功能一览:

  • 用于配置和执行测试的舒适和友好的界面
  • 软件有德语和英语两种,其他语言也可以
  • 测试程序可以很容易地适应不同的电机和程序场景
  • 不需要编程知识就可以创建自己的新测试类型
  • 客户可以根据需要开发自己的测试序列、控制循环和自动化程序代码
  • 反馈控制回路可以运行在时钟周期< 1毫秒的imc测量系统上,具有实时能力
  • 测试完成后自动评价测量数据
  • 结果可以记录为PDF协议
  • 测量数据可以导出到第三方格式,如MS Excel, Matlab等
  • 为数据分析软件imc FAMOS提供分析接口,进行深入评估
  • 具有多级用户权限系统的用户管理

现代化测试软件:imc OMEGA

imc OMEGA软件平台是所有imc试验台的集成软件。 它是由imc内部开发的,目前正在不断地开发。

 

imc OMEGA包括两部分:

1. 基本软件
2. 模块化的测试类型

由于软件基本、标准化、功能范围固定,所有imc测试台架的用户界面都是一样的。 这将减少所需的培训,并允许所有客户从我们的基础软件的进一步发展中受益。

基本软件

基本软件提供测试管理和测试参数的通用功能。 它监控临界阈值,以保护测试对象,并控制数据存储的记录测量和计算的测试结果。 它还包含密码控制的用户管理,它控制用户对各个字段的访问并管理用户权限。

 

手动控制

该试验台允许监控手动控制。 通过用户界面上的输入仪表,操作人员可以调整试验台的过程数量,并执行手动测试,例如,分别打开电源电压,释放测试对象或负载机,并指定RPM或最大扭矩。 测试对象的外围测试对象或控制器根据输入、测量数据采集和与试验台的通信,在后台继续运行。 对试验台的阈值进行监视,如果超过阈值,就会发出错误消息,测试将停止,试验台将处于安全状态。

 

测试计划

测试计划允许周期性的测试重复和预定义测试的级联。这允许测试对象进行一系列的测试,这些测试不需要操作员一个接一个地显式启动。因此,这样的序列可以运行,例如,过夜,周末或更长的时间(耐力测试)。

 

测试类型

imc OMEGA 测试软件提供了多种模块化测试类型。它们可以根据测试任务和电机类型模块化选择。因此,以下描述抽象地独立于电机类型。

为了更好地概述,测试类型可以分为以下几类:

  1. 无负载测试类型
    这些测试类型不需要负载单元的任何外部负载。
     
  2. 被动测试类型
    这些是测试对象未通电的测试类型。
     
  3. 主动测试类型
    这些是测试对象被激活的测试类型。
     
  4. 用户定制测试类型
    除了上面描述的测试类型之外,还有大量的特定于客户定义的测试类型,这些测试类型反映了测试项目应用领域的特殊特性。

无负载测试类型

测试类型可以在没有负载单元的情况下进行,在空闲模式下运行 DUT,外部负载不超过其固有惯性,这些测试类型称为无负载测试类型。这些包括:

 

EC参数识别

参数识别方法是一个交钥匙的,且基于模型的程序,以确定电子换向永久电动机的特征参数。

 

测试程序描述

DUT 被放置在它的安装中,以适应物理测试机制,并且电气连接。一旦安全机制被锁定,电机就会被激活或制动,以产生转速的动态变化。在通电过程中, DUT的值限值会被监控,以防止它超载。在测试结束后, DUT 的主要描述参数,以及导数参数,被计算出来。随后, DUT 被释放,以便它可以从安装中移除或排出。

测试类型的初步结果

  • 耐久性
  • 电激励
  • 电感
  • 动态摩擦力
  • 静摩擦
  • 惯性

试验类型的示例推导过程

  • 无负载转速
  • 空载电流
  • 启动电流
  • 阻断扭矩
  • 电气时间常数
  • 机械时间常数
  • RPM常数

磁通量EC动态测试

磁通量动态测量确定d和q方向上的磁通量,量测所施加的总电流。 为此对试样进行动态加载并测量所得的加载点,此外还记录了测试对象的欧姆损耗以及摩擦和铁损耗。

 

测试程序说明

对于动态磁通量测量,DUT连接到逆变器上,在测试开始时,在直流电源中确定测试对象的绕组电阻,然后将试样加速至测试速度,然后通过各种电流预设在d和q方向上进行动态加速和减速,对于每个单独的当前步长,电流角度也会逐步变化。

在测试结束时,再次以向下的坡度测量摩擦扭矩,并在直流电流源中确定绕组电阻。借助这些测量数据,可以补偿转速斜坡中的惯性影响以及测试过程中绕组的发热。

 

测试类型的示例性推导结果

  • d方向的磁通量是d和q电流的函数
  • q方向上的磁通量是d和q电流的函数
  • 内部电气扭矩
  • 给定电流和电压限制下的最大扭矩与速度的关系
  • d电流取决于速度以生成最佳扭矩曲线
  • q电流与速度的函数关系以产生最佳的扭矩特性
  • d电流是速度和扭矩矩的函数,用于在工作点处的最小总电流
  • q电流是速度和扭矩的函数,用于在工作点处的最小总电流
  • 在工作点的最小总电流下,总电流与速度和转速的关系
  • 以最小的总电流在工作中以速度和扭矩矩为函数的电吸收功率
  • 机械传递的功率与速度和扭矩的函数关系,并且在工作点处的总电流最小
  • 效率是速度和扭矩的函数,在工作点上的总电流最小
  • 欧姆损耗与速度和扭矩的函数关系,并且在工作点处的总电流最小
  • 摩擦损耗与速度和扭矩的关系
  • 总损耗是速度和扭矩的函数,并且在工作点处的总电流最小

参数识别DC

参数识别方法是基于交钥匙模型的过程,用于确定电刷换向式永磁直流电动机的特征参数。

 

测试程序说明

DUT放置在其安装架中,以容纳物理测试机械并进行电气连接。一旦安全装置被锁定,电机就会通电或制动,以产生动态的转速变化。 通电过程中,将监视DUT的值限制,以防止其过载。测试结束后,将计算出DUT的主要描述性参数以及派生参数。随后释放DUT,以便可以将其从安装架中移除或放行。

测试类型的主要结果

  • 终端电阻
  • 电机常数
  • 电感
  • 动摩擦
  • 静摩擦力
  • 惯性

测试类型的示例性推导结果

  • 空载速度
  • 空载电流
  • 启动电流
  • 堵转扭矩
  • 电气时间常数
  • 机械时间常数
  • 速度常数
  • 扭矩恒定

被动测试类型

被动测试类型是一个术语,用于其中测试对象机械地连接到驱动机器并且自身不通电的那些类型。

 

反电动势

当外部驱动永磁电机时,它们会感应出一个电压,该电压可以在机器的连接端子上进行测量。 感应电压与转速和励磁成正比。在此测试过程中,DUT未通电。

 

感应电压的曲线图提供了有关绕组以及整个圆周上激励程度的信息。 测量感应电压是诊断DUT电磁特性的一种简单方法。

 

测试类型的示例性推导结果

通过这种测试,记录了感应电机电压和电机轴旋转角度的相关测量变量。在评估测试之后,可以在旋转角度和电动机电压的阶次谱上显示电动机电压。此外还计算了所有电动机电压的谐波失真。

借助此信息,可以评估电机电压与所需曲线的偏差。

  电机测试-反电动势

齿槽转矩

在电机中,电机的内部结构会产生齿槽转矩。这些会在电机旋转时发生,并且可以在低转速下进行测量,在此测试过程中,DUT未通电。测得的扭矩图可提供有关DUT内部结构的信息。扭矩测量是诊断DUT电磁特性的一种简单方法。

 

测试程序说明

DUT通过联轴器与测试台的负载机相连。一旦测试开始,负载机将DUT拖移指定的时间以达到目标速度。负载机在数据采集期间将目标转速保持恒定。数据采集结束后,装载机将DUT的运动制动到停止状态。

测试类型的结果

  • 测量扭矩的时间图
  • 扭矩相对于旋转角度的曲线图
  • 测量扭矩的阶次谱

从报告中可获得

  • 在机械角度(顺时针和逆时针)上的齿槽转矩
  • 齿槽转矩的阶次谱
  • (凭借对发动机结构的经验和知识,可以将独立阶跃变化分配给特定的发动机组件)
  • 一圈旋转的平均摩擦扭矩
  • 齿槽转矩的峰峰值

  电机测试-齿槽转矩

驱动扭矩

牵引扭矩测试可确定被动牵引的DUT的损耗扭矩与速度的关系。在此始终考虑机械旋转的平均力矩。一圈旋转内的扭矩波动可以通过齿槽转矩测试来确定。

牵引扭通常主要由轴承摩擦力决定,但测量结果中还包括其他损耗力矩,例如永久励磁电机中的涡流转矩或牢固连接的风扇叶轮的空气摩擦。另外可以通过牵引扭矩测试确定测试对象(加上测量轴的耦合动作和测量边缘作用)的质量惯性力矩。

测试程序说明

为了测量牵引力矩,负载机械将非接触式测试对象以指定的梯度值牵引至所定义的速度(检测),然后以相同的梯度值再次停止。在旋转的正方向和负方向上依次进行测试。

测试类型的示例性推导结果

  • 牵引扭矩的时程
  • 速度的时程
  • 在速度上牵引扭矩
  • 静摩擦力
  • 滑动摩擦
  • 惯性

从报告中可获得

  • 牵引扭矩超过速度
  • 带有单独工作点的表格
  • 电机参数:
    • 静摩擦力
    • 速度比例摩擦力
    • 惯性

 电机测试- 驱动扭矩

编码器测试

编码器测试用于评估设备编码器的质量。为此将被测设备输出的角度信号与参考编码器的角度信号进行比较。另外显示DUT编码器的角度信号与电机电压的关系。

 

测试程序说明

接触的测试物体被装载机拖至恒速,如图所示。当达到设定速度时,将在测试期间记录DUT的端电压以及编码器的角度信号和参考编码器信号。

测试类型推导结果的示例

  • 编码器相对于绕组角度的偏差大于参考角度
  • 角度信号高于参考角度
  • 在参考角度以上的测试对象的再生端电压

  电机测试- 编码器测试

主动测试类型

主动测试类型是用于测试类型的术语,在该类型中,测试对象机械连接到负载机并通电。

 

特性曲线EC动态速度控制

特性曲线测试用于确定动力马达在一转内的平均行为,该行为是速度的函数。这意味着电机可以表征为从电能到机械能的转换器,为此将电流电压和扭矩记录为速度的函数,并由此确定电能消耗功率,机械输出功率和效率。确定特性曲线取决于电机的控制,特别是取决于速度上的d、q电流的指标。特性曲线测试可用于控制方法的选择,从而为进一步优化提供起点。

 

动态特性曲线测试可在短时间内测量测试对象的整个速度范围。这样可以最大程度地减少电动机的发热。如果要在热稳定状态下进行测量,或者如果测试对象电流控制器的控制速度不足,则静态特性曲线测试是更好的选择。

该测试只能用于电流控制的测试对象。如果被测设备无法在此模式下运行,则必须使用扭矩控制特性测试。

测试程序说明

在测试开始时,测试对象被负载机器以渐变速度牵引到起始速度,然后接通电流。在可设置参数的等待时间内,测试对象会摆动,从而在轴上设置了固定扭矩。在此等待时间之后,负载机的速度从稳定的启动速度线性增加到停止速度。达到停止速度后,被测设备首先等待其稳定下来。然后负载机在打开时再次将测试对象驱动到起始速度,这种双斜坡方法允许通过惯性矩的比例来校正扭矩特性。如果再次达到启动速度,则将关闭测试对象电流。再经过一段稳定时间后,负载机通过梯度线性斜坡变化使测试对象停顿。测试结束后,负载机将无源测试对象牵引到向上和向下的斜坡上。 这用于确定换向角,以评估特征行程。

测试类型的推导结果示例

  • 扭矩速度曲线
  • 电流速度曲线
  • 电压速度曲线
  • 效率速度曲线
  • 输入功率与速度
  • 输出功率与速度
  • d轴上的电流速度曲线
  • q轴上的电流速度曲线
  • d轴上的电压速度曲线
  • q轴上的电压速度曲线

从报告中可获得

  • 扭矩与速度关系
  • RMS电流/电压速度关系
  • d / q电流与速度的关系
  • 电机输入/输出功率的速度影响
  • 效率速度关系
  • 工作点表格特征

  电机测试-特性曲线EC动态速度控制

基于EC静态速度控制的特征曲线测试

特征曲线的测试可以用来确定电机一个旋转周期内基于转速的性能参数。其目的是量化电机从电能到机械能的特性。因此,主要测量基于转速变化的电流、电压和转矩,从而确定所消耗的电功率、机械功率输出和效率。所确定的特性曲线取决于电机的控制策略,尤其是d和q电流与转速的关系。特征曲线测试可以检验控制策略的性能,是进一步优化控制算法的基础。

 

静态特征试验测量电机在一系列恒定转速下的性能,其测试方法是当电机达到预先设定的转速且电机电流稳定后,开始一段时间的稳态测量。与动态特征曲线试验相比,静态法只能体现所测量转速下的特征参数,但通常更为精确,最重要的是,测试对象的动态电流调节器在这种情况下影响要小得多。

 

试验流程

首先,负载电机带动测试对象达到第一个测试转速n1。稳定一段时间后后,当扭矩稳定后,测量一段稳态数据,按照这个测试方法依次完成速度n2至n8的测试。各转速下的试验电流和电流角(影响最大扭矩)可基于测试得到的数据表获取。

主要测试结果

  • 转矩vs转速曲线
  • 电流vs转速曲线
  • 电压vs转速曲线
  • 效率vs 转速曲线
  • 电输入功率vs 转速曲线
  • 机械输出功率vs 转速曲线
  • 电流曲线vs d轴转速曲线
  • 电流vs q轴转速曲线
  • 电压vs d轴转速曲线
  • 电压vs q轴转速曲线

  电机测试- 基于EC静态速度控制的特征曲线测试

扭矩波动测试

由于电机不对称的磁场结构,在旋转过程中其转矩将产生波动。这种扭矩波动在很多应用场合下都存在问题,比如在汽车的电动辅助转向中。

通过测量固定转速和指定扭矩下的扭矩脉动,可以获得电机在相关应用中的表现情况。在该测试中,DUT主动工作,测试程序可以单独参数化。

 

试验流程

DUT通过联轴器与试验台的负载电机相连。测试开始后,经过一段指定的时间,负载电机将DUT带动至目标转速。当系统的瞬态效应消失后,DUT通电,轴上产生现稳态扭矩,然后,DUT的控制器控制扭矩到某一指定值。然后采集一段时间的转角和扭矩,采集完成后,释放扭矩,负载电机器刹车,DUT停止运行。

主要测试结果

  • 扭矩时域曲线
  • 转角时域曲线
  • 扭矩vs转角曲线
  • 扭矩波动的阶次分析结果

  电机测试- 扭矩波动测试

相电阻测试

相电阻测试用于确定三相电动机3个绕组的电阻。通过分析测得的电阻,一方面可以判断绕组的均匀性,另一方面,通过与预期电阻的偏差分析,可诊断绕组故障,例如错误的绕组圈数或绝缘故障。最后,还可以从绕组温度推断出绕组电阻。

 

试验流程

在电阻测量中,将恒定的电流以三种不同的配置加载到测试对象上,以确定三个绕组的电阻。通常采用以下测试方法:

  • 端子3断电,测量从端子1到端子2的电流
  • 端子1断电,测量从端子2到端子3的电流
  • 端子2断电,测量从端子3到端子1的电流

测试结果

  • 电机绕组电阻

  电机测试- 相电阻测试

电感测试

电感测量用于测量电动机的绕组电感。在该试验中,通过测量电感在电机旋转过程中的变化,获取电感和转子位置之间的关系。

 

试验流程

首先,通过DUT的两个端子施加直流电流,测量电机的相电阻。随后,在相同的两个端子上施加正弦交流电,并通过负载电机缓慢旋转被测电机,通过旋转角度吸收电感。测试结束后,再次测量相电阻。

测试结果

  • 电机旋转时的电感

  电机测试- 电感

静态磁通量测试

磁通量表测量用于确定d和q方向上的磁通量,作为施加的总电流的函数。为此,在静载荷点上测量试样。另外,记录了试样的欧姆损耗以及摩擦和铁损耗。

 

借助所获得的信息,可以根据转速计算出电动机的最佳控制。即,可以针对每个预定速度,以最小的电流有效值来计算满足一定转矩要求的总电流和电流角度的电流和电压极限。这将自动使欧姆损耗最小化,并使整个驱动系统的效率最大化。

测试程序说明

对于静态流表测量,将DUT连接到逆变器。在测试开始时,在直流电源中确定测试对象的绕组电阻。然后将测试样品通过装载机拖至测试速度。在此,根据速度来测量试样的摩擦力矩。现在,DUT在几个工作点通电。 (总)电流量逐渐增加。此外,电流角针对每个单独的当前步长逐步变化。各个通电之间有可调的冷却暂停时间。

在测试结束时,再次以向下的斜率测量摩擦扭矩,并在直流电流源中确定绕组电阻。借助这些测量数据,可以补偿转速斜坡中的惯性矩的影响以及测试过程中绕组的发热。

测试结果

  • d方向的磁流与d和q电流的关系
  • q方向上的磁流与d和q电流的关系
  • 内部电气转矩
  • 给定电流和电压限制下的最大转矩与速度的关系
  • d电流取决于速度,以生成最佳转矩曲线
  • q电流与速度的函数关系,以产生最佳转矩特性
  • 在工作点上最小总电流下d电流与速度和转矩的关系
  • 在工作点上最小总电流的q电流与速度和转矩的函数关系
  • 在工作点的最小总电流下,总电流与速度和转矩的关系
  • 在工作中需要最小总电流的情况下,电吸收的功率随速度和转矩而变化
  • 机械传递的功率是速度和转矩的函数,并且在工作点处的总电流最小
  • 效率是速度和转矩的函数,在工作点处的总电流最小
  • 欧姆损耗与转速和转矩的函数关系,在工作点处的总电流最小
  • 摩擦损耗与转速和转矩的关系
  • 总损耗是转速和转矩的函数,在工作点处的总电流最小
  • 电动机测试磁通量表静态

  电机测试- 静态磁通量

其他特殊试验

结构振动/噪声测试

在结构噪声测试中,通常以高采样率采集一个或多个压电传感器的信号,并根据客户的试验标准进行数据评估。

 

imc Test & Measurement is an Axiometrix Solutions company.

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