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電機(jī)扭矩測量和傳感精度不同步原因
對(duì)于測試系統(tǒng)每每說到測試精度，人們一定會(huì)問系統(tǒng)精度能做到多少，因?yàn)榇蠹叶贾罍y試系統(tǒng)的精度受多種因素影響，絕非是簡單的測量儀器精度所能保證的。今天就說說電機(jī)測試系統(tǒng)中的扭矩測量精度如何保證。
在電機(jī)測試系統(tǒng)當(dāng)中，扭矩的測量往往是通過扭矩傳感器來實(shí)現(xiàn)的。下圖是典型的電機(jī)扭矩測試方式：
被測電機(jī)通過聯(lián)軸器連接扭矩傳感器，扭矩傳感器另外一端通過聯(lián)軸器連接負(fù)載電機(jī)。系統(tǒng)工作時(shí)，被測電機(jī)工作在速度環(huán)(或扭矩環(huán))，負(fù)載電機(jī)工作在扭矩環(huán)(或速度環(huán))，扭矩傳感器測量扭矩大小并將扭矩值通過信號(hào)傳送給測量儀器。了解了扭矩測試過程，我們就可以找到扭矩測試的關(guān)鍵因素點(diǎn)，第一：扭矩傳感器的測量精度;第二：測試儀器的測量精度;第三：電機(jī)(被測和負(fù)載)的扭矩加載精度;第四：系統(tǒng)的機(jī)械安裝精度。接下來我們針對(duì)每一個(gè)因素點(diǎn)進(jìn)行分析。
首先是扭矩傳感器的測量精度。有人說扭矩傳感器的很簡單，每一個(gè)傳感器都有標(biāo)稱精度，直接查看其手冊(cè)資料就可以知道。確實(shí)無論國內(nèi)還是國外的扭矩傳感器，都有其標(biāo)稱的測量精度，但是扭矩傳感器都有其測量量程，如何選擇合適的量程也是至關(guān)重要的因素。這里給大家推薦一個(gè)“三五原則”，所謂的“三五原則”就是當(dāng)測試扭矩在1N.m以內(nèi)時(shí)，為保證測量精度，建議測量范圍不小于量程的三分之一，比如量程為1N.m的傳感器，建議最小測到0.33N.m;當(dāng)測量扭矩在1N.m以上時(shí)，為保證測量精度，建議測量范圍不小于量程的五分之一，比如量程為10N.m的傳感器，建議最小測到2N.m。只有這樣才能保證扭矩傳感器的測量精度。
第二測試儀器的測量精度，傳統(tǒng)的電機(jī)測試系統(tǒng)是采用電參數(shù)表、扭矩儀等分立儀器對(duì)電參數(shù)和扭矩轉(zhuǎn)速參數(shù)分別測試進(jìn)行測量，在穩(wěn)態(tài)下測量精度可以保證，一旦進(jìn)行瞬態(tài)參數(shù)的測量將大大影響測量精度。因此在瞬態(tài)測試情況下必須使用功率分析儀此類高精度測量儀器，同步對(duì)電參數(shù)和扭矩轉(zhuǎn)速測試進(jìn)行測量，保持測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
第三扭矩加載精度，當(dāng)我們能保證測量精度時(shí)，必須考慮系統(tǒng)的加載精度。比如系統(tǒng)在測試過程中，我們想測試5N.m力矩點(diǎn)時(shí)，通過控制器發(fā)送指令，控制電機(jī)進(jìn)行加載，此時(shí)系統(tǒng)必須要能同步監(jiān)測實(shí)際扭矩量，并實(shí)時(shí)通過PID進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證輸出力矩在5N.m(誤差大小視PID控制優(yōu)化程度而定)。
第四系統(tǒng)的機(jī)械安裝精度，機(jī)械安裝精度低，意味著測試臺(tái)架的機(jī)械對(duì)中角度偏差大，電機(jī)測試系統(tǒng)在長期運(yùn)行時(shí)將會(huì)出現(xiàn)測試臺(tái)架變形、異常振動(dòng)、螺絲脫落、聯(lián)軸器斷裂等問題。因此必須保證對(duì)中精度，否則之前所做的一切都將化為虛有。
致遠(yuǎn)電子憑借豐富的電機(jī)行業(yè)測試經(jīng)驗(yàn)，建立全新TAS(Treble Accuracy System)精度保證體系，從扭矩傳感器精度(0.05%)、測量儀器精度(0.01%)、負(fù)載控制精度(毫秒級(jí))、機(jī)械安裝精度(25um)等多方面保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
在電機(jī)測試系統(tǒng)當(dāng)中，扭矩的測量往往是通過扭矩傳感器來實(shí)現(xiàn)的。下圖是典型的電機(jī)扭矩測試方式：
被測電機(jī)通過聯(lián)軸器連接扭矩傳感器，扭矩傳感器另外一端通過聯(lián)軸器連接負(fù)載電機(jī)。系統(tǒng)工作時(shí)，被測電機(jī)工作在速度環(huán)(或扭矩環(huán))，負(fù)載電機(jī)工作在扭矩環(huán)(或速度環(huán))，扭矩傳感器測量扭矩大小并將扭矩值通過信號(hào)傳送給測量儀器。了解了扭矩測試過程，我們就可以找到扭矩測試的關(guān)鍵因素點(diǎn)，第一：扭矩傳感器的測量精度;第二：測試儀器的測量精度;第三：電機(jī)(被測和負(fù)載)的扭矩加載精度;第四：系統(tǒng)的機(jī)械安裝精度。接下來我們針對(duì)每一個(gè)因素點(diǎn)進(jìn)行分析。
首先是扭矩傳感器的測量精度。有人說扭矩傳感器的很簡單，每一個(gè)傳感器都有標(biāo)稱精度，直接查看其手冊(cè)資料就可以知道。確實(shí)無論國內(nèi)還是國外的扭矩傳感器，都有其標(biāo)稱的測量精度，但是扭矩傳感器都有其測量量程，如何選擇合適的量程也是至關(guān)重要的因素。這里給大家推薦一個(gè)“三五原則”，所謂的“三五原則”就是當(dāng)測試扭矩在1N.m以內(nèi)時(shí)，為保證測量精度，建議測量范圍不小于量程的三分之一，比如量程為1N.m的傳感器，建議最小測到0.33N.m;當(dāng)測量扭矩在1N.m以上時(shí)，為保證測量精度，建議測量范圍不小于量程的五分之一，比如量程為10N.m的傳感器，建議最小測到2N.m。只有這樣才能保證扭矩傳感器的測量精度。
第二測試儀器的測量精度，傳統(tǒng)的電機(jī)測試系統(tǒng)是采用電參數(shù)表、扭矩儀等分立儀器對(duì)電參數(shù)和扭矩轉(zhuǎn)速參數(shù)分別測試進(jìn)行測量，在穩(wěn)態(tài)下測量精度可以保證，一旦進(jìn)行瞬態(tài)參數(shù)的測量將大大影響測量精度。因此在瞬態(tài)測試情況下必須使用功率分析儀此類高精度測量儀器，同步對(duì)電參數(shù)和扭矩轉(zhuǎn)速測試進(jìn)行測量，保持測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
第三扭矩加載精度，當(dāng)我們能保證測量精度時(shí)，必須考慮系統(tǒng)的加載精度。比如系統(tǒng)在測試過程中，我們想測試5N.m力矩點(diǎn)時(shí)，通過控制器發(fā)送指令，控制電機(jī)進(jìn)行加載，此時(shí)系統(tǒng)必須要能同步監(jiān)測實(shí)際扭矩量，并實(shí)時(shí)通過PID進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證輸出力矩在5N.m(誤差大小視PID控制優(yōu)化程度而定)。
第四系統(tǒng)的機(jī)械安裝精度，機(jī)械安裝精度低，意味著測試臺(tái)架的機(jī)械對(duì)中角度偏差大，電機(jī)測試系統(tǒng)在長期運(yùn)行時(shí)將會(huì)出現(xiàn)測試臺(tái)架變形、異常振動(dòng)、螺絲脫落、聯(lián)軸器斷裂等問題。因此必須保證對(duì)中精度，否則之前所做的一切都將化為虛有。
致遠(yuǎn)電子憑借豐富的電機(jī)行業(yè)測試經(jīng)驗(yàn)，建立全新TAS(Treble Accuracy System)精度保證體系，從扭矩傳感器精度(0.05%)、測量儀器精度(0.01%)、負(fù)載控制精度(毫秒級(jí))、機(jī)械安裝精度(25um)等多方面保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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