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高速电机试验台

高速电机试验台实时动态控制系统通过实时控制器可实现转速和扭矩控制,模拟实际负载。主控系统可以与环境仓,功率分析仪,冷却系统,EUT等通讯,并实现控制。数据采集系统采集扭矩传感器,振动传感器,温度传感器,压力传感器,以及其它传感器的信号,并高速传输到主控系统中,传感器数据可在软件界面中显示,保存和处理。
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高速电机试验台实时动态控制系统通过实时控制器可实现转速和扭矩控制,模拟实际负载。主控系统可以与环境仓,功率分析仪,冷却系统,EUT等通讯,并实现控制。数据采集系统采集扭矩传感器,振动传感器,温度传感器,压力传感器,以及其它传感器的信号,并高速传输到主控系统中,传感器数据可在软件界面中显示,保存和处理。


1.高速大功率电机测试系统

高速大功率电机试验台(测试系统)可用于新能源汽车驱动电机,高速空压机电机,高速磁悬浮电机等各种高速电机应用的场合。可根据待测试电机设计安装平台,可选择端面法兰安装结构,或底座安装结构。

 

电机试验台选型规格

根据待测试电机特性曲线,选择测功机,测功机一般采用四象限变频器控制,可工作为电动或发电状态,系统可选配高低温环境仓,电池模拟器或直流双向电源,功率分析仪,冷却系统等附件。

推荐的测功机参数如下:

9990909

注:E—带环境仓(可选)

      P—带电池模拟器或直流双向电源(可选)


 


2.小型高速电机测试系统

小型高速电机试验台(测试系统)用于对小功率的高速电机进行测试试验,主要用于小功率航空起发电机,机器人电机,小型高速压缩机电机,机床主轴电机等各种小功率的高速电机测试。可根据待测试电机设计安装平台,可选择端面法兰安装结构,或底座安装结构。

电机试验台选型规格

根据待测试电机特性曲线,选择测功机,测功机一般采用四象限变频器控制,可工作为电动或发电状态,系统可选配高低温环境仓,电池模拟器或直流双向电源,小功率可调直流电源,功率分析仪,冷却系统等附件。根据用户对噪音的要求,可选择水冷型测功机或风冷型测功机,

推荐的测功机参数如下:

风冷测功机参数表:

2-4


水冷测功机参数表:

2-5



3.超高速电机测试系统

超高速电机试验台(测试系统)用于转速60000rpm以上的高速电机测试,一般用于高速压气机的电机等领域。我公司可以提供转速达到165000rpm的高速电机试验台。


超高速电机测试系统由测功机、测功机驱动器、制动电阻、增速箱、直流电源、功率分析仪或功率计、控制系统、机械系统、传感器测量系统等部分组成。



1.   测试台底板

2.   测功机部份

3.   测功机和齿轮箱之间的耦合

4.   高速齿轮箱

5.   高速耦合,包括保护罩被试件支架

6.   被试件

 

试验台主体结构

试验台机械结构部分包括:试验台底座、测功机安装底座、轴承支承、被试件安装工装、堵转机构、被试件连接轴等。


试验台底座 

试验台底座采用整体铸造结构件,底座上表面为装配面,经过精密加工,底座底部安装有四个空气弹簧减震器,用于隔震减震。


超高速齿轮箱

 

超高速齿轮箱采用同轴输入和输出轴的两级动力分配变速箱,参数如下:

1.   额定输出速度:165,000 rpm

2.   额定输出扭矩:Tout,额定 = 1.5 Nm

3.   额定功率 Pnom = 25 kW

4.   所有变速箱部件的使用寿命> 10,000小时



作为超高速齿轮箱系统的关键部件,润滑泵站极其重要,该泵站由超高速齿轮箱供应商同时提供,并在出厂前进行联调。

 

试件扭矩测量

 

试件的扭矩测量采用直接测量的方式,不是将扭矩转速传感器安装在低速端测量,避免了将高速齿轮箱的传动损失计入到试件电机的测量数据中。


试件连接

 

为便于用户试验不同试件,方便更换连接工装,同时为避免轴系扭振,在轴承座输出端与被测电机输入轴之间,依次安装有扭矩法兰、过渡花键法兰、花键轴。


1.电机试验台系统架构

电机试验台实时动态控制系统通过实时控制器可实现转速和扭矩控制,模拟实际负载。主控系统可以与环境仓,功率分析仪,冷却系统,EUT等通讯,并实现控制。数据采集系统采集扭矩传感器,振动传感器,温度传感器,压力传感器,以及其它传感器的信号,并高速传输到主控系统中,传感器数据可在软件界面中显示,保存和处理。

 


2.关键技术指标

1)      扭矩测量精度:±0.05%FS~±0.1%FS

2)      转速传感器脉冲分辨率:1024/600pprppr

3)      扭矩控制精度:±0.5%~±1%

4)      转速控制精度:±0.01%FS

5)      测功机最大振动速度值(RSM):≤2mm/s(独立),≤3.5mm/s(加载)

6)      中间轴承座温升:≤35℃

7)      中间轴承座最大振动速度值(RSM):≤2mm/s(独立),≤3.5mm/s(加载)

8)      试验电机电流测量通道:4/6路

9)      试验电机电压测量通道:4/6路

10)   功率分析仪测量精度:±(读数的0.05%/01%+量程的0.05%/0.1%)

11)   数据采集系统采样率:1kHz

12)   用户数据采集系统通道:可选配

13)   温度测量范围:-50℃~200℃

14)   振动传感器测量范围(RSM):0~20mm/s


3.电机试验台主要试验项目

1.   电机带控制器功率、扭矩特性试验

2.   电机带控制器温升试验

3.   电机带控制器堵转试验

4.   电机控制器控制策略开发验证试验

5.   电机带动控制器最高转速试验

6.   电机带控制器制动再生能量回馈试验

7.   电机外特性试验

8.   电机及控制器动力总成的开发匹配优化试验

9.   电机及控制器动力总成的性能测试以及标定试验

10.      效率Map测取试验

11.      加速响应试验

12.      转矩响应试验

13.      稳态循环加载耐久试验

14.      反电动势常数及波形

15.      机电时间常数

16.      电机响应特性测试(注:此处要求时间分辨率达到微妙级,一般用于高速小电机测试)

4.电机试验台关键技术描述

4.1 高性能电力测功机

电机试验台的核心部件之一是测功机,采用的高速测功机具备很低的转动惯量,低的振动速度,体积小,良好的加速性能和效率等特点。实时监测测功机的前后轴承,三相绕组和轴承温度。

4.2 高动态实时控制系统

电机试验台的监控系统基于嵌入式实时控制器,采用EtherCAT/Profinet通讯,可以实现高动态控制,系统空载动态响应时间可达到10ms以内,可以满足复杂变工况测试。

4.3 便捷的电参测量系统

电参测量系统采用高精度功率分析仪和电流互感器,可同步接入扭矩和转速信号,测量电机和控制器的效率,电流,电压等参数。


4.5 精密机械结构

机械结构件采用高精度加工中心加工,具备非常高的加工精度,轴系同轴度优于0.02mm。




4.6 精密高速轴承支承

  • 高速角接触陶瓷球轴承

  • 弹簧预紧

  • 轴承温升不超过35℃,

  • 最高转速时振动速度低于2.5mm/s(RSM)

  • 脂润滑,免维护,可连续运转20000小时




4.7 完善的安全防护措施

1.    测功机前后轴承和温度实时监控,电流和电压实时监控,转速和转矩实时监控,前后端实时振动监控。

2.    中间高速轴承支承的轴承温度和振动实时监控。

3.    被测电机的振动实时监控。

4.    安全防护罩闭合检测,与测功机形成连锁保护。

5.    电控系统具备短路、漏电、断电、过流、过压等防护功能。

6. 系统软件具备安全检测功能,当监测值超出阈值,立即报警。系统具备三级防护功能。

7. 对耐久性测试,系统根据监控的振动等历史数据,自动进行趋势预测,当预测会出现故障,系统会提示用户注意。


 


4.7 安装便捷

电机试验台的L安装型支架上设计有定位止口和定位安装面;通过与试验电机连接的过渡安装法兰连接,可以实现试验电机的快速安装,免对中调整。L型安装支架上设计有与高低温环境仓的接口,可以将试验电机放置在高低温环境仓中进行测试。在L型安装工装的X/Y/Z三个方向安装有振动传感器,实时监控被测电机的振动状态。与环境仓的接口采用四立柱悬臂支撑,可保证试验电机轴线在高低温环境变化时,均能与试验台的轴系同轴。



对小型高速电机,测功机可进行轴向位置调整,被测电机安装平台可进行竖直方向位置调整,以适应不同尺寸的待测试电机。


4.8 完善的监控软件

电机试验台软件采用模块化设计架构,用户可以自定义试验流程和工况参数,实现对电机的转速和扭矩控制。系统对用户进行分级,并开不同功能模块。系统具备开机零点自动标定功能。软件具备专门的传感器标定模块,用户可以定期对传感器进行标定。预留与EUT通讯接口,可实现对EUT的控制。具备以下功能:

1.    速度控制

2.    扭矩控制

3.    温度监控

4.    速度监控

5.    安全功能

6.    具有标准的与上位机软件通讯的接口

7.    可以进行被测件与测试台的限制监控,确保被测件转速、异常时可在极短

的时间内恢复至安全状态。

8.    速度、扭矩的开环与闭环控制


控制界面1


控制界面2


9. 道路模拟

实时控制器中集成了整车道路模拟控制模型。整车道路模拟功能用于实现在台架上实现整车的道路阻力、坡度阻力模拟和惯量模拟,这些阻力模拟可用如下公式表示:

系统可提供各系列测功机电惯量模拟,并且根据方程式模拟道路负载:

RL = F0 + F1VX + F2Vn + I dv/dt + mg * (Grad/100)

其中:

2-6

参数F0、F1、F2、n和 x(如果有)组成道路负载模型,他们可通过多种方法获得。

10.   系统接口

  • 与环境仓通讯控制接口;

  • 与冷却系统通讯控制接口;

  • 与电池模拟器通讯控制接口;

  • 与变频器通讯控制接口;

  • 与INCA标定系统通讯控制接口;

  • 四路CAN总线,可以与试验件通讯;

  • 一路以太网通讯接口;

  • 提供相应的电缆。

4.9轴系对中措施

对于高速轴系,我们需要保证轴系的同轴度不大于0.02mm,一般采取以下措施:

  • 激光对中仪对中

  • 具备微调机械结构


4.10 轴系动平衡处理措施

高速电机试验台的轴系的动平衡精度达到G1,并进行现场动平衡。一般处理措施如下:

  • 轴系上的法兰设计有用于配重的均匀螺纹孔

  • 采用现场动平衡仪进行动平衡


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