电动机效率测量不确定度的评定及测功机选择的分析.pdf

第 卷 年第 期 月.电动机效率测量不确定度的评定及测功机选择的分析王 峰 刘晓刚 吴小刚 卢 强 尚 康(西安微电机研究所有限公司 西安)摘 要:以永磁直流电动机为测试对象 在相同测试条件下 使用功率分析仪和不同量程、精度的测功机进行两次电动机效率的检测 分析电动机效率测量不确定度来源 详细叙述各个不确定度分量的评定过程 计算并合成电动机效率的标准不确定度 分析测量不确定度评定过程及结果 对测量电动机效率时或者进行其他检测时选择仪表设备提供一定参考关键词:电动机效率 测量不确定度评定 测功机 量程 精度中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:收稿日期:作者简介:王 峰()本科 工程师 研究方向为电动机检测 引 言测量的目的是为了得到测量结果 但受限于客观条件所有的测量值都与真值在一定程度上存在差异 因此在一些精确度要求高的场合下仅给出测量结果往往还不充分 在这种情况下我们会进行测量不确定度分析 给出更为科学的测量结果随着现代社会的不断发展电动机被广泛应用于航天航空、军事、电力、车辆等各行各业 而电动机效率作为一项重要指标 能否精确测量就显得尤为重要 本文利用直接法(使用测功机作为电动机负载)测试电动机效率 根据.测量不确定度的评定与表示分析不确定度来源 计算各个参数引入的不确定度分量 合成标准不确定度进一步通过使用不同测功机进行测试 对比两次测量不确定度评定过程和结果 分析不同设备不确定度主要影响因素 从而给予测试时选择仪表设备提供一定参考 测试方法原理本文选用一台永磁直流电动机作为此次测试样品 效率的测定方法以测功机对电动机施加负载并测量转矩和转速 计算电动机输出功率 使用功率分析仪测量电动机输入功率 这样电动机输出功率与输入功率之比即为电动机效率 电动机效率测试数学模型电动机效率测试的数学模型为 ()式中 为电动机效率 为电动机转矩 单位:为电动机转速 单位:/为电动机输入功率 单位:期王 峰等:电动机效率测量不确定度的评定及测功机选择的分析 不确定度来源的分析由整个测试过程和以上数学模型分析 此次测量电动机效率的不确定度来源由三部分组成:转矩、转速、输入功率 而本文中这三个参数不确定度的来源主要对重复检测、检测设备的允许误差及设备分辨率三个分量进行分析 不确定度传播率此次电动机效率评定不确定度传播率为 ()式中 为标准不确定度、分别为各分量灵敏系数:/表示 带来的不确定度 表示 带来的不确定度 表示 带来的不确定度 不确定度分量的评定 转矩分量的不确定度评定 重复检测带来的不确定度本次试验使用量程为 的测功机 在相同测试条件下共检测 次 测试结果如表 因此由重复检测带来的标准不确定度:()()()式中 为重复检测带来的标准不确定度 为每次检测所得的转矩 为 次转矩检测数据的平均值 单位为均为 转矩允许误差带来的不确定度测功机转矩允许误差为 计算转矩允许误差带来的不确定度:()式中 为测功机转矩允许误差带来的不确定度单位为 转矩分辨率带来的不确定度由于转矩的分辨率为 计算分辨率带来的不确定度:()式中 为转矩分辨率带来的不确定度 单位为最终由转矩带来的不确定度:()式中 为转矩带来的不确定度 单位为 转速分量的不确定度 重复检测带来的不确定度转速 次重复检测带来的不确定度为()()()式中 为转速 次重复检测带来的不确定度 单位为/为每次检测所得的转速 为 次转速检测数据的平均值 单位为均为/转速允许误差带来的不确定度转速测量最大允许误差为 (个字)计算转速测试允许误差带来的不确定度:()式中 为转速测量允许误差带来的不确定度 单位为/表 第一次测试数据(测功机)转矩()转速(/)输入功率()效率 表 第二次测试数据(测功机)转矩()转速(/)输入功率()效率 卷 转速分辨率带来的不确定度转速分辨率为 /计算转速分辨率带来的不确定度:()式中 为转速分辨率带来的不确定度 单位为/最终由转速带来的不确定度:()式中 为转速带来的不确定度 单位为/输入功率分量的不确定度 重复检测带来的不确定度输入功率 次重复检测带来的不确定度为()()()式中 为输入功率 次重复检测带来的不确定度 单位为 输入功率允许误差带来的不确定度功率分析仪输入功率最大允许误差为 (读数 量程)这里使用的量程为 故输入功率测试允许误差带来的不确定度:()式中 为功率分析仪输入功率最大允许误差带来的不确定度 单位为 输入功率分辨率带来的不确定度功率分析仪输入功率分辨率为 计算输入功率分辨率带来的不确定度:()式中 为输入功率分辨率带来的不确定度 单位为 最终由输入功率带来的不确定度:()式中 为输入功率带来的不确定度 单位为 合成标准不确定度计算由不确定度传播率可知:()将/代入式()再代入数据计算最终结果为 则扩展不确定度为 最终电动机效率 ()不同测功机的不确定度评定结果本文还使用另一测功机(量程:、分辨率:、设备大允许误差:)对该电动机进行效率检测 其余设备和测试条件不变测试数据见表 使用相同方法对此次效率测试进行不确定度评定 结果为 则扩展不确定度为 最终电动机效率 ()结 论在不考虑重复测量带来的不确定度后 通过分析不确定度评定时的几个来源 两次测试最大的影响因素是测功机的转矩允许误差 量程为 的测功机 其精度为 允许误差为 量程 的 测 功 机 其 精 度 允 许 误 差 为 由此可知在选择测试仪表设备时除了选择合适的量程外 还应查询其精度计算允许误差选用允许误差小的设备 才能确保测试有一个较小的不确定度 从而给出更为精确的测试结果参考文献 倪育才.实用测量不确定度评定.版.北京:中国计量出版社:.全国法制计量管理计量技术委员会 测量不确定度评定与表示:.北京:中国标准出版社.全国几何量工程参量计量技术委员会 千分尺检定规程:.北京:中国计量出版社.刘静 李秀清.单相异步电动机效率试验测量不确定度评价.日用电器():.