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当前针对电机的性能测量、评估的设备主要还是测功机。最初测功机只是针对电机的输入电压、电流、输出转速、扭矩进行测量,计算出电机的输入输出功率和效率。但随着电机行业的飞速发展,电机测试项目越来越多,测功机的功能也随之丰富起来,即便如此,电机的动态测试依然是行业内的技术难题。
纳米软件NSAT-7000电机自动测试系统控制模块通过RS232接口与直流稳压电源连接,通过USB/GPIB接口与测功机连接,通过TCP/IP协议与功率分析仪连接,以及通过TCP/IP协议或者RS232/485/UBS与功率分析仪和温度记录仪连接,直流稳压电源、测功机、功率分析仪、示波器、温度记录仪通过测试线缆与被测电机连接,控制模块通过直流稳压电源对被测电机下发控制指令,测功机、功率分析仪、示波器、温度记录仪将测试到的数据上传至控制模块。
首先动态测试包含阶跃响应测试,分析转速/转矩控制响应时间,在电机负载在出现阶跃变化,改变电机的输出转速/转矩时,电机驱动器把电机调节回正常工作状态下所用的时间长度,通常进口高性能伺服电机转速阶跃响应时间要能够达到us级别,转矩阶跃响应调整时间也要能够达到ms级别,伺服电机SGM7A-10AFA6C这一型号来说,其转速阶跃响应时间可达790ms,转矩阶跃响应调整时间达28ms。
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其次转速波动测试,考察在转速控制模式下,转矩突然发生变化时电机转速的波动;以及超速实验,检查电机的安装质量、实验转子各部分承受离型力的机械强度和轴承在超速时的机械强度。
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动态测试难点一:PID调节缓慢传统测功机在测试与加载过程中普遍采用调节PID来改变负载大小,同时使用工控机做反馈控制判断和显示,由于通信总线时延的原因导致PID调节速度缓慢,加载模式只能实现逐个点进行加载,如下图所示:
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导致加载速度无法提高更加无法实现任意负载的加载,同时也由于仪器本身采样率、转速扭矩采样率低下,大大限制了传统测功机无法实现伺服系统动态特性的测试。
动态测试难点二:传统集成厂商通过单纯的仪器组合来实现测试平台搭建,由于缺乏对测量原理的深入认识和研发经验,难以根据客户需求提供完善的功能定制服务。由此而展现出来的问题日益严重,比如加载、测试响应慢,只能应用于稳态测试需求;支持三通道电参数测量分析,无法实现对电机驱动器、电机的系统性联调测试。
纳米软件自主研发的NSAT-7000电机自动测试监控系统由控制模块、系统控制测试模块和被测电机组成,控制模块通过测试设备对被测电机的温度监控、扭矩、转速、功率、母线电流(电压)、基波含量、电机的数据如功率(输出功率)等数据的实时采集、自动记录,对其进行数据处理、二次分析并可实时显示:系统效率、驱动器效率、电机效率、反转电势系数、力矩系数等电机参数。因此,该系统只需要用户在终端电脑上就可以对电源、功率分析仪和测功机三者进行监控,该系统大大的节约了人力资源,提高了实验效率。