針對無刷電機整機加載性能測試原理基本一樣，利用測功機給其加載，模擬被測電機在不同負載測試性能。

 

1.空載測試：

 

空載試驗是指電機作為空載電動機運行，其軸端無有效機械功率輸出的試驗(或測功機不加載時)。通過采集其母線電壓;母線電流;母線功率;每相的相電壓;每相的相電流;每相的相功率;振動等參數(shù)。測試時自動采集、顯示測試數(shù)據(jù)。記錄電流、電壓、輸入功率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)速、溫度、頻率等;

 

2.負載測試(針對被測電機開環(huán)控制下的測試)：

 

電機負載測試功能，包含了電機基本運行情況的測試，同時，也可模擬不同轉(zhuǎn)速下電機的運行情況，方便用戶對電機實際應用時所遇到的情況進行預判。例如，模擬電機工況帶載運行，模擬恒扭矩狀態(tài)，可以顯示扭矩轉(zhuǎn)速相對應的變化情況。主要測試被測電機在不同負載下的機械參數(shù)和電性能參數(shù)。

機械性能包含：電機運行轉(zhuǎn)速、扭矩、輸出功率、轉(zhuǎn)向;角度等。

電量參數(shù)：控制器母線的電壓;電流;輸入功率;控制器輸出及電機輸入端的電壓(U V W);電流(U V W);輸入功率(U V W);功率因素等。

其他參數(shù)：電機效率;驅(qū)動器效率;整機效率;溫度等。

具體測試試驗有以下方式

 

2.1手動加載試驗：

 

通過上位機軟件將被測電機運行在設定的轉(zhuǎn)速或額定電壓下，通過操作員拉動軟件上的加載滾動條，來控制測功機給被測電機加載，并實時顯示測試的數(shù)據(jù)與曲線，如工作特性曲線圖，T/N,T/I曲線等

(具有單點手動控制功能，按設定的控制模式和設定的控制量控制電機工況)

 

 

2.2合格不合格測試：

 

通過上位機軟件將被測電機運行在設定的額定電壓下，通過測試軟件讓測功機輸出設定負載，系統(tǒng)可調(diào)用工程設定好在某個負載的給被測產(chǎn)品設置的上下限，并判斷當前測量參數(shù)是否在其范圍。

 

2.3定點電流測試：

 

通過上位機軟件將被測電機運行在設定的轉(zhuǎn)速或額定電壓下，測試軟件可根據(jù)工程師設定好的參數(shù)進行電流閉環(huán)控制，測試電機在不同電流下的性能。如工作特性曲線圖，T/N,T/I曲線等

 

 

2.4定點轉(zhuǎn)速測試：

 

通過上位機軟件將被測電機運行在設定的轉(zhuǎn)速或額定電壓下，測試軟件可根據(jù)工程師設定好的參數(shù)進行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，測試電機在不同轉(zhuǎn)速下的性能。如工作特性曲線圖，T/N,T/I曲線等

 

 

2.5全程測試：

 

通過上位機軟件將被測電機運行在設定的轉(zhuǎn)速或額定電壓下，測試軟件可根據(jù)工程師設定好的參數(shù)進行扭矩閉環(huán)控制，測試電機在空載加載到設定負載，并在設定負載卸載到空載整個過程的測試。因為電機有勵磁特性所以電機的加載上升曲線和下降曲線不同。測試軟件會將下降曲線和上升曲線通過軟件計算，繪制出理想的工作特性曲線圖。

 

2.6校正測試：

 

將廠商配置的校正平衡桿，鎖在測功機輸出軸，通過軟件控制測功機加載，在平衡桿對應掛點上掛上砝碼，看其轉(zhuǎn)矩是否符合精度要求，如果稍許偏差可通過調(diào)節(jié)測功機電路板上的電位器調(diào)整。實現(xiàn)用戶在本場能自我校正測功機準確與否。

 

3.型試試驗測試：(針對被測電機閉環(huán)控制下的測試)

 

3.1工作區(qū)測試：

 

工作區(qū)測試主要針對被測電機的額定測試和峰值測試一體，測試被測電機在短時工作區(qū)和連續(xù)工作的性能，測試參數(shù)有扭矩;轉(zhuǎn)速;功率;溫度等。工作區(qū)用轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩組成的二維平面坐標表示。電機溫升不超過規(guī)定值，能長期工作的區(qū)域為連續(xù)工作區(qū)。下圖中處于“連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩”，“額定轉(zhuǎn)矩”和“最高允許轉(zhuǎn)速”以內(nèi)的工作區(qū)域(圖中無陰影區(qū)域)，它是由電機的發(fā)熱，受離心力影響的機械強度，換相或驅(qū)動器的極限工作條件限制的范圍。超出連續(xù)工作區(qū)，允許電機短時過載運行的區(qū)域為斷續(xù)工作區(qū)(圖中陰影區(qū)域)。

注1：額定功率PN，額定轉(zhuǎn)速nN與額定轉(zhuǎn)矩TN的關系為：PN = TN x (2π/60 x nN)

注2：對于帶油封，制動器等其他附件的電機，應降額使用。

 

 

工作區(qū)曲線圖

 

試驗方法：根據(jù)國標GB/T 30549 -2014來完成此項試驗

連續(xù)工作區(qū)測試(國標定義)：將被測電機固定在試驗臺架上，試驗環(huán)境應不受外界輻射及氣流影響。連續(xù)工作區(qū)的實驗在轉(zhuǎn)速n0,nN和nmax三點進行。其中n0為零速，即電機堵轉(zhuǎn);nN為額定轉(zhuǎn)速點;nmax為最高允許轉(zhuǎn)速。在上述三點施加對應的最大負載轉(zhuǎn)矩，電機的溫升不超過設計的規(guī)定值。

 

連續(xù)工作區(qū)測試方法：

 

1.在額定轉(zhuǎn)矩條件下,從額定轉(zhuǎn)速開始.測得轉(zhuǎn)速n1?使得電機在此轉(zhuǎn)速下運行2小時的溫升為60K(具體根據(jù)設計來定).此轉(zhuǎn)速為電機在額定負載時.能連續(xù)工作的最高轉(zhuǎn)速.

2、在空載條件下，從額定轉(zhuǎn)速開始，以毎分鐘増加60rpm的速度逐漸增加電機轉(zhuǎn)速.井同時現(xiàn)察實際測量轉(zhuǎn)速.當實際轉(zhuǎn)速不隨設定轉(zhuǎn)速増加時，記下此時的轉(zhuǎn)速n2?此轉(zhuǎn)速亦為空載最高轉(zhuǎn)速.

1.短時工作區(qū)測試(國標定義)：將被測電機固定在試驗臺架上，試驗環(huán)境應不受外界輻射及氣流影響的實驗在轉(zhuǎn)速n0和nmax兩點進行，在該點施加規(guī)定倍率的額定轉(zhuǎn)矩，測量其溫升在規(guī)定的時間內(nèi)符合設計要求。

 

短時工作區(qū)測試方法：

 

2.在0.25額定轉(zhuǎn)速條件下，在1min之內(nèi)，轉(zhuǎn)矩從額定轉(zhuǎn)矩逐漸增加至3倍額定扭矩，測試電機表面溫度不超過60℃。

3.在0.5額定轉(zhuǎn)速條件下，在30s之內(nèi)，轉(zhuǎn)矩從額定轉(zhuǎn)矩逐漸增加至3倍額定扭矩，測試電機表面溫度不超過60℃。

4.在0.75額定轉(zhuǎn)速條件下，在10s之內(nèi)，轉(zhuǎn)矩從額定轉(zhuǎn)矩逐漸增加至3倍額定扭矩，測試電機表面溫度不超過60℃。

5.在額定轉(zhuǎn)速條件下，在5s之內(nèi)，轉(zhuǎn)矩從額定轉(zhuǎn)矩逐漸增加至3倍額定扭矩，測試電機表面溫度不超過60℃。

測量參數(shù)：(扭矩，轉(zhuǎn)速，電壓，電流，功率，溫度，時間等)

額定功率：在連續(xù)工作區(qū)內(nèi)，電機所輸出的最大功率

額定轉(zhuǎn)矩：電機在額定功率和額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩

額定轉(zhuǎn)速：在連續(xù)工作區(qū)內(nèi)，電機額定功率點的轉(zhuǎn)速

連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：在連續(xù)工作區(qū)內(nèi)，電機所輸出的最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩

峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：在超出連續(xù)工作區(qū)，電機允許短時輸出的最大轉(zhuǎn)矩

連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流：在連續(xù)工作區(qū)內(nèi)，對應連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩是的繞組電流(方波驅(qū)動電機電流為峰值，正玄波驅(qū)動電機電流為有效值)

最高允許轉(zhuǎn)速：在保證電氣絕緣介電強度和機械強度條件，電機最大設計轉(zhuǎn)速(方法2在空載條件下，從額定轉(zhuǎn)速開始，以毎分鐘増加60rpm的速度逐漸增加電機轉(zhuǎn)速.井同時現(xiàn)察實際測量轉(zhuǎn)速.當實際轉(zhuǎn)速不隨設定轉(zhuǎn)速増加時，記下此時的轉(zhuǎn)速n2?此轉(zhuǎn)速亦為空載最高轉(zhuǎn)速.)

過載扭矩：在1.2倍額定轉(zhuǎn)矩條件下，在額定轉(zhuǎn)速開始，連續(xù)運行2min，記下此時電機的外殼溫度T不超過設定的值。

 

3.2 轉(zhuǎn)矩波動測試：

 

國標定義：根據(jù)國標GB/T 30549-2014 明確定義了電機的轉(zhuǎn)矩波動測試方法，電機在最低速下的轉(zhuǎn)矩波動系數(shù)推薦按照下列值規(guī)定：3%;5%，7%，10%，15%。(注：電機的轉(zhuǎn)矩波動是電機和配套驅(qū)動器所組成的系統(tǒng)的綜合反映，必要時制造商應和用戶協(xié)商一致，明確測量條件)。在穩(wěn)定工作溫度下，電機施加額定轉(zhuǎn)矩，并在產(chǎn)品專用技術條件規(guī)定的最低轉(zhuǎn)速下運行，用轉(zhuǎn)矩測試儀測量并記錄電機在一轉(zhuǎn)中的輸出轉(zhuǎn)矩，找出最大轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩，按公式計算電機的轉(zhuǎn)矩波動系數(shù)，結(jié)果應符合技術要求。

 

 

測試方法：(被測電機處于開環(huán)控制下)

將被測電機固定在試驗臺架上，試驗環(huán)境應不受外界輻射及氣流影響。利用開環(huán)控制方式將被測電機通電，控制系統(tǒng)將對拖電機以一定轉(zhuǎn)速(0.1~20rpm 設定)穩(wěn)速旋轉(zhuǎn)，被測電機為了擺脫托控，會使用全部的轉(zhuǎn)矩力爭擺脫，從而測試電機在這樣運行下的扭矩波動。由于扭矩傳感器分辨率和儀器儀表采樣率的特性建議測試轉(zhuǎn)矩波動時高速扭矩波動測試，建議 1000rpm 內(nèi)。

測量參數(shù)：扭矩，時間等。

 

轉(zhuǎn)速波動測試：

 

國標定義：根據(jù)國標GB/T21418-2008定義了電機的轉(zhuǎn)速波動測試方法，試驗在電機空載條件下進行，系統(tǒng)輸入額定正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速指令(改變方向但不改變變量值)，測量電動機的正反轉(zhuǎn)速平均轉(zhuǎn)速nccw和ncw,按公式計算正反轉(zhuǎn)速差。系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速，空載條件下運行，測量出電動機最大瞬態(tài)轉(zhuǎn)速和最低瞬態(tài)轉(zhuǎn)速，計算出轉(zhuǎn)速波動系數(shù)。瞬態(tài)轉(zhuǎn)速最大值為nmax,最小值為nmin

 

 

測試方法：將被測電機固定在試驗臺架上，試驗環(huán)境應不受外界輻射及氣流影響。將被測電機運行在額定轉(zhuǎn)速條件下，通過功率分析儀或者模擬示波器讀取高精度轉(zhuǎn)速編碼器的值來計算轉(zhuǎn)速波動。

測量參數(shù)：轉(zhuǎn)速，時間等。

 

3.4 轉(zhuǎn)矩變化的時間響應：

 

國標定義：根據(jù)國標定義了轉(zhuǎn)矩變化的時間響應，系統(tǒng)正常運行時，對被測電機施加轉(zhuǎn)矩或突然卸去轉(zhuǎn)矩負載，被測電機轉(zhuǎn)速隨時間的變化叫做系統(tǒng)對轉(zhuǎn)矩變化的時間響應。

測試方法1：將被測電機固定在試驗臺架上，試驗環(huán)境應不受外界輻射及氣流影響。將被測電機運行在0.5 倍的額定轉(zhuǎn)速條件下，伺服對拖系統(tǒng)由空載突然施加到 0.5 倍連續(xù)工作區(qū)中最大的扭矩，穩(wěn)定后卸去該轉(zhuǎn)矩負載，記錄轉(zhuǎn)矩變化的時間響應曲線;繪制時間響應曲線圖。判斷其如下圖轉(zhuǎn)速曲線，隨著轉(zhuǎn)矩變化，轉(zhuǎn)速從突變開始到突變結(jié)束的時間定義為扭矩變化的時間響應。

 

 

反向電動勢：

 

國標定義：根據(jù)國標GB/T 30549-2014 定義

了電機的反向電動勢常數(shù)試驗方法，被測電機不通電，對拖電機將被測電機拖動至規(guī)定的某一轉(zhuǎn)速n,用示波器觀測其波形，應符合技術要求。測取電機轉(zhuǎn)速為n時的線反電動勢U，根據(jù)公式計算反向電動勢常數(shù)

 

 

測試方法：測試發(fā)電斜率：通過測功機穩(wěn)速拖動被測電機至某一個或多個轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，測試并記錄被測電機驅(qū)動端在正反兩個方向在相同轉(zhuǎn)速下的輸出電壓Ud,利用公式K=Ud/n×1000計算輸出發(fā)電斜率。

測試電機波形：通過測功機穩(wěn)速拖動被測電機至某一個或多個轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，可通過功率分析儀觀察反向電動勢波形相位差。

測試參數(shù)：電壓;波形(波形可以通過功率分析儀觀察，軟件波形僅供參考(有通訊延時問題))

 

 

3.7 效率云圖測試：

測試軟件可根據(jù)工程師設定好的參數(shù)，測試電機在不同轉(zhuǎn)速下，不同扭矩下的效率，并繪制出效率云圖。

 

 

該系統(tǒng)一般由測功機(集成了扭矩和轉(zhuǎn)速傳感器);加載控制器;功率分析;工控機;電機供電電源;測試機柜;測試機架;工裝夾具;測試軟件等組成。測試系統(tǒng)外觀與工作原理如下圖所示：

 

基于功率計原理框圖

 

 

基于功率分析儀原理框圖

 

 

軟件界面

幫助界面

 

 

參數(shù)界面

 

 

數(shù)據(jù)查詢

 

 

定點界面

 

 

配置界面

 

 

設定界面

 

 

手動界面