平常說到電機(jī)試驗,大家第一時間就想到測功機(jī)這種電機(jī)測試設(shè)備。但實際上,面對越來越復(fù)雜的行業(yè)應(yīng)用,如電動汽車電機(jī)測試,測功機(jī)亦漸漸顯露出短板來,這要從測功機(jī)的構(gòu)造說起。
測功機(jī)的構(gòu)造很簡單,由一個機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速傳感器、機(jī)械負(fù)載(制動器),用于電機(jī)試驗時的力矩加載,模擬電機(jī)的不同工況;機(jī)柜包括電參數(shù)測試儀、電機(jī)測試儀、測功機(jī)控制器、電源等,用于對系統(tǒng)的驅(qū)動和對電機(jī)的測試。
那為什么說傳統(tǒng)測功機(jī)無法滿足新行業(yè),如電動汽車電機(jī)的測試需求呢?這主要是要談到測功機(jī)的一個核心部件——機(jī)械負(fù)載(制動器)。測功機(jī)的機(jī)械負(fù)載一般使用制動器,也有使用電機(jī)的,用于對被試電機(jī)提供反向的旋轉(zhuǎn)力矩,吸收被試電機(jī)運行時的功率,實現(xiàn)被試電機(jī)的“加載”,模擬其實際運行的工況。
而要模擬被試電機(jī)的實際運行工況,那測功機(jī)的加載能力,必須覆蓋被測電機(jī)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(jī)的機(jī)械負(fù)載的TN曲線,必須覆蓋被試電機(jī)的TN曲線,這樣才能把被試電機(jī)的全程TN特性測試出來。
但問題來了,電動汽車電機(jī)的TN曲線和普通的電機(jī)不同,具有恒功率區(qū)域?qū)挘ㄒ话愫愎β蕝^(qū)域能到峰值轉(zhuǎn)速的80%~100%)、峰值轉(zhuǎn)速高(10000rpm以上)的特點,這意味著電動汽車電機(jī)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(jī)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(jī)的全程TN曲線加載,普通的測功機(jī)根本無法滿足。因為普通測功機(jī)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(jī)作為負(fù)載的,而這些機(jī)械負(fù)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(zhuǎn)速(1000rpm)以下,只適用于大扭矩、低轉(zhuǎn)速的電機(jī)測試場合??善妱悠囯姍C(jī),特別是乘用車電機(jī),動輒上萬rpm的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速,但輸出扭矩收到很大的局限,只能輸出小扭矩(100N.m以內(nèi))。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(zhuǎn)速的扭矩輸出,但在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)(一般是2600~3000rpm),轉(zhuǎn)矩輸出和轉(zhuǎn)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。