电器产品质检4第四章-1 家用电器使用性能的测试.ppt

2020 1 10 1 电器产品质检 2020 1 10 2 根据人们各种不同的使用需要 生产出各种不同的家用电器 即每种家用电器都有各自的使用性能来为人们服务 家用电器的使用性能测试就是检验家用电器是否达到了它的使用性能指标 家用电器的种类非常多 它们的使用性能又各不相同 本书难以一一讲述 本章仅讲述常用的几种典型家用电器的使用性能测试 如电风扇 洗衣机 吸尘器 电饭锅 电冰箱等的测试 由于微电机在家用电器中使用广泛 本章也讲述家用微电机的测试 第三章家用电器使用性能的测试 2020 1 10 3 本章内容 第一节家用微电机性能测试第二节电风扇测试第三节洗衣机测试第四节吸尘器测试第五节电饭锅测试第六节电冰箱测试 要点 第三章家用电器使用性能的测试 了解电器产品中微电机性能测试项目熟悉转速 转矩以及机械特性的测试方法了解电风扇测试项目和方法 2020 1 10 4 第三章家用电器使用性能的测试 家用电器产品分类1 按颜色分类目前国际上根据家用电器产品的惯用颜色把家用电器产品分为白色家电 灰色家电和黑色家电三大类 其中 白色家电 电器外壳常用白颜色 主要是指GB4706 IEC60335 系列标准规定的电器产品 如洗衣机 电冰箱 空调器 电风扇等 一般由市电供电工作 灰色家电 电器外壳常用灰颜色 主要指由GB4943 IEC60950 标准规定的办公电器产品 如计算机 传真机等 黑色家电 电器外壳常用黑颜色 主要指由GB8898 IEC60065 标准规定的电子电器产品 如电视机 音响 VCD等产品 2020 1 10 5 第三章家用电器使用性能的测试 2 按家用电器主要功能分类电动式器具 装有驱动用电动机而不带电热元件的器具 如洗衣机 电动按摩器等 电热式器具 装有电热元件而不带有电动机的器具 如电热毯 电水壶等 组合式器具 同时装有电动机和电热元件的器具 如风扇加热器 暖风机 饮水机等 2020 1 10 6 第三章家用电器使用性能的测试 3 按消费者使用习惯分类通风器具 如电风扇 吸油烟机等取暖器具 如室内加热器等制冷器具 如电冰箱 空调器 压缩机 饮水机等厨房器具 如电饭锅 电灶 微波炉等美容器具 如电吹风 卷发器 蒸面器 电动剃须刀等保健器具 如按摩器 电动牙刷等清洁器具 如吸尘器 地板洗涤器等其它器具 如电烙铁等 2020 1 10 7 第三章家用电器使用性能的测试 第一节家用微电机性能测试在许多家用电器产品中 都要用到家用微电机 家用微电机的性能好坏 直接影响到产品的优劣 因此对微电机的性能进行测试是非常必要的 衡量微电机是否合格的试验包括安全性能和使用性能测试 电机产品测试所依据标准 GB T5171 2002 小功率电动机通用技术条件GB12350一2000 小功率电动机的安全要求这里仅讲微电机的使用性能测试 主要介绍微电机的转速 转矩 工作特性和机械特性等的测试 2020 1 10 8 第三章家用电器使用性能的测试 GB12350一2000 小功率电动机的安全要求 2020 1 10 9 第三章家用电器使用性能的测试 GB T5171 2002 小功率电动机通用技术条件 2020 1 10 10 第三章家用电器使用性能的测试 一 速度传感器法这种方法是利用传感器将转轴的转速转换成与之成正比的脉冲信号 再将脉冲信号进行计数 如图为其方框图 依其转速变换方式的不同又可分为几种类型 一 转速测量电机的转速是以单位时间内的转数来表示的 一般都是采用一分钟内旋转多少转来表示 微电机转速的测量方法很多 目前常采用的方法有速度传感器法及智能测试法 2020 1 10 11 第三章家用电器使用性能的测试 1 光电转换式光电转速变换器由光源及接收器组成 依其发射方式不同分为直射式和反射式两种 1 直射式直射式是指光源直接照射到接收信号的光电管上 在光源与光电管之间插入一个开有均匀分布的小孔的圆盘 称为测量盘 盘上的小孔一般是取60或60的倍数个 从图可以看出 光电管接收到的光脉冲数和电动机的转速成正比 用这种方法测量时 需将测量盘装到电动机的轴上 增加了测量时的工作量 同时由于转轴上加一个盘会给测试带来一点误差 因此往往采用反射式光电传感器 2020 1 10 12 第三章家用电器使用性能的测试 2 反射式用这种传感器测量时 先要在电机轴上贴反光的材料 从图可见 由光源 接收器和凸镜组成系统 由光源发射的光束经凸镜聚焦到电机轴上 如果光束投射处贴有反光纸 则反射光经凸镜射回接收器 接收器产生电脉冲 如果无反射光束投射 则接收器无信号产生 电机旋转后 接收器交替出现电脉冲 其频率也正比于转速 2020 1 10 13 第三章家用电器使用性能的测试 2 磁阻感应式磁阻感应式测速原理示意图如图 被试电机轴上装有齿轮 齿数为60 邻近放一绕有两组线圈的铁心 一组为通直流电的励磁线圈 用以建立磁场 另一组为测量线圈 用以指示转速 电机旋转时 由于齿轮的齿顶与齿谷交替 造成气隙磁导的交变 与两个齿顶相对时 磁导最大 与两个齿谷相对时 磁导最小 由于磁导的变化 在测量线圈中感应出交流电动势 此电势的频率就等于电动机的转速 磁阻感应式的优点是结构简单 不需电源 其缺点是不宜用于测量低速 因为当被测转速甚低时 测量线圈的感应电势也极小 2020 1 10 14 第三章家用电器使用性能的测试 3 数字式转速表数字式转速表测试的结果直接以数字显示出来 它具有如下的特点 用数字显示能够消除一般指针式仪表的刻度误差和视觉误差 故读数准确 测量范围宽 精度高 速度快 显示字迹清晰 可以进行瞬时速度的测量 2020 1 10 15 第三章家用电器使用性能的测试 二 转矩测量转矩是电机的一个重要参数 它用来计算电机的输出功率 转矩的检测是依据作用力和反作用力的平衡原理 由实测反作用力矩大小反推作用力矩值 常用的方法是测功机法 2020 1 10 16 第三章家用电器使用性能的测试 当电动机工作时 在它的转子的周边上有切向力的作用 这个切向力 作用于转轴的中心则成为转矩 测试时 在电动机的输出轴上安装特制带槽的滑轮 在槽中缠绕 绳索 绳索一端固定在支架的测力计上 绳索自由端吊砝码 当电动机旋转后 加载的绳索与滑轮之间发生摩擦产生制动力矩消耗能量 该能量与电动机的作用力矩相等 改变砝码重量就能改变电动机的负载 一 测功机的工作原理 2020 1 10 17 第三章家用电器使用性能的测试 上图电动机以顺时针方向旋转 由于砝码G的作用拉紧绳子 使绳子与滑轮相摩擦 产生一个与电机转矩相反的转矩 转矩的大小用下式计算 这种方法常用于极小功率电机转矩的测量 2020 1 10 18 第三章家用电器使用性能的测试 二 测功机的种类根据上述工作原理 测功机可以做或不同的形式 常用的有如下几种 1 机械测功机机械测动机的结构如图 1 空心摩擦轮 2一制动带 3一硬木块 4一手轮 5一水平仪6一安全架 7 测功器的臂 8 磅秤 2020 1 10 19 第三章家用电器使用性能的测试 上图中空心摩擦轮装在被测电机的轴上 利用制动带2和摩擦轮l之间的摩擦所产生的制动力来测量被测电机的转矩 通过调节手轮4 即调节摩擦力的大小 用磅秤或弹簧秤读出力的数值 用下式可以算出电动机的转矩 这种测功机在测量时要发生大量的热量 这样就会使摩擦因数不太稳定 从而使得它的测量性能也不太稳定 影响测量精度 这种测功机宜用于测量电动机的起动转矩 由于这种测功机是将电动机发出的机械功由摩擦全部转变为热量 因此这种测功机只能用于测量小型电动机 否则将会烧坏摩擦部分 2020 1 10 20 第三章家用电器使用性能的测试 2 电机测功机电机测功机是一台支撑在支架上 定转子均能自由转动的直流电动机 其结构如图所示 2020 1 10 21 第三章家用电器使用性能的测试 电机测功机的转轴直接与被测电机连接 当被测电机为电动机时 电机测功机作为发电机运行 励磁绕组由独立的直流电源供电 它的工作原理完全与一般直流电机相同 但电机测功机的定子受到转矩作用后会产生偏转 利用杠杆装置对定子施加平衡力矩 当平衡力矩和测功机的转矩相等时 可用测力计 或磅秤 指示出电机测功机的转矩大小 2020 1 10 22 第三章家用电器使用性能的测试 直流电机测功机转矩平衡原理见图 在电枢上 在定子上 一般可以认为T3和T5相等 则T1 T6 说明测力计上所示转矩为被测机械的输入转矩 2020 1 10 23 第三章家用电器使用性能的测试 3 电阻应变式转矩测量仪当转轴受到转矩M的作用时 在与转轴线成 45 夹角方向上产生最大应变 如果这时在最大应变方向上粘贴电阻应变片 应变片的电阻值随着转矩的大小而变化 测出电阻应变值就能算出转矩的大小 测量电机的转矩时 应变片在轴上的位置通常如左下图所示 R1和R4在轴的上方 R2和R3在轴的下方 此时四片应变片组成桥式电路 如右下图所示 电源电压加在AB两端上 信号电压由CD两端输出 这样四个桥臂由应变片组成的电桥称为全桥 2020 1 10 24 第三章家用电器使用性能的测试 将应变片贴在测量轴上 将其连接成全桥 全桥的供电电压和输出电压均用滑电刷连到外面 转矩的大小由电压输出的信号反映 但是该信号虽经全桥的连接已有所增加 但仍然是很小的 不能用电工仪表来测量 还需将信号放大再进行测量 一般是采用电阻应变仪进行测量 电阻应变仪的主要任务是将微小的电压信号进行高倍数的放大 在应变仪上指示出测量结果 或配用示波器等进行记录 2020 1 10 25 第三章家用电器使用性能的测试 三 工作持性和机械特性的测试 一 工作特性测量工作特性曲线是指在额定电压和额定频率下 以输出功率P2为函数的一组曲线 它表示与输入功率P1 定子电流I1 电机效率 功率因数cos 以及转差率s等的关系曲线 它的测量是在正常的工作温度和负载情况下进行的 实验应在 O 25 1 25 负载的范围内 选取5 8个点 在每个点上要测取电压U 电流I 输入功率Pl 输出功率P2 转矩 以及转速 转差率s 对多速电动机 则应测取每一额定转速下的工作特性曲线 电压U 电流I1 输入功率P1可以用电工仪表测量得到 而输出功率P2 转矩 与转速 转差率 的测量方法如下 2020 1 10 26 第三章家用电器使用性能的测试 输出功率P2和转速 转差率 的测量电动机的输出功率通常都是通过测量转矩M和转速n 再由转矩M和转速n用下式计算 即 工作特性 1 P1 f P2 曲线和I1 f P2 曲线电动机在额定情况下运行 使电动机温度接近于工作温度 用功率表和电流表来测出输入端的功率P1 电流I1 输出功率P2的测量方法和上述方法一致 从而可画出Pl f P2 曲线和Il f P2 曲线 2020 1 10 27 第三章家用电器使用性能的测试 2 cos f P2 曲线交流电动机由于其电压和电流不是同相位 因此存在一个功率因数的问题 功率因数cos 可由下式计算 对于电容运转的单相异步电动机 输入端的端电压可由电压表测量得到 I1 P2的测量同前述 可用上述公式计算出cos 从而画出cos f P2 曲线 对于分相起动的单相电动机 2020 1 10 28 第三章家用电器使用性能的测试 3 f P2 曲线用上述方法测出输入功率P1 输出功率P2 由下式计算出效率 4 s f P2 曲线一般电动机工作时的转速是知道的 因此可以得知电动机的同步转速nc为 同时 测得电动机工阼的旋转速度n 从而可得到转差率s为 2020 1 10 29 第三章家用电器使用性能的测试 二 机械特性的测量机械特性是电动机的一项重要指标 设计单位关心此特性是否能满足技术指标使用单位则关心这个技术指标能否满足系统驱动的要求机械特性在设计对就已算出 但是由于设计 加工 材料等的原因 生产出来的电动机的机械持性总是与理论计算出来的有些误差 因此 对电动机的机械特性的测试就成为不可缺少的实验项目 机械特性是表示电动机的输出转矩与转速的关系 即M f n 也可以表示为输出转矩与转差率的关系M f s 测试的方法有二种 测静态的机械特性 静态法 测动态的机械特性 动态法 2020 1 10 30 第三章家用电器使用性能的测试 1 组成 测功机及其测试系统由测功机 控制器和输入电参数仪组成 三 微电机性能测试系统 测功机 测功机控制器 电参数测量仪 2020 1 10 31 第三章家用电器使用性能的测试 2 功能可以任意改变被测电机的负载 直接测量出电机空载 负载及堵转状态下