发动机交流电力测功机选型探讨
交流电力测功机控制器的研究与开发的开题报告
交流电力测功机控制器的研究与开发的开题报告1. 研究背景随着科技的进步和电力领域的不断发展，交流电测功机在电力实验、工业研发领域中得到了广泛应用。
交流电测功机能够通过测量电器件的电流、电压等参数，准确地计算电器件的功率、能量等物理量，并提供可靠的测试数据，为电力设备的设计、研发与生产提供重要的支撑作用。
交流电测功机控制器作为交流电测功机的核心元件，能够对交流电测功机的各项参数进行控制和调节，确保设备的正常运行和测试的准确性。
因此，对交流电测功机控制器进行研究和开发，具有重要的理论和实际意义。
2. 研究目的本次研究的主要目的是开发一款高效、稳定、可靠的交流电测功机控制器，以满足电力设备测试和研发的需要。
具体研究目标如下：（1）系统分析电力测功机控制器的功能、性能与特点；（2）探索交流电测功机控制器的硬件架构和软件设计方案；（3）实现交流电测功机控制器的关键技术功能，并进行性能测试和验证；（4）将研发成果应用于实际测试中，为电力设备的设计、研发和生产提供支持。
3. 研究内容和方法（1）系统分析电力测功机控制器的功能、性能与特点通过对目前市场上常见交流电测功机控制器的功能、性能与特点进行系统分析和比较，了解这些控制器的优点和不足之处，并为本次研究的控制器开发提供参考和依据。
（2）探索交流电测功机控制器的硬件架构和软件设计方案根据电力测功机的实际需求和基础要求，探索交流电测功机控制器的硬件架构和软件设计方案。
确定合理的电源管理方案、数据采集方案、控制算法等主要设计要素，并基于物联网、信息安全等技术开发控制器的软件系统。
（3）实现交流电测功机控制器的关键技术功能，并进行性能测试和验证按照设计方案制造控制器的硬件设备，并实现软件系统的功能。
通过对交流电测功机控制器进行性能测试和验证，包括精度测试、响应时间测试、负载能力测试等各项技术指标的测试，以验证控制器的品质和实用性。
（4）将研发成果应用于实际测试中，为电力设备的设计、研发和生产提供支持将研发的交流电测功机控制器应用于实际测试中，并对测试结果进行分析和总结。
测功机选型配置
测功机选型配置测功机的选型配置在各种电机和电动工具试验中，常常使用到测功机这种测试设备，但是不是每一台测功机都能满足所有的电机测试要求的，那么对于测功机的使用或购买选择有哪些注意事项呢？杭州威衡科技有限公司，位于浙江杭州的高新技术产业基地，是一家专业从事于测试测量仪器、小型自动化设备及非标智能控制系统设备的研究、开发、生产、销售和技术服务为一体的高新技术企业。
下面我们来为你分析一下。
电机测功机配置：（1）实用配置：电参数仪（单相、三相、直流）、测功机控制仪、测功机、夹具；（2）智能配置：电参数仪（单相、三相、直流）、测功机控制仪、测功机、交流变频电源/直流电源、夹具、工控机显示器、控制操作台；2、电机测功机选择及适用场合磁滞测功机（1）磁滞测功机由带齿极定子、空心磁滞杯转子、激磁线图、支架、底板等组成，当磁滞测功机内部线圈通过电流时产生磁力线，并形成磁回路二产生转矩，改变励磁电流即可改变负载力矩。
（2）适用于中小力矩而转速较高的电机测试，如异步电机、小功率直流电机、串激电机及电动工具行业等。
磁粉测功机（1）磁粉测功机是由定子、实心转子、激磁线圈、磁粉介质、支架、底板等组成，当磁粉测功机内部线圈通过电流时产生磁场，使内部磁粉按磁力线排成磁链，由磁粉链产生拉力变为阻止转子旋转的阻力，该力即为负载力矩。
改变激磁电流即可改变负载力矩。
（2）适用于大力矩而转速较低的场合。
如起动电机恒力矩带载起动、异步电动机、直流减速电机及造纸、纺织等行业使用的恒张力控制等。
电涡流测功机（1）电涡流测功机由感应子（转子）、电枢及励磁绕组、转矩、转速传感器、底板等组成，当感应子被电动机驱动旋转时，气隙磁通密度随感应子的旋转而发生周期性变化。
因此，在涡流环表面及一定深度内感生涡流电动势，并产生涡流，该涡流所产生的磁场又与气隙磁场相互作用，产生制动力矩。
改变定子的励磁电流，可以调节被测动力机械的转矩。
（2）适用于高转速、大功率动力机械的转矩和功率测量，尤其适用于动力机械的仿真寿命试验及温升试验，如串激电机、电动工具及大功率电机。
交流测功机调研与方案设计
交流测功机调研与方案设计1.电力测功机是什么？基本原理？随着我国电动汽车、航空以及军工等工业的发展。
对电动机、发动机、内燃机、齿轮箱等动力机械的测试要求也越来越高,为了对这些设备的转速、转矩、功率以及效率等性能进行测试,作为测功机系统必须具备高动态性能、高稳定性等特点,而电力测功机正是一种可以满足上述要求的新型测功机。
电力测功机不仅能够用作测功电机实现对被测电机的加载,还可以作为拖动电机来拖动其他动力机械,这是其它测功机所不具备的。
电力测功机中的交流电力测功机不仅能够满足上述要求,除此之外还能够实现能量的再生利用,具有广泛的应用价值。
测功电机可以釆用同步电机也可以采用感应电机,进行测功的同时能够做到能量的回馈,但是同步电力测功机运行在电动状态时,测功区的最高转速受到同步转速的限制,而采用感应电机的交流变频方案的测功机不仅能够实现能量的双向流动,且动、静态性能比同步方案更优。
基本原理：电力测功机就是利用直流电机或者交流电机作为转换元件,将电能转换成电机转子的机械能,以转矩形式为承载电机加载; 并通过对加载转矩的控制,实现对承载电机所带机械负载的模拟。
2.理论研究现状交流电力测功机系统主要有三种结构分别为:能量外电路消耗型电力测功机结构、独立式能量回馈型电力测功机结构和电封闭式电力测功机结构,测功电机中所使用的控制策略主要有矢量控制和直接转矩控制两种。
目前交流电力测功机应用比较广泛,对测功机的要求也越来越高,研制一种高性能的全功能型电力测功机非常必要。
三种测功机结构介绍：2.1能量外电路消耗型电力测功机能量外电路消耗型电力测功机的结构框图如图1-1所示。
该测功机结构中,Ml为测功电机,M2为被测电机,两合电机同轴相连,测功电机在被动力机械拖动旋转后运行在发电状态,通过与逆变器相连接,将发出的电能输给外界电阻性负载。
可以通过调节逆变器输出电压和频率的大小来调节测功电机的输出功率,从而实现对被测电机的加载。
小型发动机测功机现状研究
Ｒ ｓａｃ ｎＰ ｅｅｔ ｔｒ ｆ ｍ ｌＥ ｇ ｅＩ ｉｍ（ ｅｅｓ ｕｎＱａｇ ｕＤ ｎ ｎ Ｎ ｒ ｅｓ Ｆ ｒ ｔ ｎ ｅ ｉ ， ｅｅｒｈｏ ｒｓｎ ａ ｓｏ ａｌ ｎ ｍ ） ｍ ｍｌ ｒ／ ａ ｉ ，Ｄ ａｆ ｇ（ ｏｔ ａｔ ｏ ｓｙＵ ｉ ｒｔ Ｓ ｅ Ｓ ｙ ｔ Ｇ ｎ ｅ ｈ ｅｒ ｖ ｓｙ
Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ａｌｅ ｇ ｅ ｙ ａ ｍ ｔｒ ｒｓ ｎ ｔｔｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｍ ｌ ｎ ｉ ；ｄ ｎ ｍｏ ｅ ；ｐ ｅｅ ｔｓ ｕ ｎ ｅ ａ
当前许 多设 备 中都采 用小型发 动机作 动力， 如摩托车、剪草机 、油锯等 ，而小型发动机与设备 匹配前 ，都要进行性能测试 。虽然小功率测功机种 类很多，但专ｆＮ于对小型发动机性能测试的测功 － ｉ
摘
要 ：当前许 多设备 中都采 用小型发动机做 动 力，而小型发 动机与设 备 匹配前 ，都要 用测功机 进行性 能
测试。论述 了小型发动机测功机 国内外现状 ，介 绍 了水力测功机 、电 涡流 测功机 、直流 电力测功机 、 交流电力 测 功机 原理 与应 用。随着电子技 术的高度发展 ，水力测功 机和直 流电 力测 功机逐 渐被 淘汰 ，交流 电力测 功机代 表其发展 方向。小型发动机测 功机发展趋 势是精度 高、操作 简便 、辅助 设备 少、使 用寿命 长和 价格低 ，尤其是
ｅｅ ｔ ｃ ｄ ｎ ｍｏ ｔｒ ｉ ｌ ｎ ｔ 卸ｉ ａｌ ｄＡＣ ｅｅ ｔ ｃ ｄ ｎ ｍｏ ｔｒｒｐｅ ｅ ｔ ｉ ｅ ｄ ｈ ｅ ｆｔｒ ｒｎ ｆ ｍａｌｅ ． ｌ ｒ ｙ ａ ｍ ｅ ｌ ｂ ｅｉ ａｅ ｃ ｉ ｅ ｗ ｌｅ ｍｉ ｄ ｌ ｌ ａ ｌ ｒ ｙ ａ ｍ ｅ ｒｓ ｎ ｔ ｔ ｎ ．Ｔ ｕ ｅｔ ｄ ｏ ｌ ｎ ｌ ｙｎ ｃ ｉ ｅ ｅ ｓ ｓ ｒ ｕ ｅ ｓ
测功机的选择
法的区别和用途. 扭矩加载法：适用于连续运转而且扭矩大转速不高的样品.通常来说扭矩 加载法的优点是电流波动小； 转速加载法:适用于转速高的,扭矩小的或间隙式运转的样品； a> 间隙式工作的样品用转速法加载,根据这种加载方法的特性,在每一 个周期的休息时间,测功机是不加载的,当样机运转的速度超过我们 设定的速度时测功机才开始加载,这样对测功机和样机的冲击会减 小； b> 小转矩的电机: 小扭矩的样品在持续发热时会导致样机的性 能下降(输出扭矩微量减小),这样会有可能使小扭矩的样机发生堵 转现象. 如:做 running overload temperature 测试的时候,当我们用扭矩加载 法加到 0.11,而 0.12 的扭矩是这台样机的最大输出扭矩时,一段时 间后这台样机的性能会有所下降,例如:最大扭矩下降了 0.02,这时 样机就会发生堵转。而转速加载法的扭矩会随着样机性能的下降 而下降； c> 高转速的样机:一般高转速电机的扭矩会很小,而转速比较高,这样 用转速加载比用扭矩加载精度高。 以上的方法可能会不适用于个别工具,大家灵活应用,把自己总结出来 的 方法和大家一起共享。 四、.测功机的维护 1> 测功机使用完之后一定要及时的去掉剩磁,如果测试完成后发现有剩磁,请将 样机和测功机的冷却设备打开,加载使样机达到额定电流跑 3 分钟左右,然后 卸载,空跑 3 分钟左右,反复几次,知道剩磁没有为止. 对于热电偶发做温升的,测试完成后先卸载,关闭加载键,最后关掉测试样 机.这种方法可以有效避免剩磁. 对于电阻温升或其它一定要不卸载就断电的样品,需要用上面描述的方 法进行去剩磁. 2> 测功机使用结束后,查看一下测功机的表面温度,如表面温度依然非常的热,则 冷却设备先不要关,等测功机完全冷却后再关； 3> 测功机的连接器的连接和样机的连接一定要安全可靠； 4> 松宝的测功机要定期疏通水管和定期换水。 五、.测功机 PA 和控制器常用功能 在测功机控制器的面板上同样的键有蓝色字体注解和黑色字体注解。 1> 蓝色为 shift+键的功能注解 2> 黑色为单按键本身的功能
交流电力测功机
工作原理
交流电力测功机由一台交流电机，转矩转速传感器、交流变频调速系统和交流电力测功机测控仪组成。它们 的工作原理都是将交流电机发出的交流电经变频器逆变为直流电然后再逆变为交流电上。交流变频调速系统通过 调节电机的上电流来控制原动机的转速和扭矩。
谢谢观看
电力测功机可以方便的实现双向加载，同时在转速到0r/min时依然可以提供足够的加载能力；其加载特性为 零转速至额定转速为恒扭矩特性，额定转速至最高转速为恒功率特性，完全符合动力机械的负载特性；电力测功 机可以作为动力机械倒拖原动机 。
工作特性
图1交流电测功机工作特性曲线图1为交流电力测功机的工作特性曲线 。
交流电力测功机
电机性能测试台等试验装置中的设备
01 简介
03 工作特性
目录
02 工作原理 04 优缺点
交流电力测功机是电机性能测试台、机械传动试验台和发动机性能测试台等试验装置中的核心设备，对于大 功率动力机械的功率的测量，多采用交流电力测功机。
简介
测功机是电机性能测试台、机械传动试验台和发动机性能测试台等试验装置中的核心设备。交流电力测功机 是使用三相交流发电机作为加载设备，异步电机由变频器提供可变频率的驱动电源，并精确控制其转矩和转速。 与其它测功机相比，交流测功机具有功率容易控制、转矩和转速控制精度高、动态响应时间短、结构灵活多样、 高效节能和可靠性高等特点。
优缺点
交流电力测功机还有一个最大的优点是能源回馈功能，它可以将被测机械发出的能量以电能的型式回馈给电， 供其他设备使用，而不是将能量转换成热能消耗掉，为交流电力测功机在建成后使用经济性得到表现。
交流差频电力测功机的方案研究
示.测功电机定子直接接电网 , 转子与内燃机同 轴连 接 , 频发 生 器 给 转 子 绕 组 提 供 一 个 电 压和 差 频率可调 , 序可变 的三相 交流 电源.定子通 以 相 频率 为 的 三 相 工 频 电流 , 生 电 角频 率 为 叫 产 . 的旋转磁场.转子转动 的电角频率为 叫, 转子绕 组电流频率为 . , 厂 产生一个相对于转子 电角频率 2 为 叫 = =叫 一叫的旋 转磁 场 , 个旋转磁场 :2 . 这 相对于定子的电角频率则为 c +叫=叫 .因此, u .
M =3 1 .8 .0 7 2万 元/ 6 0 8 0 8 3= 6 X X X 年
年 回收 电能 93 度 , 当一台 l0 k 的工 5万 相 O0 W
sp l ntadi Sr o ne nitn l o ut n a t a l t e aajs be o — u p e,n t o rl kdt a e a cmbso ,th le i , d t l vh y ' t i o nr — i e￥T m ua ae aajs b ' unyadvr bep a re r —hs C cr n r i db n g , dut l f q ee a al hs o rhe p a A ur tspo d ya a ei e n i e d t e e e i ve
AC d f rn e fe u n y g n rtr T e g a s r aie rrc ce o ne a— o u to e t i e e c 'q e e e e ao . i h o li e lzd f e y l fi tr lc mb sin ts o n
电网 , 还要用变压器隔离 .由此可见 , 要把内燃机 的能量回收 , 必须增加相 当多的设备投资 , 特别是 内燃机的出厂试验 , 投资回收期太长 , 内燃机厂一 般都不愿投资 , 而仍使用水 力测功机或 电涡流测
交流测功机调研与方案设计
交流测功机调研和方案设计1.电力测功机是什么？基本原理？随着我国电动汽车、航空以及军工等工业的发展。
对电动机、发动机、内燃机、齿轮箱等动力机械的测试要求也越来越高,为了对这些设备的转速、转矩、功率以及效率等性能进行测试,作为测功机系统必须具备高动态性能、高稳定性等特点,而电力测功机正是一种可以满足上述要求的新型测功机。
电力测功机不仅能够用作测功电机实现对被测电机的加载,还可以作为拖动电机来拖动其他动力机械,这是其它测功机所不具备的。
电力测功机中的交流电力测功机不仅能够满足上述要求,除此之外还能够实现能量的再生利用,具有广泛的使用价值。
测功电机可以釆用同步电机也可以采用感应电机,进行测功的同时能够做到能量的回馈,但是同步电力测功机运行在电动状态时,测功区的最高转速受到同步转速的限制,而采用感应电机的交流变频方案的测功机不仅能够实现能量的双向流动,且动、静态性能比同步方案更优。
基本原理：电力测功机就是利用直流电机或者交流电机作为转换元件,将电能转换成电机转子的机械能,以转矩形式为承载电机加载; 并通过对加载转矩的控制,实现对承载电机所带机械负载的模拟。
2.理论研究现状交流电力测功机系统主要有三种结构分别为:能量外电路消耗型电力测功机结构、独立式能量回馈型电力测功机结构和电封闭式电力测功机结构,测功电机中所使用的控制策略主要有矢量控制和直接转矩控制两种。
目前交流电力测功机使用比较广泛,对测功机的要求也越来越高,研制一种高性能的全功能型电力测功机非常必要。
三种测功机结构介绍：2.1能量外电路消耗型电力测功机能量外电路消耗型电力测功机的结构框图如图1-1所示。
该测功机结构中,Ml为测功电机,M2为被测电机,两合电机同轴相连,测功电机在被动力机械拖动旋转后运行在发电状态,通过和逆变器相连接,将发出的电能输给外界电阻性负载。
可以通过调节逆变器输出电压和频率的大小来调节测功电机的输出功率,从而实现对被测电机的加载。
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术最先进、功能最完善的测功机类型。它在运行时能
够将燃油发动机的机械能转化为电能，供实验室电
器使用或向电网回馈，从而减少能源浪费、降低运行
成本。交流电力测功机是目前唯一能够满足排放法
规测试要求的设备。
同时，交流电力测功机可以方便地实现双向加
载，可以实现平滑调速，其加载特性为超低转速至额
定转速为恒扭矩特性，额定转速至最高转速为恒功
抗震能力差；使用和维护 工作量大，寿命较长；调速 性能较好；最高转速较高
4
转矩
工作扭矩较大
最大工作转矩受永磁体去 磁的约束
5
工作温升 温升高
温升低
6 适用发动机类型 柴油机、汽油机
中小型汽油机或小型柴油 机
《装备制造技术》2018 年第 04 期
通过以上比较，两种电机都可以有其特定的选 用需求，目前在发动机测功机生产厂家中更多使用 的是异步电机。而永磁同步电机具有低惯量、转速 高、寿命长等优点也正受到部分用户的重视和选用。 异步电机的特性曲线 （转速 n、效率 浊、功率因数 cos渍、转矩 T 与输出功率 P2 之间的关系）见图 2[1]，永 磁同步电机的特性曲线见图 3[2]。
2 交流电力测功机的优势
目前汽车行业普遍使用的测功机类型主要有水
力测功机、电涡流测功机和交流电力测功机，每种类
型测功机都在特定功能实验室中有所选用。而交流
电力测功机凭借其毫秒级的控制响应、转动惯量小、
控制稳定性高、系统振动小、测试重复性好，以及满
足瞬态试验、倒拖和冷磨试验要求，低速加载能力
强、能源利用率高、运行成本低等优点，成为当前技
—：额定值 — — —：超调值
图 1 某品牌 265kW 交流电力测功机性能曲线（作为负载时）
收稿日期：2017-12-18 作者简介：林 斌（1981-），男，广西宾阳人，壮族，学士，工程师，主要研究方向：发动机研发、测试与检验，发动机实验室规划建设。
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因此，汽车与发动机生产企业、检测机构的发动 机实验室推荐选用交流电力测功机。
Equipment Manufacturing Technology No.04，2018
发动机交流电力测功机选型探讨
林斌
（柳州汽车检测有限公司，广西 柳州 545000）
摘 要：通过介绍测功机的一般选型思路和交流电力测功机的优势特点，提出了实验室建设规划过程中对交流电力测功 机关键部件及参数确定的建议。 关键词：发动机实验室；发动机测试；测功机；传感器；惯量
用于车用发动机测试的测功机的最大转速应不 低于被测发动机标定转速的 117%. 3.2 交流电力测功机的电机选配
电机是交流电力测功机的关键部件，电机的选 择直接关系到测功机的动态性能，体现试验室的功 能特点。异步电机与永磁同步电机是目前可供选择 的交流电力测功机专用电机，表 2 表示异步电机与 永磁同步电机在发动机测功机方面的比较。
对于被测发动机规格较多，单一规格发动机检 测工作量有限的应用情况 （如检测/检验实验室），希 望获得合理的投资效益、测功机具有相对饱和的工 作量，一台测功机通常用于检测一定规格范围的发 动机。一方面，由于扭矩传感器属于非线性器件，低 负载端处于非线性段；另一方面，如图 2 所示，电机 工作在低功率段时，效率与功率因数均较低。为确保 测功机工作于合理的精度与效率、功率因数范围，建 议被测发动机额定扭矩和额定功率应不低于测功机 对应额定值的 30%.
浊 = （f P2）
中图分类号：TK406
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2018）04-0148-04
在汽车发动机的研发、测试和生产中，发动机动 力性能是极为重要的检测项目，测功机是实现此测 试要求的必需仪器。可供选用的测功机类型较多，而 合理的测功机选型是复杂的系统工程与极为重要的 课题。本文通过介绍交流电力测功机的优势，提出了 在发动机实验室建设规划过程中，对交流电力测功 机的关键部件、参数确定的建议，以便给发动机实验 室规划者提供参考。
1 发动机测功机的选型方法
1.1 测功机的功能 测功机主要用于测试发动机、电动机或动力系
统的输出功率，也可作为齿轮箱、减速机、变速箱测 试的加载设备。在发动机实验室，测功机还可以测试 发动机的性能。电力测功机还可以开展发动机排气 污染物（稳态和瞬态）、机械损失功率（即倒拖）等测 试。 1.2 测功机选型的一般步骤
3 交流电力测功机关键部件、参数确定
3.1 测功机参数确定 在选择测功机时，必须使测功机的性能曲线与发
动机的性能曲线相对应，测功机的性能曲线应包络全 部被测发动机的性能曲线。为保证测功机既具有较高 的测量精度，又获得尽可能大的使用效率，选择测功 机的规格应尽可能与发动机的额定参数相匹配。
对于生产企业，由于同一规格被测发动机数量 较多，应该是一台测功机对应于一种规格发动机检 测，并使测功机工作在最佳特性区域，选取被测发动 机额定扭矩和额定功率约等于测功机额定扭矩和额 定功率的 90%较为合理。
率特性（如图 1 所示），符合动力机械的负载特性，满
足被测发动机多种工况测试的需求。
1400
400
1200
350
1000
300
250 800
200 600
150
400 100
200
50
0
0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
n/min-1 n/rpm
表 2 发动机测功机用异步电机与永磁同步电机的比较
序号
项目
异步电机
永磁同步电机
定子与转子存在相对转速 由 永磁 体 来建 立 转 子 磁
1
结构
差（异步）。结构较为简单，场。结构较复杂紧凑，体积
体积大，重量较大，惯量大 小，重量轻，惯量小
2
价格
价格较低
价格高
3
使用
易于安装、使用和维护，寿 命短；最高转速受限