深入解析驱动电机系统的堵转试验方法与设备

驱动电机系统,作为新能源汽车的核心部件,由电机和控制器组成,包含多个精密部件,其性能直接关系到车辆的爬坡、加速以及最高车速等关键指标。该系统主要由电机及其控制器构成,其中电机部分包含定子、转子、机壳、连接器及旋转变压器等众多精密部件。

电机堵转,即电机在静止状态下仍能输出扭矩的现象,通常由异物侵入、机械损伤或人为操作不当引起。当电机负载过重、异物卡滞、拖动设备故障或轴承磨损时,都可能导致电机无法启动或停止转动。为了确保电机在堵转情况下不受损害,通常会配备过流保护装置。然而,这种保护仅在电流持续过高且无法降低时才会启动,及时切断电源以防止电机过热。因此,电流的精确整定成为关键,这不仅需要依赖专业的测试设备,还需要根据电机的具体型号和性能进行精细调整

深入解析驱动电机系统的堵转试验方法与设备-有驾
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本文将深入探讨驱动电机系统的堵转试验方法,遵循GB/T 18488.2-2015《电动汽车用驱动电机系统 第2部分:试验方法》中的7.2.5.5堵转转矩标准进行详细解读。堵转测试的目的是为了获取额定电压下的堵转电流(Ik)、堵转转矩(Tk)以及堵转损耗(Pk)。对于三相异步电机,还可以同时测取堵转电流、堵转转矩、堵转输入功率与堵转输入电压的关系曲线,即堵转特性曲线。通过分析堵转电流的大小和三相平衡情况,可以反映出电机定、转子绕组以及定、转子所组成磁路的合理性和潜在质量问题。这些数据不仅有助于改进设计和工艺,还能为故障电机的原因查找和修理提供重要帮助。

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根据上述所涉及的堵转工况,可以通过仿真来识别出最恶劣的工况,从而定义堵转扭矩和持续时间。然而,在实际操作中,国内整车客户通常会选择峰值转矩的60%~80%作为堵转目标,持续时间设定为5~15秒,同时确保试验后额定功率点能够正常运行。具体的测试方法一般参照GB/T 18488.2中的相关定义进行。

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在电机正常工作时,定子产生的旋转磁场会驱动转子按照磁场的方向进行旋转。转子在转动过程中,会切割磁感线,进而产生感应电流。这些感应电流所形成的磁场会随着转子的转动而变化,并在定子中产生反向的感应电流,这种电流有助于抑制定子绕组的电流。然而,当电机进入堵转状态时,这一抑制作用会失效,导致定子绕组中的电流急剧上升。

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若电机发生堵转,定子将无法产生反向感应电流,导致作用于绕组线圈的电压大幅增加,即输入电压上升,进而引发绕组中的电流急剧上升。在此状态下,电机的功率因数极低,堵转电流会迅速攀升。具体而言,堵转电流可能达到额定电流的5至12倍,若持续时间较长,将有可能烧毁电机。

当电机堵转时,其转速降为零,机械功率输出也随之为零。输出电流的波形将经历从正弦波形到直流电的转变,且稳态幅值不再相等。这主要是由于转子磁场被固定,使得定子电流矢量被限定在特定方向上。此时,存在堵转饱和效应,即永磁体转子产生的磁场对各相磁路产生不均衡影响,导致三相定子电流偏离正弦形态,转变为直流电流,且电流稳态幅值不相等。

液压堵转装置是一种专门用于模拟电机堵转状态的设备。通过液压系统产生的阻力,该装置能够精确地控制电机的堵转程度,从而为电机性能测试提供可靠的试验条件。同时,它还可以实时监测电机的各项参数,如电压、电流、温度等,以确保测试过程的安全与准确。

堵转器,作为一种盘式制动单元,被广泛应用于电动机堵转扭矩的测量。堵转扭矩,作为电动机的重要扭矩特征值,代表着零输出转速时的给定值。在测定过程中,液力启动堵转器,使制动片紧压制动盘,从而确保各部件维持零速状态。整个传动系,包括传动系和测功机,在测试期间将被闭锁。

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◆ 转子角定位与软件

此软件借助AVL加载测功机,实现对被测电机转子角位置的精准控制。它支持全自动测量功能,例如起步扭矩与角位置的相关性测量,以及堵转扭矩与角位置的相关性测量。

堵转测试软件界面展示

该界面设计简洁直观,使得用户能够轻松地监控和操作堵转测试的全过程。通过软件,用户可以实时查看测试数据,控制测试进度,并实现全自动测量功能,进一步简化操作流程,提升测试效率。

在了解完驱动电机系统的堵转试验方法后,我们进一步介绍本中心的一站式解决方案。本中心隶属于江苏新能源汽车研究院有限公司,其动力实验室已获得CNAS认可,并配备了AVL、ZF等顶尖厂商的先进仪器。这些设备可广泛应用于新能源汽车动力总成的各项测试需求。

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