馬達量測:IEEE規範 ( II )

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘

本文接續介紹IEEE所認可的輸入法(Input)以及直接量測法(Direct Measurement),兩種馬達量測方式。

輸入法:
馬達轉矩係經由計算馬達輸入功率後,再扣除馬達本體的損失,包括銅損鐵損等等而得;如下列的數學計算式。其中,T為馬達轉矩,ω為馬達角速度,Pin為輸入功率、 Ptl為馬達的總損失、 Tfw為機械結構所產生的雜散損失,如風損及磨擦損等等。

輸入法轉矩方程式

輸入法轉矩方程式

此一方法需具備一台電力分析儀及轉速計,以獲得輸入電壓、電流及馬達轉速資訊,搭配損失功率及轉矩,以計算待測馬達轉矩。但當中最困難的就是如何有效的獲取損失數值;筆者有幸於劍橋大學看到過此項裝置,卡路里計損失量測儀,是藉由損失會轉化為熱的原理,來量測溫度的變化以評估損失功率的方法。

卡路里計損失量測儀

卡路里計損失量測儀

然而,作為學術研究,這項裝置十分有其代表意義;但做為商業用途時,存在一個很致命的缺點,溫度變化的穩態時間太長。有詢問過實驗室同仁,一次的量測測試時間,需要約四個小時;因此輸入法在實務上也乏人問津。

直接量測法:
是將馬達直接與扭力計耦合,並加入一可調變負載機構,如伺服馬達或磁滯煞車器,如下圖所示;可直將馬達輸出轉矩直接量測出來,不需經過任何計算公式。整體系統架構包括了一台電力分析儀、可調變負載、扭力計、轉速計及兩個連軸器,藉由儀器直接獲得輸入電壓、電流、轉速及轉矩資訊。

直接量測法

直接量測法

此種馬達量測方式為最主流的模式,有別於其他三種需要透過數學方程式來求得轉矩,才能繪製完整的馬達特性曲線圖,直接量測法則是使用了扭力計來進行直接量測,不需透過數學計算,不會受到外界因素所影響。而且扭力計所量測的扭力值也變得可以使用砝碼進行驗證,可信度大幅提升。主要是扭力常見的公制單位為Kg.cm,其中Kg就是重量單位,而cm就是距離單位,代表扭力就是距離乘上重量。則可如下圖所示,在扭力計上安裝一橫桿,在固定的距離位置掛上一個砝碼,就可以確認扭力計的數值是否為砝碼重量乘上紅色間距,若相符就代表轉矩值正確。以圖中為例的話,紅色間距為5cm,採用1kg的砝碼,因此轉矩值應顯示為5kg.cm,即為正確。

扭力計驗證

扭力計驗證

直接量測法,都使用儀錶來直接量測馬達各項數值,主要是電壓、電流、轉矩及轉速,這四項數據。因此要驗證時,可以針對各量測儀器分別作檢驗,大幅提高量測數距的可信度,故為目前馬達量測的主流。

重點整理:
商業行為與技術理論,還是有些區別。

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2024/12/30
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2024/12/25
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