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測功機及其測試系統由測功機(磁滯,磁粉,電渦流)控制器和輸入電參數儀組成,它可以任意改變被測電機的負載,直接測量出電機空載、負載及堵轉狀態下電機的輸入電壓、電流、功率及輸出轉矩、轉速、輸出功率及效率。

一、測功機的選擇:

(一) 在交直流電機和電動工具試驗中,常常使用到測功機這種測試設備,測功機主要測試電機的轉矩、轉速、輸出功率。

但是不是每一台測功機都能滿足所有的電機測試要求的,主要考慮三個方面的因素:

1、扭矩測試範圍,測功機的轉矩通常是不能超過的最大轉矩值,如果短時內即把試驗全部完成,一般不會有太大的題。

2、轉速測試範圍,測功機的轉速通常是不能超過的承受的最大轉速,如果長時間超速使用會大大縮短測功機的使用壽命,特別是機械磨損。

3、測功機上通常所標的功率是指測功機所能吸收的功率,因為一般的測功機(磁滯、磁粉、電渦流測功機是靠吸收熱量達到能量的消耗)即被測交直流電機或電動工具的輸出功率。嚴格地來說,這個指標也是不能超過的,否則測功機很容易就會因為熱量散不出去被燒壞; 

(二)測功機的選擇要不但要滿足轉速、轉矩、功率三個主要技術指標,還要看看是不是符合測試的具體要求,一般電機都需要測試空載轉速、空載損耗、堵轉轉矩等參數,也是需要著重考慮的! 

(三)在測功機的選擇時,最好電機所有的測試數據都在測功機性能參數的30%~90%之間。因為測功機在這個區間的測試精度是最有保證的,主要分三個部分:測功機機械部分、轉速轉矩感測器精度範圍、轉速轉矩功率測量儀顯示精度。 

  (四)通常用到的測功機主要有以下的分類:磁滯測功機、磁粉測功機、非同步測功機(電力測功機)、渦流測功機及不太常用的測功機(永磁同步電機、伺服電機等)。
測功機按能達到的轉速高低排序為:渦流測功機、非同步測功機、磁滯測功機、磁粉測功機;

1、渦流測功機、非同步測功機不能將電機或電動工具做到堵轉,但其轉速上限卻很高,通常20000~30000RPM;轉矩也可以做到很大。

2、磁滯測功機轉速一般為20000轉以下,但其可以做到堵轉,不過功率不太大;轉矩一般為20Nm以下。

3、磁粉測功機的轉速較低,通常1500~5000RPM,但轉矩可以做大,電機也可以做到堵轉。 

(五)通常非同步測功機不需要水冷卻,僅風冷即可;渦流測功機、磁滯測功機、磁粉測功機則需要水冷和風冷同時進行,也有些小功率的磁滯測功機不需要水冷也能滿足測試要求;測功機在使用過程中,一定要開啟冷卻功能。

二、測功機概述

測功機及其測試系統由測功機(磁滯,磁粉,電渦流)控制器和輸入電參數儀組成,它可以任意改變被測電機的負載,直接測量出電機空載、負載及堵轉狀態下電機的輸入電壓、電流、功率及輸出轉矩、轉速、輸出功率及效率。 
三、測功機配套設備:
  (1) 簡單配置:電參數(單相、三相、直流)、測功機控制儀、測功機、夾具。

(2)完整配置:測功機動態控制儀、測功機控制儀、單三相直流電參數儀、交流變頻電源/直流電源、夾具、工控機顯示器、控制操作台  。

四、測功機選擇及適用場合 
磁滯測功機 
(1) 磁滯測功機由帶齒極定子、空心磁滯杯轉子、激磁線圖、支架、底板等組成,當磁滯測功機內部線圈通過電流時產生磁力線,並形成磁迴路二產生轉矩,改變勵磁電流即可改變負載力矩。
(2) 適用於中小力矩而轉速較高的電機測試,如非同步電機、小功率直流電機、串激電機及電動工具行業等。 
磁粉測功機 
(1) 磁粉測功機是由定子、實心轉子、激磁線圈、磁粉介質、支架、底板等組成,當磁粉測功機內部線圈通過電流時產生磁場,使內部磁粉按磁力線排成磁鏈,由磁粉鏈產生拉力變為阻止轉子旋轉的阻力,該力即為負載力矩。改變激磁電流即可改變負載力矩。 
(2) 適用於大力矩而轉速較低的場合。如起動電機恆力矩帶載起動、非同步電動機、直流減速電機及造紙、紡織等行業使用的恆張力控制等。 
電渦流測功機 
(1) 電渦流測功機由感應子(轉子)、電樞及勵磁繞組、轉矩、轉速感測器、底板等組成,當感應子被電動機驅動旋轉時,氣隙磁通密度隨感應子的旋轉而發生周期性變化。因此,在渦流環表面及一定深度內感生渦流電動勢,併產生渦流,該渦流所產生的磁場又與氣隙磁場相互作用,產生制動力矩。改變定子的勵磁電流,可以調節被測動力機械的轉矩。 
(2) 適用於高轉速、大功率動力機械的轉矩和功率測量,尤其適用於動力機械的模擬壽命試驗及溫升試驗,如串激電機、電動工具及大功率電機。 

五、應用場合

單相非同步電機(洗衣機電機、油煙機電機、風扇電機、空調電機、壓縮機電機)、罩極電機、直流電機、串極電機、電動工具、三相電機、同步電機、調速電機、步進電機、雨刮器電機、搖窗電機、汽車暖風電機、摩托車起動電機等。

六、電機性能測試系統   (測功機)
測功機及其測試系統由測功機、控制器和輸入電參數儀組成,它可以任意改變電機的負載,直接測量出電機的空載、負載及堵轉狀態下電機的輸入電壓、電流、功率及輸出轉距、轉速、輸出功率及效率
•     同時檢測輸入電壓、電源、功率、功率因素、輸出轉矩、轉速、輸出功率; 
•     配有串列RS232及列印介面; 
•     可分手動/自動測試,測試時間自動設定; 
•     可自動繪製電機特性曲線; 
•     具有速度反饋控制、轉矩補償控制及定轉矩,定轉速功能,能測電機不穩定區域的特性。 
•     電機夾裝台三維可調節,便於安裝電機。 

 

七、測功機選型


       型 號                  轉矩(N.m)           轉速(r/min)       連續運行功率(W)        水冷連續運行功率(W) 
  ZC200KB                  ≤20                      0-4000                    1500                                  3000  
  ZC150KB                 ≤15                      0-6000                    1000                                  2000 
  ZC100KB                 ≤10                      0-6000                    1000                                  2000  
  ZC75KB                   ≤7.5                     0-8000                    750                                    1500  
  ZC50KB                   ≤5                        0-8000                    600                                    1200  
  ZC20KB                    ≤2                        0-15000                  300                                     600 
  ZC10KB                    ≤1                        0-15000                  200                                     400 
  ZC5KB                     ≤0.5                      0-20000                  100                                     200 
  ZC2KB                      ≤0.2                     0-20000                  40                                       80 
  ZC1KB                      ≤0.1                     0-25000                  20                                       40 
  ZC02KB                     ≤0.02                   0-30000                   10                                       20 
  

  ZF10                           ≤10                      0-5000                     1000                                 2000 
  ZF20                           ≤20                      0-5000                     2000                                 4000 
  ZF50                          ≤50                       0-3000                     3000                                 6000 
  ZF100                        ≤100                     0-3000                     4000                                 8000 
  ZF200                        ≤200                     0-1500                     5000                                 10000
 

  DW10KB                   ≤1                       30000                                                              1000 
  DW20KB                   ≤2                       25000                                                              1500 
  DW50KB                   ≤5                       20000                                                              2000 
  DW100KB                 ≤10                     15000                                                               3000 
  DW200KB                 ≤20                     10000                                                               4000 
  DW500KB                 ≤50                     8000                                                                 8000

八、電機測試系統功能介紹:
(一)、 主要性能:
1、 測試數據均數字顯示並可送到微機,採樣、畫曲線和列印;
2、 採用高精度負載感測器;穩定性好,使用壽命長等特點;
3、 整機靈敏度高,負載轉矩穩定性和測試重複性好;
4、 僅調節勵磁電流便可控制負載的大小
5、 軟體操作簡單易學,並可實現手動、自動、定點等測試方式。
6、電量測試儀具有多檔量程(自動切換)滿足大功率電機和小功率電機的測試
7、 三維調節台可方便安裝電機,實現快速裝夾。(供選擇)
(二)、系統功能:
  1、可以電腦上控制電機的開關操作;
  2、系統具有手動、自動測試方式(此方式可不聯接電腦操作)全部過程可在控制柜上的顯示控制儀上實現;數據可鎖存,以便手工記錄;
  3、系統具有自動測試方式:即負載根據設置自動載入,掃描電機從空載到堵轉(或設定值)的特性曲線;
  4、系統具有定點測試方式:即電機運行后,負載自動調節到設定值,並在設定值處穩定運行;
  5、測試結果:電機測試數據以報表或曲線的方式顯示,可列印保存,方便下次打開查詢曲線,曲線坐標參數(橫坐標及縱坐標)可修整
 7、額定扭矩實驗精度:±0.5%;轉速精度±0.2%;
 8、測功範圍:5Nm-210Nm(客戶可根據自己的電機功率大小,選擇量程合適的測功機)

九、測功機測試軟體功能介紹:

1、測試項目:
(1)空載、負載、堵轉測試時對電流、轉矩、轉速、輸出功率進行安全值的設定,可實現自動推出限制。
(2)自動載入與手動載入測試:
A 負載測試載入速度可調:根據實際需要自行調節。
B 測試載入增量可調:可對初始載入量和增量進行設定。
(4)定點測試:可對電流、轉矩、轉速、功率進行測試。可定一個點不卸載;定多個點卸載。定點個數最多可以定5個點。定點數據可以設定。
(5)耐久測試:測試步驟1 2 3 4 5;運行方式:空載、轉矩、輸入功率、輸出功率、不測可隨意設定;每個項目下的耐久值和誤差值可隨意設定;測試時間也可以隨意設定。

2、銘牌參數:
電機型號、額定功率、額定電壓、額定轉速、客戶名稱、客戶檔案、測試人員、測試日期。
參數作為報表幫助客戶整理和分析數據。

3、曲線坐標:
(1)兩種模式,七條坐標曲線。
(2)兩種模式:轉速模式、轉矩模式。兩種模式只是對數據分析的方式。
(3)七條曲線:電壓、電流、轉速、轉矩、輸入功率、輸出功率、效率。每條曲線的最大值和顏色代表的曲線可隨意設定,方便分析數據。

4、電機參數的存儲和調用:
每一種電機的參數設定好以後可以存儲,以便下次使用和調用不需要重新去設定。

5、測試界面:
測試界面可以實時顯示測試的瞬時值(電壓、電流、轉速、轉矩、輸入功率、輸出功率、效率),並可以間按一定的時間(隨意設定)採集數據。同時在測試過程中曲線自動繪製。更好的監控測試的過程。

6、報表分析:
(1)整個測試過程的曲線圖(電壓、電流、轉速、轉矩、輸入功率、輸出功率、效率)
(2)銘牌參數值
(3)關鍵點電機性能分析
空載點:電流值和轉速值
最大轉矩點:轉矩值、轉速值、電流值、輸出功率值、效率值
最大輸出功率點:轉矩值、轉速值、電流值、輸出功率值、效率值
最高效率值:轉矩值、轉速值、電流值、輸出功率值、效率值

 十、電機故障分析與總結


無論是哪種電機在使用過程中都會出現各種不同現象的故障,故障又分為機械部分和電氣兩大類。下面將詳細的分析故障原因及現象。

電機故障的53%來源於機械部分,如軸承故障,不平衡,鬆動等。

47%來源於電氣部分,這其中有10%源於轉子(鑄件缺陷導致的不平衡氣隙、段條等;37%源於定子繞組。)

引起故障的外在因數:24%過載、17%潮濕、20%潤滑不良、1%化學污染、5%粉塵顆粒、10%單相運行、12%軸承失效、5%絕緣老化、6%其他。

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