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测功机的发展趋势及交流电力测功机的优点

[ 发布日期:2015-12-26 点击:1522 来源:洛阳AG平台游戏电气有限公司 【打印此文】 【关闭窗口】]

  一、测功机的应用  
  动力机械设备的动力特性和性能参数只有在设备正常运行、而且带有可控的模拟负载的工作状况下才能够进行试验和测量,于是便产生了这种专门用于动力机械设备负载模拟与能量吸收的装置,即测功机。  
  测功机是动力机械设备(如各种发动机、电机、风机、内燃机、液压泵、齿轮箱、减速机、液力变矩器等)制造和产品研发过程中重要的性能测试和检测设备之一, 用于模拟和控制被载设备的负载,以测量动力机械的动力特性和性能参数(如转矩、转速、电流、电压、功率、效率等),以便合理的设计、制造和使用设备。  
  测功机的这些应用以下述形式,为用户所熟知:动力一体化试验台、发动机试验台、传动系统综合试验台、全功率液力变矩器试验台、负荷拖车、变速箱试验台、齿 轮箱试验台、电机试验台、转鼓试验台、动力输出轴试验台、提升器试验台、减速机试验台、采煤机试验台、掘进机试验台、空压机试验台、软起动器试验台、偶合 器试验台、变频器试验台、液压泵试验台、液压缸试验台、散热器试验台、转向试验台、滤油器试验台、重复静力(构件疲劳)试验台、油泵试验台、马达试验 台……
  
  二、测功机的分类  
  测功机按运行时所吸收的功率转换方法分为:功率吸收型、功率传递型  
  (1)功率吸收型:

功率吸收型产品分类

电涡流测功机、水力测功机、滑差离合器式测功机、磁滞测功机、磁粉测功机……

 

 

工作原理

以测功机加载器为制动器(涡流制动器、磁滞制动器等)的测功机。制动器通电流后,就对电机产生制动转矩,制动器就吸收被测件所发出的功率(能量),并以发热的发放耗能,被测电机输出的功率就全部转换为热能,使制动器发热

优点

结构简单,转矩的调节控制简单,即被测电机的负载大小、加载仅需一简单的直流电源,调节其电流就可调节负载大小。

 

 

缺点

此类测功机功率不能制造的很大,因为此时制动器就相当于一台发热的电炉,功率大就不易使测功机的热量散发出去,测功机本体温升很高,绕组绝缘易烧坏,影响测功机容量的增加。同时发热将使转矩传感器和其测功机内部的转矩放大器等产生温漂,严重影响测功机的精度和稳定性。

 
(2)功率传递型:

功率传递型

产品分类

交流电力测功机、直流电力测功机、永磁测功机、交流异步测功机、交流同步测功机(分有电刷滑环、无电刷滑环)……

工作原理与优点

功率传递型测功机克服了功率吸收性的缺点,它将从被测件吸收来的功率能量,整流逆变反馈到电网,来降低本体的发热,就提高了测功机的测试功率。转矩漂移小,测试稳定,测功机寿命也增加。


  现阶段,交流异步电力测功机、交流同步电力测功机、电涡流测功机、水力测功机是测功机市场的应用重点。  

  交流电力测功机是一种新型的机电一体化测试机,适合各种不同类型的性能测试。由于不存在换向器问题,因而结构简单、可靠性高,交流传动系统在动、静态性能 上得到了显著提高。将交流电力测功机应用于总成及零部件性能试验领域,可以充分发挥其优异的转速和转矩控制特性,以及动态响应快、结构灵活多样、高效节 能、可靠性高等特点,能够实现机械测功机无法实现的控制方案,如能量回馈、电封闭测试和多路并行测试,并可使用计算机和虚拟一起技术实现电动机测试系统的 自动化和智能化。交流电力测功机也是实施机动车排放污染物检测新国标的必备设备,是当前唯一能够实现ETC试验(瞬态循环试验)的装备。



  三、测功机的发展趋势  
  在测试时,理想的测功机测试结果是测试系统可以连续生成有意义的数据,而不会对人员造成意外伤害或对测试系统和被测器件造成损害。要达到这一目标,测试系统必须具有以下三点特性:  
  ●可靠性——确保操作员的安全和数据的完整性;  
  ●可重复性——获得一致的结果;  
  ●灵活性——适应不同的模块和系统构成。  
  因此,具有以上这些特性的测功器可以作为可扩展和可配置的自动化控制系统的基础部分,用户可以构建完全符合自己测试需要的应用方案,以此来满足多种测试应用的需求。  
  结合交流异步电力测功机、交流同步电力测功机、电涡流测功机、水力测功机的基础建设情况、设备属性,我们认为测功机的发展趋势如下:  
  (一)高度智能化、高度自动化:  
  传统测功机在试验过程中需要较多试验人员介入,由人功调节测试、观察并记录参数,然后手工处理数据和撰写测试报告,该种方法需要消耗大量人力、物理,不仅 测试周期长,并且很容易出现人为的错误,不能适应机械设备性能测试的要求。因此要求测功机的智能化和自动化程度不断提高,而且结构上也由整体式改为模块化 结构,应用更加灵活,提高测试效率和测试精度。  
  (二)高度集成、便捷性检测:  
  我们的用户需要更人性化、更简单的检测设备、更便携的操作系统,更安全的测控系统,同时也要对更多种类的被试件一机多用,这就要求动力加载与驱动系统更加集成。 
  (三)动态性能测试要求:  
  动力总成以及零部件的研制和开发对测试的要求不再是稳态的试验,无论是按照试验人员事先开发出的具有坡度、载荷、速度参数随时间或距离变化的车辆模拟曲 线,实现对道路坡度、山岗和山脉数据等车辆道路工况模拟,还是在室内完成各种工况下的汽车经济性试验、动力性试验、排放性能评价与分析、可靠性试验以及与 汽车传动系有关的专项试验,都要求具有良好的动态特性,特别是为了满足缩短开发周期和排放法规的要求,这些要求对于水力、电涡流测功机来说都不能实现,随 着国家对环境空气质量要求的加强,对于电力测功机具有一定的优势。  
  通过上述分析可以得知,交流电力测功机已经成为了测功机行业的领导者。除此之外,交流电力测功机具有更大的优势。
  
  四、交流电力测功机的优点:  
  交流电力测功机是目前市面上最先进的加载测功设备,尤其在动力机械加载测功试验中,可以兼顾各动力机械的低速及高速加载测功试验,相对其它类型测功加载设 备而言,在性能、可靠性、维护难易程度等方面都有比较明显的优势;尤其在低速机械的加载测功方面,则更是其它方法无可比拟的,它几乎可以从0转速开始就可 以提供电力测功机的额定转矩;当然,交流电力测功机还有一个最大的优点是能源回馈功能,它可以将被测机械发出的能量以电能的型式回馈给电网,供其他设备使 用,而不是将能量转换成热能消耗掉,从这一点来说,交流测功机在建成后使用经济性是其他测功机无法比拟的,因为节约了能源,也就等于产生了经济效益。  
  (1)、显著的节能效果  
  水力测功机、电涡流测功机的基本原理是将原动机产生的机械能转化为热能由水冷却后把热量带走,原动机发出的能量不能回收,试验过程中亦需耗费水资源及冷却泵、冷却塔的电能。  
  电力测功机采用交流变频回馈加载,可把被试件传递来的机械能转化为电能并通 过直流母线反馈给拖动电力测功机,实现能量闭环。反馈能量只在电力测功机直流母线上流动,不回到电网,所以对电网没有干扰,不会影响电网上其他仪器设备的 运行。整个试验台具有良好的动静态性能,不需要散热设备和冷却水,试验时简洁方便,符合节能环保要求。  
  (2)、加载特性卓越、响应速度小于5ms  
  水力测功机只能在一个方向加载,同时转速低于一定值时加载性能变差;不能作为反拖设备,在需要做发动机机械效率试验时需要另外配置拖动设备。  
  电涡流测功机可以双向加载,但在低速时加载性能比水力测功机还差,不能作为反拖设备,在需要做发动机机械效率试验时需要另外配置拖动设备。  
  电力测功机却可以方便的实现双向加载,能够实现拖动、加载双重功能;不仅可以静态加载、还可使输出转矩随转速而改变,实现动态加载进行仿真试验,具有连续 工作、间隔工作、变速工作、正反转运行、定点定位、快速制动、软起软停等多种模式;响应速度快(高速的转矩响应速度(ms级))动态性能好;。同时在转速 到0r/min时依然可以提供足够的加载能力;其加载特性为零转速至额定转速为恒扭矩特性,额定转速至最高转速为恒功率特性,完全符合动力机械的负载特 性;而且,电力测功机可以作为动力机械倒拖原动机,可以作为机械效率试验的动力和发动机启动动力使用。  
  (3)、高可靠性与可维护性:  
  水涡流和电涡流测功器长期在有水环境下使用,设备损坏概率较高,交流电力测功器使用三相异步变频电机,运行可靠,维护方便,费用较低。  
  由于采用了完全符合行业标准/国家标准的配套件,用户在维护时不必依赖制造商,完全可以自行进行日常的维护保养,甚至在需要更换主机和传感器时亦可独立完成,降低维护保养费用。  
  (4)、基建费用低、运行成本低:  
  交流测功机本身带有风机冷却,无需水冷装置(包括水池和循环管道、软化装置),节省基建费用,使用方便、现场整洁;交流电力测功机设备本身免维护。  
  (5)、操作简单、设备现场整洁、可以无人值守;  
  交流电力测功机的动态响应好,扭矩闭环控制,能迅速稳定在设定工况,在电网电压变化及温度变化时工况点不漂移; 过载、超速、过压、过流、过热、缺相、波动时可自动停机,有效的避免了因原动机故障而引起的测功机损坏和原动机故障的扩大。耐久试验时可以做到无人值守。  
  交流电力测功机不需要冷却水,省去了冷却管路的拖累,搭建试验台时移动方便,并且避免了冷却水的跑、冒、滴、漏,使试验现场干净清爽,有利于试验室的管理和形象提升。