簡述轉速及功率測量的原理和方法

① 電機測速(電路)原理或方法

一、M/T法測速
該方法屬於數字式測速,通常由光電脈沖編碼器、直線光柵尺、感應同步器、旋轉變壓器、直線磁柵尺等感測器來完成。該類轉子位置感測器發出的脈沖信號,可在可編程計數器8253的配合下,基於微機系統採用M󰃗T法對電機轉速實現高精度的數字測量,這類感測器一般都輸出兩組相位相差90°的脈沖序列A、B,根據A、B的相位關系可以鑒別電機轉
向,同時還可以進行四倍頻處理,以減少通過M/T法獲取速度反饋信號的紋波。其基本原理是:電機每轉一圈,感測器輸出的脈沖數一定,隨著電動機轉速和輸出脈沖頻率的不同,頻率與轉速成正比,能測量其頻率,通過軟體計算就能得到速度,鑒相電路還能同時反映實際轉速的方向。

二、F/V測速
各種原理的數字脈沖測速機,主要有編碼器和電磁式脈沖測速機。就位置伺服系統來說,它的速度環一般習慣上還是採用速度的模擬量反饋,而不是數字量反饋,因此基於計數器和微機軟體實現的M/T法測速,還需增加D/A轉換,也有一些系統採用編碼器的測速脈沖經f/v變換獲得速度的模擬量,或者由轉子位置感測器的脈沖信號經f/v變換獲得速度的模擬量。F/V法測速原理是:電機每轉輸出的脈沖信號頻率與電機轉速成正比,然後通過頻壓變換將脈沖信號轉換成反映轉速高低的模擬電壓。為了反映轉速的方向,要有旋轉方向自動切換功能。測速精度與編碼器每轉脈沖數以及f/v變換電路時間常數的選擇有關,每轉脈沖數越多,測速越精確,這在低速段尤為重要。為保證f/v線性變換,f必須變成寬度一定的脈沖,事先由單穩電路定寬,然後經由運放組成的低通濾波器把頻率變換為直流電壓。f/v測速電路,如圖所示。

圖中,f+、f-是經過鑒相、倍頻處理後的分別代表電機正、反轉的且與轉速成正比的脈沖序列。為防止信號中雜有雜訊及共模干擾,放大電路採用新型的雙差分電路,它由3個運放組成,其差動輸入端為v+和v-,且採用對稱結構。該電路輸入阻抗高,且失調電壓、溫度漂移系數低、放大倍數穩定,放大倍數:
G=vout/(v+-v-)=R3/R2(1+2R1/RG),
其中RG是用於調整速度反饋信號的放大系數。當電機正向旋轉時,f+有脈沖,f-為低電平,此時vout為正;當電機反向旋轉時,f-有脈沖,f+為低電平,vout輸出為負。
三、其它間接轉速測量方法
帶有轉子位置檢測器類電動機的測速除了上述介紹的一些測速方法外,目前使用與研究的還有一些特有的測速方法。如有文獻提出了:(1)利用直流電動機外殼漏磁通設計成新型轉速檢測器,並由它構成了結構簡單、成本低廉的PWM閉環調速系統;(2)無位置感測器無刷直流電動機的調速方案,它的原理是通過檢測電路檢測三相定子繞組反電勢過零點,而後轉換成脈沖鏈,經脈沖發生電路延時脈沖,給定邏輯電路產生六相位置信號,送入驅動電路產生三相定子繞組驅動電流,使轉子轉動。一些新的特殊方法來進行轉速測量,提出了用反電勢系數、換向脈沖及瞬時轉速的測速方案,並進行了比較。
總之,電機測速有多種多樣的方法,在實用中根據不同環境及場所要求,選擇合理的反饋器件及測速方法,對提高電動機的調速和伺服性能具有十分重要的意義

② 測量功率的原理是什麼

測量功率的原理

功率分析儀的每個測量通道，對輸入的電流或者電壓信號進行采樣，對采樣得到的數據按照特定公式計算得到結果。

通過相位測量電路測量電壓、電流的相位差，再根據正弦電路有功功率計算公式P=UIcosφ計算出有功功率。

由於有功功率計算公式P=UIcosφ是在正弦電路技術上推導出來的，該方法只適用於正弦電路的有功功率測量。

另外，由於相位測量電路通常採用過零檢測法，而交流電零點附近不可避免會有一定的毛刺，因此，相位測量精度較低。在低功率因數下的功率測量准確度亦較低。

採用模擬乘法器獲取電壓、電流的乘積，得到瞬時功率，再用固定的時間對瞬時功率進行積分，即可獲得瞬時功率的平均值，也就是有功功率。該方法適用任意波形電量的有功功率測量。

③ 測量轉速的方法有哪些各自的特點

變頻器非同步電動機特性轉速的測量：

非同步電動機轉速的測量主要有測速發電機和光電數字測速等方法。

(1)測速發電機

測速發電機測量電機轉速是一種應用較早的轉速測量方法。它是利用直流發電機輸出電壓與轉速成正比的原理，在被測電動機軸上安裝一台小型直流發電機即測速發電機，根據測速發電機的輸出電壓，間接地獲得被測電動機的穩態轉速和轉速變化規律。這種方法由於動態響應較慢,只能用於穩態測量或緩變過程的測量。但是，當轉速較低時,測速發電機會進入非線性區而產生較大誤差。

(2)光電數字測速

光電數字測速是通過轉速感測器將光信號變為與轉速有關的電信號，從而測量電機轉速的一種方法。轉速感測器主要有光電碼盤或光柵，它們都能產生與速度相關的脈沖式電信號，由於光柵的解析度很高，能夠達到較高的測量精度。

利用轉速感測器產生的信號進行測速有測頻法和測周法兩種方法。所謂測頻法是指測量標准單位時間內與轉速成正比的脈沖數來測定轉速，其測速波形如圖2-17所示，這種方法適合於轉速較髙時的測量。而測周法與測頻法相反,是通過測量產生一個電脈沖信號 (即電機轉過固定的角位移）所需要的時間來測定轉速，這種方法對於低轉速測量較為合適。