直線電機(jī)(直線感應(yīng)電機(jī))是一種沒(méi)有從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)的變換裝置，能將電能直接轉(zhuǎn)換成直線機(jī)械能的電力傳動(dòng)裝置。直線電動(dòng)機(jī)由于不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就能產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，所以使整個(gè)裝置或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、精度高、效率高等，因此是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外積極研究開(kāi)發(fā)的電動(dòng)機(jī)之一。

一直線電機(jī)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)及項(xiàng)目

　　直線電機(jī)測(cè)試主要參考CJ/T 311城市軌道交通直線感應(yīng)牽引電機(jī)技術(shù)條件、JB/T 7823三相扁平型直線異步電動(dòng)機(jī)、GB/T 1029 三相同步電機(jī)試驗(yàn)方法、GB/T 1032 三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法、GB 755 旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。主要測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目如下表所示：

直線電機(jī)檢測(cè)項(xiàng)目

項(xiàng)目	型式試驗(yàn)	出廠試驗(yàn)	備注
外觀及外形尺寸的檢查	○	○
初及繞組對(duì)鐵芯絕緣電阻的測(cè)定（冷態(tài)與熱態(tài)下）	○	○
初級(jí)繞組冷態(tài)直流電阻測(cè)定	○	○
通風(fēng)試驗(yàn)（對(duì)強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻）	○
溫升試驗(yàn)（小時(shí)定額）	○	○
溫升試驗(yàn)（連續(xù)定額）	○
靜態(tài)特性的測(cè)定	○
動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)	◎
耐振強(qiáng)度試驗(yàn)	◎
初級(jí)繞組匝間介電強(qiáng)度試驗(yàn)	○	○
初級(jí)繞組對(duì)鐵芯及繞組相間的介電強(qiáng)度試驗(yàn)	○	○
初級(jí)繞組電抗值測(cè)量	○	○
稱重	○
浸水試驗(yàn)	○	□

　　注：

　　○：應(yīng)做項(xiàng)目;

　　◎：不具備條件，可裝車時(shí)進(jìn)行;

　　□：非必要試驗(yàn)項(xiàng)目，具體情況參照技術(shù)要求。

二直線電機(jī)測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)參數(shù)

　　直線電機(jī)測(cè)試是通過(guò)直線電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)完成的。測(cè)試項(xiàng)目包含電機(jī)的輸出特性，如推力、速度和輸出功率；輸入特性電壓、電流等;過(guò)程特性，如溫升、推力波動(dòng)、控制精度等。正是通過(guò)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析處理從而得出各類特性曲線、特征指標(biāo)參數(shù)，通過(guò)對(duì)比技術(shù)要求輸出報(bào)告完成測(cè)試工作。直線電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)參數(shù)主要有以下幾個(gè)：

01推重比

　　推重比是指直線電機(jī)次級(jí)質(zhì)量與直線電機(jī)峰值推力的比值。它表示單位質(zhì)量的最大出力。由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律可以知道，推重比反映的是直線電機(jī)的加速度大小，是衡量直線電機(jī)綜合性能的重要指標(biāo)之一，對(duì)于直線電機(jī)的使用場(chǎng)合與負(fù)載都能產(chǎn)生重要的影響，在高頻啟動(dòng)和停止時(shí)對(duì)直線電機(jī)的加速度有比較嚴(yán)格的要求。

02推力波動(dòng)

　　直線電機(jī)對(duì)外輸出的量主要是推力，這也是直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的重要的不同點(diǎn)之一。直線電機(jī)由于本身機(jī)構(gòu)方面的原因具有推力波動(dòng)性，推力的波動(dòng)性遠(yuǎn)比旋轉(zhuǎn)電機(jī)的力矩的波動(dòng)性大。推力對(duì)于直線電機(jī)的重要性可以與力矩對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的重要性相媲美。由于直線電機(jī)的理論、設(shè)計(jì)、制造和負(fù)載及干擾等諸多方面的原因，直線電機(jī)必然存在推力波動(dòng)。推力波動(dòng)能夠反映直線電機(jī)的運(yùn)行是否平穩(wěn)。

03電氣時(shí)間常數(shù)

　　時(shí)間常數(shù)是表征電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的重要指標(biāo)。在電機(jī)輸入額定電壓后，由于其電機(jī)的繞組有電阻、電感、分布電容和機(jī)械方面的緣故電機(jī)內(nèi)部不可能瞬時(shí)就達(dá)到了額定狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài))，而是必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才能達(dá)到，這就是時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)根據(jù)所反映機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能固有特性的不同而分為電氣時(shí)間常數(shù)和機(jī)電時(shí)間常數(shù)。

　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)機(jī)電時(shí)間常數(shù)的定義，機(jī)電時(shí)間常數(shù)是電機(jī)在空載條件下加階躍的額定控制電壓，轉(zhuǎn)速?gòu)牧闵娇蛰d轉(zhuǎn)速63.2%所需的時(shí)間。電氣時(shí)間常數(shù)就是電感和電阻的比值，它反映的是作為電系統(tǒng)變化快慢的指標(biāo)。

04推力線性度

　　由于電機(jī)有推力波動(dòng)，電機(jī)波動(dòng)較大時(shí)往往是不能工作的。推力線性度是用來(lái)描述電機(jī)有效工作區(qū)間的，也就是波動(dòng)相對(duì)較小的區(qū)間-線性區(qū)間。事實(shí)上，在線圈磁通飽和之前推力-電流的比值應(yīng)該近似恒定，稱為推力波動(dòng)系數(shù)。推力波動(dòng)系數(shù)反映了電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器之間的匹配性能和直線電機(jī)推力的平穩(wěn)性。該參數(shù)主要關(guān)注的是這一系數(shù)隨電流上升開(kāi)始下降的曲線拐點(diǎn)即磁通趨近飽和的地方，這也是測(cè)試評(píng)價(jià)的重點(diǎn);同時(shí)也是為了描述在不同的電流工作條件下，繞組的發(fā)熱情況以及溫度對(duì)電機(jī)推力的影響。

05速度出力線

　　不同使用場(chǎng)合對(duì)直線電機(jī)有著不同的速度要求。速度-出力線就是為了測(cè)試不同負(fù)載下直線電機(jī)的運(yùn)行速度和電磁推力(額定、峰值)。從原理上來(lái)說(shuō)，速度和推力呈反比關(guān)系(其兩項(xiàng)乘積為定值即電機(jī)工作在恒功率區(qū))，即隨著電機(jī)運(yùn)行速度的增大，電機(jī)的出力會(huì)變小。

三直線電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　直線電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)主要包括試驗(yàn)平臺(tái)、被試電機(jī)、電機(jī)控制器、陪試電機(jī)負(fù)載、陪試電機(jī)控制器、推力傳感器、電測(cè)量單元、水冷系統(tǒng)、上位機(jī)等部分構(gòu)成。

　　◆ 試驗(yàn)平臺(tái)：試驗(yàn)平臺(tái)是安裝被測(cè)模塊、負(fù)載模塊和安全仿佛裝置等部分的基礎(chǔ)。

　　◆ 加載裝置：陪試直線電機(jī)負(fù)載及陪試電機(jī)控制器作為被試直線電機(jī)負(fù)載裝置，負(fù)責(zé)加載。也可以選擇選裝交流伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為推力。

　　◆ 測(cè)量元件：推力測(cè)量傳感器，位置測(cè)量裝置，溫度、壓力和流量傳感器，電量測(cè)量設(shè)備。

　　◆ 外圍設(shè)備：水冷系統(tǒng)、電機(jī)控制器、上位機(jī)等。

　　試驗(yàn)系統(tǒng)由上位機(jī)控制，控制被試機(jī)及陪試機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)量采集相關(guān)參量，根據(jù)試驗(yàn)流程及試驗(yàn)參數(shù)自動(dòng)完成測(cè)試，試驗(yàn)完成輸出試驗(yàn)報(bào)表。

　　測(cè)量部分是直線電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的關(guān)鍵組成，所有試驗(yàn)報(bào)表參量均由測(cè)量部分測(cè)量采集數(shù)據(jù)完成。要求各項(xiàng)采集參量采用有效的同步手段，保障同步分析要求;并且，由于輸入被測(cè)電量在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中處于寬范圍動(dòng)態(tài)變化，要求電量測(cè)試系統(tǒng)能夠采用有效的無(wú)縫自動(dòng)換擋技術(shù)保障寬范圍高精度的測(cè)試;同時(shí)，直線電機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)控制，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試電磁環(huán)境更加復(fù)雜，必須采取有效手段提高電磁兼容性能。只要將這些相關(guān)關(guān)鍵注意事項(xiàng)考慮周全，選取合適的測(cè)量系統(tǒng)才能保障直線電機(jī)精準(zhǔn)測(cè)試，為產(chǎn)品質(zhì)量保障及提升提高可靠的數(shù)據(jù)支撐。

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