平常說到電機試驗,大家第一時間就想到測功機這種電機測試設備。但實際上,面對越來越復雜的行業(yè)應用,如電動汽車電機測試,測功機亦漸漸顯露出短板來,這要從測功機的構造說起。
測功機的構造很簡單,由一個機柜和測試臺架組成,其中測試臺架又常稱作測功頭,一般是指扭矩轉速傳感器和制動器做成一體的款式。測試臺架包括安裝底座、扭矩轉速傳感器、機械負載(制動器),用于電機試驗時的力矩加載,模擬電機的不同工況;機柜包括電參數(shù)測試儀、電機測試儀、測功機控制器、電源等,用于對系統(tǒng)的驅動和對電機的測試。
那為什么說傳統(tǒng)測功機無法滿足新行業(yè),如電動汽車電機的測試需求呢?這主要是要談到測功機的一個核心部件——機械負載(制動器)。測功機的機械負載一般使用制動器,也有使用電機的,用于對被試電機提供反向的旋轉力矩,吸收被試電機運行時的功率,實現(xiàn)被試電機的“加載”,模擬其實際運行的工況。
而要模擬被試電機的實際運行工況,那測功機的加載能力,必須覆蓋被測電機的全部工況范圍,那才能滿足模擬“所有工況”的要求。簡單來說,就是測功機的機械負載的TN曲線,必須覆蓋被試電機的TN曲線,這樣才能把被試電機的全程TN特性測試出來。
但問題來了,電動汽車電機的TN曲線和普通的電機不同,具有恒功率區(qū)域寬(一般恒功率區(qū)域能到峰值轉速的80%~100%)、峰值轉速高(10000rpm以上)的特點,這意味著電動汽車電機既能實現(xiàn)高速小扭矩工況,也能實現(xiàn)低速大扭矩工況,對測功機的TN特性提出了非常高的要求。
這時我們發(fā)現(xiàn),如果要滿足電動汽車電機的全程TN曲線加載,普通的測功機根本無法滿足。因為普通測功機一般是用磁滯制動器、電渦流制動器、磁粉制動器或變頻電機作為負載的,而這些機械負載的特性曲線,都各自存在自己的短板:
磁粉制動器:可以輸出很大的扭矩,但一般只能運行在低轉速(1000rpm)以下,只適用于大扭矩、低轉速的電機測試場合??善妱悠囯姍C,特別是乘用車電機,動輒上萬rpm的轉速,讓磁粉制動器直接出局。
磁滯制動器:和磁粉相反,可以輸出很高的轉速,但輸出扭矩收到很大的局限,只能輸出小扭矩(100N.m以內)。對于電動汽車的低速大扭矩工況(200~500N.m的扭矩輸出非常常見),磁滯又無法滿足需求。
電渦流制動器:支持大扭矩、高轉速的扭矩輸出,但在額定轉速范圍內(一般是2600~3000rpm),轉矩輸出和轉速輸出是成正比的,無法滿足低速(幾百rpm)情況下的大扭矩輸出。