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

首先我們來了解各類型的負(fù)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(nèi)先進(jìn)的模擬加載設(shè)備，主要用來模擬各種動力裝置的輸出性能，由感應(yīng)盤、電樞和勵磁部分等組成。當(dāng)與轉(zhuǎn)子同軸裝配的勵磁線圈通直流電時，其產(chǎn)生的磁通經(jīng)電樞體、渦流環(huán)、氣隙和轉(zhuǎn)子形成閉合回路。由于轉(zhuǎn)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(huán)表面產(chǎn)生疏密相間的磁場，因此，轉(zhuǎn)子被拖動旋轉(zhuǎn)時，電樞體和渦流環(huán)內(nèi)表面上任何一點(diǎn)的磁場產(chǎn)生叫變變化，由此感應(yīng)出“渦流”，在“渦流”和磁場的耦合作用下，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生制動力矩。由于電樞體是通過機(jī)座固定在底板上的，故轉(zhuǎn)子無法帶動電樞體旋轉(zhuǎn)，動力機(jī)械輸出的功率被轉(zhuǎn)化成電樞體和渦流環(huán)上“渦流”產(chǎn)生的等值熱量，熱量由進(jìn)入電樞體和渦流環(huán)冷卻水槽中持續(xù)不斷的冷卻水及渦流制動器自身消耗。對應(yīng)于勵磁線圈每一恒定的電流，電渦流制動器均表現(xiàn)出一條轉(zhuǎn)矩依附于轉(zhuǎn)速的穩(wěn)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(zhì)，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(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、激磁線圈及磁粉組成。當(dāng)線圈不通電時，主動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，磁粉被甩在主動轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上，磁粉與從動轉(zhuǎn)子之間沒有接觸，主動轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)。接通直流電源后產(chǎn)生電磁場，工作介質(zhì)磁粉在磁力線作用下形成磁粉鏈，把內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子聯(lián)接起來，從而達(dá)到傳遞、制動扭矩的目的。在同滑差無關(guān)的情況下能夠傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、無污染、無噪音、無沖擊振動節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。

圖2磁粉制動器

三、磁滯制動器

磁滯制動器由轉(zhuǎn)子和定子磁極兩大部分組成，轉(zhuǎn)子由特殊的磁滯材料制成，定子磁極中有一定的間隙，轉(zhuǎn)子在間隙中轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈通電時，間隙中產(chǎn)生磁場，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁滯效應(yīng)。當(dāng)磁滯轉(zhuǎn)子在外力作用下克服磁滯力轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生額定的扭矩。扭矩僅與激磁電流大小有關(guān)，與轉(zhuǎn)速無關(guān)，實(shí)現(xiàn)非接觸的扭矩傳輸。

圖3 磁滯制動器

四、伺服電機(jī)

伺服電機(jī)分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，可高精確控制速度、位置，將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。其主要特點(diǎn)是，當(dāng)電壓信號為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

圖4 伺服電機(jī)

五、如何選型

其次還需根據(jù)被測電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率等屬性及上述負(fù)載適合場景來選擇合適的負(fù)載。各類型的負(fù)載都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)：

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

2.磁粉制動，價格低廉，主要應(yīng)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(jī)，適合精度要求高的場合，測試可重復(fù)性好，支持饋能式負(fù)載。轉(zhuǎn)速和扭矩的范圍不固定，可根據(jù)被測電機(jī)的特性可以靈活挑選對應(yīng)的負(fù)載電機(jī)。

故根據(jù)被測電機(jī)的測試需求，通過比較各類型負(fù)載的特性來決定選擇哪一款負(fù)載制動器。