電機測試如何選擇負載制動(dòng)器

　　摘要：目前市場(chǎng)上電機測試系統的電機負載種類(lèi)繁多，例如電渦流制動(dòng)器負載、磁粉制動(dòng)器負載、磁滯制動(dòng)器負載、伺服電機負載等?？紤]到被測電機的特性及成本，選擇一款合適的負載至關(guān)重要，那么如何才能選擇一款合適的電測試平臺的負載呢?

　　首先我們來(lái)了解各類(lèi)型的負載制動(dòng)器的特性及工作原理：

　　一、 電渦流制動(dòng)器

　　電渦流制動(dòng)器是目前國內先進(jìn)的模擬加載設備，主要用來(lái)模擬各種動(dòng)力裝置的輸出性能，由感應盤(pán)、電樞和勵磁部分等組成。當與轉子同軸裝配的勵磁線(xiàn)圈通直流電時(shí)，其產(chǎn)生的磁通經(jīng)電樞體、渦流環(huán)、氣隙和轉子形成閉合回路。由于轉子外圓面被制成有均勻分布的齒和槽，故在氣隙和電樞體或渦流環(huán)表面產(chǎn)生疏密相間的磁場(chǎng)，因此，轉子被拖動(dòng)旋轉時(shí)，電樞體和渦流環(huán)內表面上任何一點(diǎn)的磁場(chǎng)產(chǎn)生叫變變化，由此感應出“渦流”，在“渦流”和磁場(chǎng)的耦合作用下，在轉子上產(chǎn)生制動(dòng)力矩。由于電樞體是通過(guò)機座固定在底板上的，故轉子無(wú)法帶動(dòng)電樞體旋轉，動(dòng)力機械輸出的功率被轉化成電樞體和渦流環(huán)上“渦流”產(chǎn)生的等值熱量，熱量由進(jìn)入電樞體和渦流環(huán)冷卻水槽中持續不斷的冷卻水及渦流制動(dòng)器自身消耗。對應于勵磁線(xiàn)圈每一恒定的電流，電渦流制動(dòng)器均表現出一條轉矩依附于轉速的穩定制動(dòng)特性曲線(xiàn)，通過(guò)改變勵磁電流的大小，即可以改變制動(dòng)力矩。

　　圖1電渦流制動(dòng)器

　　二、磁粉制動(dòng)器

　　磁粉制動(dòng)器是采用磁粉作介質(zhì)，在通電情況下形成磁粉鏈來(lái)傳遞扭矩的新型傳動(dòng)元件，由內轉子、外轉子、激磁線(xiàn)圈及磁粉組成。當線(xiàn)圈不通電時(shí)，主動(dòng)轉子旋轉，由于離心力的作用，磁粉被甩在主動(dòng)轉子的內壁上，磁粉與從動(dòng)轉子之間沒(méi)有接觸，主動(dòng)轉子空轉。接通直流電源后產(chǎn)生電磁場(chǎng)，工作介質(zhì)磁粉在磁力線(xiàn)作用下形成磁粉鏈，把內轉子、外轉子聯(lián)接起來(lái)，從而達到傳遞、制動(dòng)扭矩的目的。在同滑差無(wú)關(guān)的情況下能夠傳遞一定的轉矩，具有響應速度快、結構簡(jiǎn)單、無(wú)污染、無(wú)噪音、無(wú)沖擊振動(dòng)節約能源等優(yōu)點(diǎn)。

　　圖2磁粉制動(dòng)器

　　三、磁滯制動(dòng)器

　　磁滯制動(dòng)器由轉子和定子磁極兩大部分組成，轉子由特殊的磁滯材料制成，定子磁極中有一定的間隙，轉子在間隙中轉動(dòng)。當線(xiàn)圈通電時(shí)，間隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而使轉子產(chǎn)生磁滯效應。當磁滯轉子在外力作用下克服磁滯力轉動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生額定的扭矩。扭矩僅與激磁電流大小有關(guān)，與轉速無(wú)關(guān)，實(shí)現非接觸的扭矩傳輸。

　　圖3 磁滯制動(dòng)器

　　四、伺服電機

　　伺服電機分為直流和交流伺服電動(dòng)機兩大類(lèi)，可高精確控制速度、位置，將電壓信號轉化為轉矩、轉速，以驅動(dòng)控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動(dòng)控制系統中，用作執行元件，且具有機電時(shí)間常數小、線(xiàn)性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把收到的電信號轉換成電動(dòng)機軸上的角位移或角速度輸出。其主要特點(diǎn)是，當電壓信號為零時(shí)無(wú)自轉現象，轉速隨著(zhù)轉矩的增加而勻速下降。

　　圖4 伺服電機

　　五、如何選型

　　其次還需根據被測電機的轉速、扭矩、功率等屬性及上述負載適合場(chǎng)景來(lái)選擇合適的負載。各類(lèi)型的負載都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)：

　　1.電渦流，適合高速大功率場(chǎng)合，5kw下最高轉速可支持30,000rpm;

　　2.磁粉制動(dòng)，價(jià)格低廉，主要應用于低速大功率場(chǎng)合，但需要考慮散熱問(wèn)題，精度較低，會(huì )有零飄;

　　3.磁滯制動(dòng)器，適合高速小功率場(chǎng)合，扭矩范圍很小，5kw左右的功率最高只能測到30N.m;

　　4.伺服電機，適合精度要求高的場(chǎng)合，測試可重復性好，支持饋能式負載。轉速和扭矩的范圍不固定，可根據被測電機的特性可以靈活挑選對應的負載電機。

　　故根據被測電機的測試需求，通過(guò)比較各類(lèi)型負載的特性來(lái)決定選擇哪一款負載制動(dòng)器。