间，所述C相电流传感器接在三相异步电机的C相绕组与电源的C相线之间，所述微处理器 模块的输入端接有用于对A相电压传感器输出的电压信号和A相电流传感器输出的电流信 号进行放大和滤波调理的A相信号调理电路，用于对B相电压传感器输出的电压信号和B相 电流传感器输出的电流信号进行放大和滤波调理的B相信号调理电路，以及用于对C相电压 传感器输出的电压信号和C相电流传感器输出的电流信号进行放大和滤波调理的C相信号 调理电路;所述A相电压传感器的输出端和A相电流传感器的输出端均与A相信号调理电路 的输入端连接，所述B相电压传感器的输出端和B相电流传感器的输出端均与B相信号调理 电路的输入端连接，所述C相电压传感器的输出端和C相电流传感器的输出端均与C相信号 调理电路的输入端连接。
[0007] 上述的三相异步电机负载转矩测量用电压电流采集传输电路，其特征在于:所述A 相信号调理电路包括型号为LM324N的运算放大器芯片U1，所述运算放大器芯片U1的第4引 脚与+12V电源的输出端连接，所述运算放大器芯片U1的第11引脚与-12V电源的输出端连 接，所述运算放大器芯片U1的第2引脚通过电阻R1与A相电压传感器的输出连接，且通过电 阻R2与运算放大器芯片U1的第8引脚相接，所述运算放大器芯片U1的第3引脚通过电阻R4接 地，所述运算放大器芯片U1的第1引脚与第2引脚之间接有电阻R3,所述运算放大器芯片U1 的第1引脚为A相信号调理电路的电压信号输出端AD1且与微处理器模块的输入端连接;所 述运算放大器芯片U1的第6引脚通过电阻R7与A相电流传感器的输出连接，且通过电阻R5与 运算放大器芯片U1的第8引脚相接，所述运算放大器芯片U1的第5引脚通过电阻R8接地，所 述运算放大器芯片U1的第6引脚与第7引脚之间接有电阻R6,所述运算放大器芯片U1的第7 引脚为A相信号调理电路的电流信号输出端AD2且与微处理器模块的输入端连接;所述运算 放大器芯片U1的第9引脚通过电阻R9与+5V电源的输出端连接，所述运算放大器芯片U1的第 10引脚通过电阻R10接地，所述运算放大器芯片U1的第8引脚与第9引脚之间接有电阻R31。
[0008] 上述的三相异步电机负载转矩测量用电压电流采集传输电路，其特征在于:所述B 相信号调理电路包括型号为LM324N的运算放大器芯片U2,所述运算放大器芯片U2的第4引 脚与+12V电源的输出端连接，所述运算放大器芯片U2的第11引脚与-12V电源的输出端连 接，所述运算放大器芯片U2的第2引脚通过电阻R11与B相电压传感器的输出连接，且通过电 阻R12与运算放大器芯片U2的第8引脚相接，所述运算放大器芯片U2的第3引脚通过电阻R14 接地，所述运算放大器芯片U2的第1引脚与第2引脚之间接有电阻R13,所述运算放大器芯片 U2的第1引脚为B相信号调理电路的电压信号输出端AD3且与微处理器模块的输入端连接； 所述运算放大器芯片U2的第6引脚通过电阻R17与B相电流传感器的输出连接，且通过电阻 R15与运算放大器芯片U2的第8引脚相接，所述运算放大器芯片U2的第5引脚通过电阻R18接 地，所述运算放大器芯片U2的第6引脚与第7引脚之间接有电阻R16,所述运算放大器芯片U2 的第7引脚为B相信号调理电路的电流信号输出端AD4且与微处理器模块的输入端连接;所 述运算放大器芯片U2的第9引脚通过电阻R19与+5V电源的输出端连接，所述运算放大器芯 片U2的第10引脚通过电阻R20接地，所述运算放大器芯片U2的第8引脚与第9引脚之间接有 电阻R32。
[0009] 上述的三相异步电机负载转矩测量用电压电流采集传输电路，其特征在于:所述C 相信号调理电路包括型号为LM324N的运算放大器芯片U3,所述运算放大器芯片U3的第4引 脚与+12V电源的输出端连接，所述运算放大器芯片U3的第11引脚与-12V电源的输出端连 接，所述运算放大器芯片U3的第2引脚通过电阻R21与C相电压传感器的输出连接，且通过电 阻R22与运算放大器芯片U3的第8引脚相接，所述运算放大器芯片U3的第3引脚通过电阻R24 接地，所述运算放大器芯片U3的第1引脚与第2引脚之间接有电阻R23,所述运算放大器芯片 U3的第1引脚为C相信号调理电路的电压信号输出端AD1且与微处理器模块的输入端连接； 所述运算放大器芯片U3的第6引脚通过电阻R27与C相电流传感器的输出连接，且通过电阻 R25与运算放大器芯片U3的第8引脚相接，所述运算放大器芯片U3的第5引脚通过电阻R28接 地，所述运算放大器芯片U3的第6引脚与第7引脚之间接有电阻R26,所述运算放大器芯片U3 的第7引脚为C相信号调理电路的电流信号输出端AD6且与微处理器模块的输入端连接;所 述运算放大器芯片U3的第9引脚通过电阻R29