电动汽车电机系统原理与测试技术07主要试验仪器和设备

电动汽车 电机系统原理与测试技术,主要试验仪器和设备,2019/4/10,目录,概述 指示式仪表 数字式仪表 转速转矩测量仪 电功率分析仪,测功机 直流电源 环境适应性试验设备 振动噪声试验设备,2019/4/10,测试用仪器仪表 按使用目的和用途分类 按准确度分类 按照显示方式和应用分类 按照工作原理分类 按使用条件分类 还可以根据仪表的特性和使用方式等将仪表分类,概述,2019/4/10,仪器仪表的主要性能指标 准确度 仪表精确度是仪表测量值接近真值的准确程度，通常用相对百分误差（也称相对折合误差）表示。 重复性 测量复现性是指在不同测量条件下（如不同方法、不同观测者、不同检测环境）对同一被检测的量进行检测时，其测量结果一致程度。测量复现性通常用不确定度来估计。,概述,2019/4/10,仪器仪表的主要性能指标 稳定性 规定工作条件内，仪表性能随时间保持不变的能力称为稳定性，表征仪表稳定性现在尚未有定量值，通常用仪表零漂移来衡量。 可靠性 可靠性是仪表的另一重要性能指标，仪表可靠性高说明仪表维护量小，反之仪表可靠性差，仪表维护量就大，通常用平均无故障时间MTBF来描述仪表的可靠性。,概述,2019/4/10,仪器仪表板面标记说明 模拟式仪表 模拟式仪表利用指针的运动或偏转角度来表示测量值，其优点是能够及时简洁地反映被测物理量的大小关系，其缺点是因测量者的经验不足或疏忽等原因，容易引起测量误差。 数字式仪表 数字式仪表则是利用数码管或液晶显示器等直接用数字显示测量值。数字式仪表的优点是精确度高，缺点是当被测物理量变化时，其测量值难以瞬时读取。,概述,2019/4/10,仪器仪表的选用 技术性 在选择测量仪器应注意仪器的误差、灵敏度、稳定性、额定操作条件和极限条件。还应尽量选用标准化、系列化、通用化的测量仪器，以便于安装、使用、维修和更换。 经济性 测量仪器的经济性是指该仪器的成本，它包括基本成本、安装成本及维护成本。,概述,2019/4/10,一般测量电压、电流时，可选择合适的指示式电工仪表，测试电机时，多选用电动式仪表。电动式仪表的表头是交、直流两用表头，可通过内部电路的不同连接构成电流表、电压表、功率表等。,指示式仪表,2019/4/10,用指示式电工仪表测量时，常需要配用互感器或分流器。 互感器除用作电流、电压测量外，还用于电机的自动控制系统和电机的继电保护系统中作为电流、电压检测之用。在测量较大的直流电流时常采用分流器,指示式仪表,2019/4/10,一.数字化测量技术的发展 从1952年，世界上第一台数字式仪表在美国诞生到现在，数字式测量仪表已成为主流，已经取代模拟式仪表。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，精确度高，显示清晰。,数字式仪表,万用表,2019/4/10,2.面板说明 DT-830型万用表面板图,数字式仪表-万用表,2019/4/10,一.数字化测量技术的发展,数字式仪表,其他数字式仪表,2019/4/10,二.数字式仪表的结构 数字式仪表主要由转换功能电路、模/数转换器与频率计等环节组成。,数字式仪表,2019/4/10,三. 数字式仪表的特点 数字式仪表的优点 1. 准确度高；2. 输入阻抗高；3. 灵敏度高；4. 测得结果直接以数字形式给出，无读数误差，且记录方便；5. 测量速度快；6. 测量过程自动化；7. 操作简单。 数字式仪表的缺点 1. 由于采用了大量的电子元件，其结构比模拟式指示仪表复杂得多；2. 不便于观察动态过程，不直观；3. 价格较高；4. 需要有较高水平的技术人员维修。,数字式仪表,2019/4/10,三. 数字式仪表的分类 按显示位数分类 可分为3位、4位、5位、6位和7位等。 按准确度分 (1)低准确度：在土0.1以下。 (2)中准确度：在土0.01以下。 (3)高准确度：在土0.01以上。 按测量速度分 (1)低速：几次秒一几十次秒。 (2)中速：几百次秒一几千次秒。 (3)高速：几万次秒以上。,数字式仪表,2019/4/10,按使用场合分 (1)标准型：精度高，对环境条件要求比较严格，适宜于实验室条件下使用或作为标准仪器使用。 (2)通用型：具有一定精度，对环境条件要求比较低，适用于现场测量。 (3)面板型：精度低，对环境条件要求比较低，是面板上使用的指示仪。 按测量的参数分类 直流电压表、交流电压表、功率表、频率表、相位表、电路参数表、万用表等。,数字式仪表,2019/4/10,一. 相位差式转速转矩仪 相位差式转矩仪原理图,消除初始偏差,转速转矩测量仪,2019/4/10,相位差式转矩仪结构图,转速转矩测量仪,2019/4/10,转速转矩传感器机械结构图,转速转矩测量仪,2019/4/10,二.数字式仪表的结构 应变片式转速转矩仪的转矩传感器的检测敏感元件是电阻应变桥,转速转矩测量仪,应变片式转速转矩仪,2019/4/10,二. 应变片式转矩仪,转速转矩测量仪,2019/4/10,应变片在轴上的布置,应变片桥,电阻应变片式转矩仪,转速转矩测量仪,2019/4/10,电功率分析仪,电功率分析仪是一种测量用电功率和其他电参数的一种仪器,也称电参数分析仪，采用有功功率表的升级技术，一般具备下述功能： 1、具备功率表的基本功能：电压、电流真有效值和总有功功率的测量； 2、对功率表基本功能的适用性进行扩展，使其能够测量正弦电路和非正弦电路的电压、电流真有效值和总有功功率。 3、能够对非正弦电压、电流及功率包含的详细信息进入定性和定量的分析。,2019/4/10,电功率分析仪,功率分析仪结构及工作原理,2019/4/10,电功率分析仪,功率分析仪可以测量和显示的参数包括：电压和电流有效值、平均值、峰值、峰峰值；基波和谐波含量，波形畸变；有功功率、无功功率、视在功率；相位角；电机轴端转矩、转矩及机械功率等。 功率分析仪接口，除电压电流及转速转矩测量接口外，一般还具备模拟和脉冲信号输入输出接口、RS232接口、GPIB接口、USB接口等，通过相应的软件，可以实现功率分析仪与计算机的连接及通讯，方便远程控制和数据的保存处理。,2019/4/10,电功率分析仪,2019/4/10,电功率分析仪,现阶段应用较多的功率分析仪主要有fluke公司Norma系列高精度功率分析仪以及YOKOGAWA公司WT3000、WT1800等规格型号的功率分析仪。,Norma5000功率分析仪,WT1800功率分析仪,2019/4/10,测功机-磁粉测功机,通过改变励磁线圈中的电流，则可以改变磁粉连接力，使制动转矩大小发生变化。,1-传动轴 2-转子 3-壳体 4-励磁线圈 5-空腔,磁粉测功机结构原理图,利用水对转子的阻力吸收功率，通过调节进/出水口的开度来改变负荷大小，吸收功率转变为热，并由水带走。结构简单，吸收功率大，机械惯量小，但是它的制动功率与转速三次方成正比，在低速时不能施加足够转矩。,水力测功机特性,测功机-水力测功机,2019/4/10,测功机-水力测功机,其有两种负荷调节方法： 1.改变进出水阀开度； 2.改变闸套的相互位置。,1-外壳 2-阻水柱 3-搅水棒4-转子5、6-轴承7-联轴器8-主轴9-轴承座10-进水管 11-排水管,水力测功机结构,水力测功机的工作特性,利用励磁电流建立磁场，转子在磁场中由原动机带动旋转，并受磁场力矩作用，产生制动力矩。同时在定子上产生电涡流，由冷却水将涡流产生的热量带走。通过调节定子线圈的电流来控制施加转矩大小。电涡流测功机结构简单，控制方便，技术成熟，但是机械惯量大，磁滞大，动态响应慢。,测功机-电涡流测功机,2019/4/10,测功机-电涡流测功机,1-平衡锤 2-指针 3-刻度盘 4-励磁绕组 5-磁极 6-钢盘 7-转轴 8-磁极轴 9-支架 10-轴承 11-风叶,电涡流测功机的工作特性,电涡流测功机结构,2019/4/10,测功机-电涡流测功机,电涡流测功机控制采集系统结构,2019/4/10,测功机-直流电力测功机,1-定子励磁绕组；2-外壳；3-定子轴承；4-转子轴承；5-支架； 6-转子轴；7-转子电枢；8-换向器及电刷；9-力传感器,直流电力测功机主机结构,包括直流测功机和交流测功机，可以作为动力，也可以作为负载。吸收功率时作为发电机使用，并将电力输送回电网。电力测功机测量精度高，响应快速，工作稳定，可电力回收。,电力测功机特性,测功机,2019/4/10,测功机-交流电力测功机,1-联轴器 2-校正臂 3-力传感器4-接线盒 5-吊环 6-电机 7-导风罩 8-冷却风机 9-转速传感器 10-底座 11-传感器接线盒,交流电力测功机主机结构,交流电力测功机控制系统,2019/4/10,测功机-交流电力测功机,交流电力测功机的交流变频调速系统原理图,交流电力测功机典型工作特性曲线,2019/4/10,直流电源,一般在电机系统的台架试验过程中采用专门的大功率直流电源，为试验过程提供稳定的直流电压。 大功率直流电源一般有两种形式，一种为线性直流稳压电源，另一种为高频直流稳压电源。,直流电源的基本拓扑结构和工作原理,模拟车载电池性能 电池动态内阻模拟 电压电流模拟 IGBT技术 能量会回馈 至数百千瓦的功率,直流电源,电池模拟器,2019/4/10,直流电源,电池模拟器拓扑结构,电池模拟器工作原理示意图,2019/4/10,环境适应性设备的选择原则 环境条件的再现性 环境条件的可重复性 环境条件参数的可测控性 环境试验条件的排它性 试验设备的安全可靠性,环境适应性试验设备,2019/4/10,二. 高低温试验设备 高低温试验设备主要是指高低温试验箱、湿热试验箱、湿热交变试验箱、温度冲击试验箱等。 高低温试验箱结构 电控系统 制冷系统 加热系统 传感器系统,环境适应性试验设备,2019/4/10,环境适应性试验设备,三. 盐雾试验设备 盐雾试验主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料的耐腐蚀性能，它分为两大类，一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。,盐雾试验箱结构原理图,2019/4/10,环境适应性试验设备,四. 防水试验设备 防水实验设备主要用于考核被试产品外壳、密封件在防水试验后，或者在试验期间是否能保证良好的工作性能，考核产品在运输过程或使用过程中可能受到浸水的影响，为产品技术提升提供依据。防水试验设备一般包括滴水试验设备和喷淋试验设备。,滴水试验设备,2019/4/10,环境适应性试验设备,四. 防水试验设备,摆管式淋水和溅水试验设备,手持式淋水和溅水试验设备,2019/4/10,环境适应性试验设备,四. 防水试验设备,喷水试验喷嘴,5级或6级喷水试验方法,2019/4/10,环境适应性试验设备,四. 防水试验设备,浸水试验方法,浸水试验的替代方法充气试验方法,2019/4/10,环境适应性试验设备,五. 防尘试验设备 防尘试验的试验设备是防尘试验箱，是以人工模拟沙尘环境来检验被试样品的防尘能力，可以用来做防尘性能测试及IP防尘等级测试,防尘试验箱结构,1-主箱体 2-观察窗 3-支架 4-振动器 5-控制箱 6-风机 7-送尘管 8-集尘管 9-集尘斗,2019/4/10,环境适应性试验设备,五. 防尘试验设备,防尘试验箱工作原理,2019/4/10,振动噪声试验设备,2019/4/10,振动噪声试验设备,二. 振动加速度传感器 加速度传感器一般多采用质量弹簧系统，把测得的振动加速度变换成力，再由力敏元件把力变换成电信号输出。,测振仪原理框图,2019/4/10,振动噪声试