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直线电机测试系统详细描述

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  • 发布时间:2017/4/19 16:41:28
  • 作者:ly_yinhe

  直线电机(直线感应电机)是一种没有从旋转运动到直线运动的变换装置,能将电能直接转换成直线机械能的电力传动装置。直线电动机由于不需要任何中间转换机构就能产生直线运动,驱动直线运动的生产机械,所以使整个装置或系统结构简单、运行可靠、精度高、效率高等,因此是近年来国内外积极研究开发的电动机之一。

直线电机测试标准依据及项目

  直线电机测试主要参考CJ/T 311城市轨道交通直线感应牵引电机技术条件、JB/T 7823三相扁平型直线异步电动机、GB/T 1029 三相同步电机试验方法、GB/T 1032 三相异步电动机试验方法、GB 755 旋转电机定额和性能等标准进行测试。主要测试试验项目如下表所示:

直线电机检测项目

项目 型式试验 出厂试验 备注
外观及外形尺寸的检查  
初及绕组对铁芯绝缘电阻的测定(冷态与热态下)  
初级绕组冷态直流电阻测定  
通风试验(对强迫通风冷却)    
温升试验(小时定额)  
温升试验(连续定额)    
静态特性的测定    
动态特性试验    
耐振强度试验    
初级绕组匝间介电强度试验  
初级绕组对铁芯及绕组相间的介电强度试验  
初级绕组电抗值测量  
称重    
浸水试验  

  注:

  ○:应做项目;

  ◎:不具备条件,可装车时进行;

  □:非必要试验项目,具体情况参照技术要求。

直线电机测试关键技术指标参数

  直线电机测试是通过直线电机测试系统完成的。测试项目包含电机的输出特性,如推力、速度和输出功率;输入特性电压、电流等;过程特性,如温升、推力波动、控制精度等。正是通过各项参数进行分析处理从而得出各类特性曲线、特征指标参数,通过对比技术要求输出报告完成测试工作。直线电机的关键技术指标参数主要有以下几个:

01推重比

  推重比是指直线电机次级质量与直线电机峰值推力的比值。它表示单位质量的最大出力。由牛顿第二运动定律可以知道,推重比反映的是直线电机的加速度大小,是衡量直线电机综合性能的重要指标之一,对于直线电机的使用场合与负载都能产生重要的影响,在高频启动和停止时对直线电机的加速度有比较严格的要求。

02推力波动

  直线电机对外输出的量主要是推力,这也是直线电机和旋转电机的重要的不同点之一。直线电机由于本身机构方面的原因具有推力波动性,推力的波动性远比旋转电机的力矩的波动性大。推力对于直线电机的重要性可以与力矩对于旋转电机的重要性相媲美。由于直线电机的理论、设计、制造和负载及干扰等诸多方面的原因,直线电机必然存在推力波动。推力波动能够反映直线电机的运行是否平稳。

03电气时间常数

  时间常数是表征电机动态性能的重要指标。在电机输入额定电压后,由于其电机的绕组有电阻、电感、分布电容和机械方面的缘故电机内部不可能瞬时就达到了额定状态(稳定状态),而是必须经过一段时间后才能达到,这就是时间常数。时间常数根据所反映机电系统动态性能固有特性的不同而分为电气时间常数和机电时间常数。

  根据国家标准中对机电时间常数的定义,机电时间常数是电机在空载条件下加阶跃的额定控制电压,转速从零升到空载转速63.2%所需的时间。电气时间常数就是电感和电阻的比值,它反映的是作为电系统变化快慢的指标。

04推力线性度

  由于电机有推力波动,电机波动较大时往往是不能工作的。推力线性度是用来描述电机有效工作区间的,也就是波动相对较小的区间-线性区间。事实上,在线圈磁通饱和之前推力-电流的比值应该近似恒定,称为推力波动系数。推力波动系数反映了电机和伺服驱动器之间的匹配性能和直线电机推力的平稳性。该参数主要关注的是这一系数随电流上升开始下降的曲线拐点即磁通趋近饱和的地方,这也是测试评价的重点;同时也是为了描述在不同的电流工作条件下,绕组的发热情况以及温度对电机推力的影响。

05速度出力线

  不同使用场合对直线电机有着不同的速度要求。速度-出力线就是为了测试不同负载下直线电机的运行速度和电磁推力(额定、峰值)。从原理上来说,速度和推力呈反比关系(其两项乘积为定值即电机工作在恒功率区),即随着电机运行速度的增大,电机的出力会变小。

直线电机测试系统简介

直线电机测试系统

  直线电机测试系统主要包括试验平台、被试电机、电机控制器、陪试电机负载、陪试电机控制器、推力传感器、电测量单元、水冷系统、上位机等部分构成。

  试验平台:试验平台是安装被测模块、负载模块和安全仿佛装置等部分的基础。

  加载装置:陪试直线电机负载及陪试电机控制器作为被试直线电机负载装置,负责加载。也可以选择选装交流伺服电机带动丝杠螺母将转矩转化为推力。

  测量元件:推力测量传感器,位置测量装置,温度、压力和流量传感器,电量测量设备。

  外围设备:水冷系统、电机控制器、上位机等。

  试验系统由上位机控制,控制被试机及陪试机运转,测量采集相关参量,根据试验流程及试验参数自动完成测试,试验完成输出试验报表。

  测量部分是直线电机实验平台的关键组成,所有试验报表参量均由测量部分测量采集数据完成。要求各项采集参量采用有效的同步手段,保障同步分析要求;并且,由于输入被测电量在整个试验过程中处于宽范围动态变化,要求电量测试系统能够采用有效的无缝自动换挡技术保障宽范围高精度的测试;同时,直线电机采用变频驱动控制,使现场测试电磁环境更加复杂,必须采取有效手段提高电磁兼容性能。只要将这些相关关键注意事项考虑周全,选取合适的测量系统才能保障直线电机精准测试,为产品质量保障及提升提高可靠的数据支撑。