传感器在电机实验中的应用

振动测试是电机测试过程中重要的测试项目，电动机振动会加速电机轴承的磨损，使轴承的寿命使用周期大大缩短，且在运行过程中发出很大的噪声。同时，电机振动降低其绕组绝缘。因此，对新生产的电机或长时间运行的电机进行振动测试，可以有效的评估电机的工作状态，以期系统可靠持续运行下去。

一、电机振动测试系统组成

电机振动测试过程中一般配合电机系统测试台架，电机台架可以运行于不同工况，满足不同工况模拟环境下的振动测试。振动测试系统一般由振动传感器、采集及分析系统构成，振动传感器负责感知采集振动参数，而采集及分析系统则接收振动传感器信号，按照既定的分析运算算法获取相关的特征参数，同时，出具测试数据、波形等报表。

二、电机电机振动测试限值

振动强度限值主要采用规定频率范围内所测得的振动速度、位移、加速度的宽带方均根值这三个测量量值的最大值来评价振动的强度。一般的振动测试系统会测试记录当前的振动状况、转速、轴中心高度、测点位置等信息，同时综合评判电机振动情况。不同的电机对于振动要求不一样，具体的测试限值标准一般参照《GB 10068 轴中心高为56mm及以上电机的机械振动 振动的测量、评定及限值》，根据几种安装条件，轴中心高56mm及以上直流和三相交流电机的振动强度应不超过下表1所示的限值。

振动测试系统架构示意图

三、电机振动传感器选择

振动传感器是将被测振动设备的振动参数转换成适当的电参数，从而方便采集与分析系统采集分析处理。目前广泛应用的振动传感器为加速度型振动传感器，按照振动传感器的原理有以下几种：磁电式传感器、压电式传感器、电阻式传感器、电容式传感器。按照传输方式又可分为：有线、无线。

四、被测电机的安装及测点分布

为了保证电机振动测试的测量精度，不引入其他的振动干扰信号，应当保证电机安装在一个非常牢固的工装下。原则上对轴中心高度不超过450mm的电机可以选择弹性安装，对轴中心高超过450mm时应当采用刚性安装。

●自由悬挂——将电机悬挂在弹簧上或安装在有弹性的支撑件(弹簧、橡胶垫等)上。

●刚性安装——被试电机安装在坚硬的基础上或刚性平板上，在电机底脚上(或在座式轴承或定子底脚附近的底座上)的水平与垂直两方向所测得的最大振动速度应不超过在邻近轴承上沿水平或垂直方向所测得的最大振动速度的25%。

一般电机振动的测试点为电机传动端及非传动端两个3自由度方向进行测试，具体的安装位置可参照下图所示，传感器及其安装附件的总重量应小于电机毛重的1/50。

振动传感器与被测电机应该保持良好的接触，传感器探头可采用磁性底座、胶粘或螺纹拧接的安装方式，为了便于施工也可以选择采用无线振动传感器。

五、CS零磁通电流传感器

CS零磁通电流传感器是一种同时基于磁调制和磁平衡原理的新型电流传感器，它利用高磁导率铁芯在交变磁场的饱和激励下交替饱和的机理，快速地将原边电流通过等安匝原理调制至副边线圈，使副边线圈输出的补偿电流产生的磁场与原边电流产生的磁场相互抵消，因此副边线圈的电流能够精确地反映原边电流的大小。能够满足1mA~25kA、带宽为DC~800kHz以内的电流信号的高精度测量。依据比差和角差指标将电流传感器分为三个系列：G型电流传感器、P型电流传感器、J型电流传感器。

这三种型号都是我们国内湖南银河电气自主研发的品牌，使用的都是磁通门原理，其中G型电流传感器精度优于0.05%，主要用于测控领域的各种电流信号精确检测。如：电池、光伏电池、电动汽车充电桩等的高精度电流检测。

今天我们主要介绍G型电流传感器中的一种——CSA202-G055T01：

CSA202-G055T01 是一种能在原边、副边完全隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形的电流传感器，它主要用于要求准确度高的计量检定和计量校准领域，以及要求高灵敏度、高稳定性和高可靠性的电能质量分析、功率分析仪、医疗、航空航天、舰艇等领域。

技术特点：

⚫ 极高的准确度⚫ 极好的线性度

⚫ 极高的稳定性⚫ 极高的灵敏度

⚫ 极高的分辨率⚫ 极低的温度漂移

⚫ 极低的失调电流⚫ 极低的插入损耗

⚫ 抗干扰能力强⚫ 响应速度快

⚫ 极低的噪声⚫ 极小的角差

⚫ 宽频带⚫ 模拟量输出

电气性能：

以上性能指标默认为 TA=25℃（±5℃）、UC=±24V、RM=15Ω 条件下所标称，特殊见测试条件。

精度-动态参数：

以上所有“%”、“μA/A”指的是相应输出二次电流满量程。

一般特性：

安全特性：

外形尺寸 (单位：mm)：

外形图

应用连接：

电气连接图

随着科技的持续发展，市面上的传感器类型多种多样，从lem的霍尔传感器到现如今湖南银河电气的磁通门传感器，这都是我们人类科技进步里程碑的一刻。

审核编辑 黄宇