電機測試如何選擇負載制動器

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

　　首先我們來了解各類型的負載制動器的特性及工作原理：

　　一、 電渦流制動器

　　電渦流制動器是目前國內先進的模擬加載設備，主要用來模擬各種動力裝置的輸出性能，由感應盤、電樞和勵磁部分等組成。當與轉子同軸裝配的勵磁線圈通直流電時，其產生的磁通經電樞體、渦流環、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表面產生疏密相間的磁場，因此，轉子被拖動旋轉時，電樞體和渦流環內表面上任何一點的磁場產生叫變變化，由此感應出“渦流”，在“渦流”和磁場的耦合作用下，在轉子上產生制動力矩。由于電樞體是通過機座固定在底板上的，故轉子無法帶動電樞體旋轉，動力機械輸出的功率被轉化成電樞體和渦流環上“渦流”產生的等值熱量，熱量由進入電樞體和渦流環冷卻水槽中持續不斷的冷卻水及渦流制動器自身消耗。對應于勵磁線圈每一恒定的電流，電渦流制動器均表現出一條轉矩依附于轉速的穩定制動特性曲線，通過改變勵磁電流的大小，即可以改變制動力矩。

　　圖1電渦流制動器

　　二、磁粉制動器

　　磁粉制動器是采用磁粉作介質，在通電情況下形成磁粉鏈來傳遞扭矩的新型傳動元件，由內轉子、外轉子、激磁線圈及磁粉組成。當線圈不通電時，主動轉子旋轉，由于離心力的作用，磁粉被甩在主動轉子的內壁上，磁粉與從動轉子之間沒有接觸，主動轉子空轉。接通直流電源后產生電磁場，工作介質磁粉在磁力線作用下形成磁粉鏈，把內轉子、外轉子聯接起來，從而達到傳遞、制動扭矩的目的。在同滑差無關的情況下能夠傳遞一定的轉矩，具有響應速度快、結構簡單、無污染、無噪音、無沖擊振動節約能源等優點。

　　圖2磁粉制動器

　　三、磁滯制動器

　　磁滯制動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。當線圈通電時，間隙中產生磁場，從而使轉子產生磁滯效應。當磁滯轉子在外力作用下克服磁滯力轉動時，產生額定的扭矩。扭矩僅與激磁電流大小有關，與轉速無關，實現非接觸的扭矩傳輸。

　　圖3 磁滯制動器

　　四、伺服電機

　　伺服電機分為直流和交流伺服電動機兩大類，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，在自動控制系統中，用作執行元件，且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性，可把收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。其主要特點是，當電壓信號為零時無自轉現象，轉速隨著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景來選擇合適的負載。各類型的負載都有各自的優缺點：

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

　　2.磁粉制動，價格低廉，主要應用于低速大功率場合，但需要考慮散熱問題，精度較低，會有零飄;

　　3.磁滯制動器，適合高速小功率場合，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，通過比較各類型負載的特性來決定選擇哪一款負載制動器。