08-电机参数的测试方法

电动汽车电动机系统原理和测试技术，电动机参数测试方法机械行业出版社，2020/5/25，2，目录，电动机的惯性矩和时间常数电动机系统杂散损耗测试方法直流电动机参数测试方法感应电动机参数测试方法永磁同步电动机参数测试方法，2020/5/25，3，第一M-转子质量；对于简单的组合结构，可以使用叠加原理获得：电动机的转动惯量和时间常数，2020/5/25，4，得到电动机转子转动惯量的方法有两种。一种是计算方法，另一种是测试方法。马达转子由不同的材料组成，因为有齿槽，密度不均匀，大小不容易测量，很难用公式说明质量的分布状态，即使编写公式也很复杂，计算惯性矩也很困难。在这种情况下该怎么办？惯性矩测量，2020/5/25，5，工程常用测试方法如下：悬浮转子摆动辅助摆法(单摆法)空载减速法重物体自由着陆法、惯性矩测量法、2020/5/25，6，1、单丝扭摆法：用均匀密度的金属材料制作简单圆柱的假转子，惯性矩：d型假转子圆柱直径；M-假转子的质量；l，扭转转子30，往复摆动数n和所需时间测量，摆动周期平均值计算：转动惯量测量-悬浮转子摆动方法，2020/5/25，7，摆动周期t的二次平方与物体的转动惯量成比例3360，与测试目标电机的转子成比例而不是假转子，以上，惯性矩测量-悬浮转子摆动方法，2020/5/25，9，单丝扭转摆动方法说明：根据被测试转子的重量，选择适当的直径和一定长度的导线。这根电线必须能承受被测量电子的重量，并且可以拉直，而不会变形。确保线材轴线与标准回转轴线同心，并且是垂直地面，通常悬荡长度大于0.5m。如果标准转子是固定的，则围绕中心轴以适当角度(约30个可用)旋转标准转子进行测试的转子应等于标准转子悬架长度，并使用同一组秒表，同一秒表。GJB949请参阅67 小型电机转子转动惯量的测定方法。转动惯量测量-悬挂转子摆动方法，2020/5/25，10，2，双线扭转摆动方法：扭转电动机转子绕轴转动，扭转角度不大于10，测量多个摆动时间，摆动周期的平均t，转子转动惯量计算为S-两条导线之间的距离；L-线材长度；m马达转子的质量。惯性矩测量-悬挂转子摆动方法，2020/5/25，11，如图所示，悬挂线长度为l，转子扭转角度为q，悬挂线围绕固定点角度为b，悬挂线在旋转轴距离处为r，转子重量为g。转子的力如图所示。两条悬挂的线完全对称，所以只画了一条悬挂的线来解释情况。惯性矩测量-悬浮转子摆动方法，2020/5/25，12，惯性矩测量-悬浮转子摆动方法，2020/5/25，13，j-马达转子惯性矩；G-马达转子重量；R-悬挂线与旋转轴的距离，2r=S；L-悬挂线长度；F-马达转子振动频率，f=1/T .惯性矩测量-悬吊转子摆动方法，2020/5/25，14，已知的次要钟摆固定在马达的轴端中心，尽可能使用小杆进行测试。对于带换向器或集电极环的电动机，测试前必须提起所有刷子。r，惯性矩测量-辅助摆锤法(摆锤法)，2020/5/25，15，测试过程：从静止位置以150度以下的角度自由摆锤振动，测量摆锤超过原始静止位置的瞬间作为测量的起点，测量2到3次摆锤的总周期时间并计算平均值。，被测试电机的转动惯量可计算为：样式的m-次摆质量；T-次摆摆动周期的平均值。R-二级钟摆重量中心到电机轴中心线的距离；惯性矩测量-二级钟摆法(钟摆法)，2020/5/25，16，说明：钟摆质量尽可能小。测试前笔刷提升；该方法适用于测量带滚动轴承的电动机转动惯量。要提高测量精度，可以选择多种不同质量的纱布，然后重复测量。惯性矩测量-应用于测量功率大于100kW的电动机惯性矩的辅助摆方法(摆方法)，2020/5/25，17。实验过程：通过提高被测试电动机的速度，或超过同步速度(例如，通过变频电源调整被测试电动机的速度或机械驱动)来切断电源或分离驱动机，使电动机在惯性中自然减速。测量时，电机速度一般在1.1 0.9倍同步速度范围内。由于机械损失的空载电阻转矩，测试的电动机的速度逐渐下降。惯性矩测量-空载减速法，2020/5/25，18，因此可以计算惯性矩，惯性矩测量-空载减速法，2020/5/25，19，说明：此方法适用于额定功率大于100kw的电动机。无论n是受影响电动机的同步速度还是空载速度，n，dn/dt的值都必须匹配。此方法最简单、使用最多，但精度比其他几种方法最低。惯性矩测量-空载减速法，2020/5/25，20，实验过程：在被测试电机的轴端或轴的联轴器(滑轮)上绑几根环绳，把绳子的一端固定在轴或车轮上，另一端绑上重物m，绳子的质量尽可能小。放下重物，自由下落，记录下落高度h和相应的时间t。转动惯量的右侧，m-重物体的质量d-轴或耦合的外径h-重物体下落的高度t-重物体下落的时间，转动惯量测量-重物体自由降落的方式，2020/5/25，21，一些说明：测量时，应尽量使下落高度h增大。此方法仅适用于中小型电机，试验时应尽量减少转子的机械损耗，对于带刷电机，试验前应全部提起刷子。惯性矩测量-重对象自由着陆方法，2020/5/25，22，第二，电机时间常数的测量电机时间常数(启动时间)是电机通电时快速动作的重要技术指标之一。根据国家标准中机电时间常数的定义，电动机时间常数是电动机在空载和额定激励条件下执行步骤的额定电压，从0旋转到空载速度的0.632倍所需的时间。时间常数测量，2020/5/25，23，从一个稳定运行状态到另一个稳定运行状态的电机变化过程实际上包括电子和机器两个动态过程。电磁转换过程：应用额定电压后，电流达到稳定值必须经过的转换过程。(电时间常数)机械过渡过程：在电流、磁场和电磁转矩都设定的情况下，电动机速度从0增加到空载速度的过程。(机器时间常数)，时间常数测量，通常，电力时间常数小于机器时间常数。可以忽略电气时间常数，将电动机启动过程视为主惯性系统。2020/5/25，24，电动机的二次惯性系统通常使用以下传递函数：即时间常数测量，1 .理论计算方法，2020/5/25，25，时间常数测量，2020/5/25，26，寻找时间常数的方法：计算(影响因素多，计算值误差大)测试测量：电动机发电机对牵引法，时间常数测量，2020/电动机发电机对牵引法测试方法：同一型号的两个电动机，同轴连接。一个用电动机运行，另一个用发电机运行。打开电源后，速度从0增加到空载速度，在此过程中获得速度变化规律的曲线n=f(t)。时间常数测量-电动机发电机对牵引法，2020/5/25，28，时间常数测量-电动机发电机对牵引法，2020/5/25，29，两台电动机的空载摩擦扭矩为一台的两倍，设备的空载速度略低于单台电动机。精度要求高的情况下修正：根据时间常数的定义，对于单个电动机：对于被拖动的两个电动机，以上两级时间常数测量-电动机发电机对拖动方法，2020/5/25，30，电动机系统杂散损耗测试方法，杂散损耗从电动机总损耗到定子铜消耗杂散损耗可分为空载消耗和负荷杂费。电动机的杂散损耗通常意味着负荷异质消耗。根据杂散损耗的原因，可分为基本频率杂比和高频杂比。对于感应电动机，高频杂费是主要的，约占电动机总杂费的70%-90%。在工程中确定杂散损耗的方法主要有两种。测量方法，对于同步电动机，通常是测量方法，对于直流电动机和异步电动机，如果需要，还可以使用测量方法。根据电动机额定输出(发电机)或额定输入(电动机)功率的一定比例达成协议。2020/5/25，31，电动机系统杂散损耗测试方法，2020/5/25，32，电动机系统杂散损耗测试方法，2020/5/25，33，电动机系统杂散损耗测试方法，一些说明该方法对测功机和测试设备的精度更高，否则会产生较大的测量误差。2020/5/25，34，电动机系统杂散损耗测试方法，2020/5/25，35，电动机系统杂散损耗测试方法，2020/5/25，36，电动机系统杂散损耗测试方法，在确定受测试电动机的电动机运行状态下的杂散损耗时，上述确定的总杂散损耗为两个电动机转子的铜消耗大小，即2020/5/25，38，电动机系统杂散损耗测试方法，按照上述相同的原理和步骤，受测试电动机的发电机运行中的负荷离合器消耗为两个测试的平均值，即2020/5/25在测试过程中，不管电机运行或发电机运行，测试中的电动机必须始终保持额定电压。实验后，绘制曲线，所需载荷的杂散损耗必须在曲线上确认，然后自下而上计算。2020/5/25，40，电动机系统杂散损耗测试方法，2020/5/25，41，电动机系统杂散损耗测试方法，2020/5/25，42，电动机系统杂散损耗测试方法，2020(1)使用直流或测力计作为辅助电动机时，辅助电动机的容量应约为所测试电动机容量的15%；使用感应电动机时，应使用容量相同的感应电动机。(2)电机温度对测试结果有相当大的影响。实验在冷状态下开始的话，受试马达要在反向状态下通电预热。预热时，定子是额定电流，预热时间建议为10分钟(小型电动机)。如果在温升测试后立即执行此测试，则不再预热。2020/5/25，43，电动机系统杂散损耗测试方法，2020/5/25，44，电动机系统杂散损耗测试方法，2020/5/25，45，电动机系统杂散损耗测试方法，2020正向反转发电机方法2。正向反转电动机方法3。归纳法，2020/5/25，46，直流电动机参数测试方法，第二，火花整流区域的确定1。整流电流供给方法整流电流的供给方法有两种。一是断开整流绕组和电枢电路，感应后由单独的直流电源供电。另一种是将额外的直流电源连接到整流极的两端。2020/5/25，47，直流电动机参数测试方法，2 .测试阶段(1)测试中，受测试电机以发电机状态运行。与此同时，受试电机刷的中心位置必须正确调整，刷子与换向器配合良好，电机应处于正常运行温度状态。(2)使受试电机处于发电状态，使其速度和输出电压保持不变。每个测试点必须慢慢调整额外的电流，直到笔刷边缘出现小火花。然后将附加电流返回到0，改变极性，逐渐增加反向附加电流，直到笔刷边缘产生火花。在两个方向发生火花时，记录电枢电流和附加电流值。共测5-7分。2020/5/25，48，直流电动机参数测试方法，(3)测试结束后，对于其他负载电流，必须取两个额外的正负电流值，绘制额外电流与电枢电流的关系曲线。两条曲线环绕的区域称为放电转换区域，如图所示。2020/5/25，49，直流电动机参数测试方法，3，整流电源的电动机电压、电流纹波系数和电流波形系数测量(1)电压、电流纹波系数计算电压，电流波形中断时其形状如图所示2020/5/25，50-最大脉动电压(v)；-最低脉动电压(v)。-电流纹波系数；-最大脉动电流(a)；-脉动电流的最小值(a)。电压，电流波形间歇时，相应波形为2020/5/25，52，直流电动机参数测试方法，纹波系数3360，2020/5/25，53，直流电动机参数测试方法，格式：-直流电压平均值(v)-直流电流的平均值(a)。电流波形系数：-电流的波形系数；-电流的有效值(a)；4，电枢绕组电感测量1。工频交流测量(1)非饱和电感测量电枢绕组的电感值为2020/5/25，54，直流电动机参数测试方法，表达式：-电枢绕组的电感值(h)；-电枢绕组两端的交流电压(v)；-通过电枢绕组的交流电流(a)；-测试交流电源频率(Hz)；-交流电压和交流电流之间的相角(rad)。(2)要测量饱和电感测量饱和电感，试验时电动机的励磁绕组必须通过适当的直流电流，并如上所述进行测试。当从励磁绕组传输的电流值等于测试的电动机的额定励磁电流时，测量的电感值是电动机额定运行时电枢电感的饱和。实验结果表明，如果：用此方法测量电感，则测试中使用的电流频率对测量值影响不大，与测试时以及励磁绕组直流电流的大小有很大关系。也就是说，励磁电流的值越大，磁路就越饱和，可以测量较小的电感值。2020/5/25，55，直流电动机参数测试方法，2 .示波器分析方法测量了整流电源中电枢绕组的电感，示波器分析，其原理接线图见图。2020/5/25，56，直流电动机参数测试方法，正在测试的电动机由整流电源运行时，正在测试的直流电动机的输出转矩(负载)和速度n保持不变，此处电流和电枢电压的平均值保持不变时，电枢电压和电流的波形分别如图所示。2020/5/25，57，直流电动机参数测试方法，直流电动机电枢电路电动势平衡方程为2020