使用最高效率点测定电动自行车用直流电机实际功率的方法

摘要

本发明提供了一种使用最高效率点测定电动自行车用直流电机实际功率的方法。本发明所述方法，可以在不被告知电机功率的情况下，通过测量一条电机的“效率-输出功率”曲线，使用作图法，在曲线上寻找到电机的最高效率点，利用设计者必然把电机的实际额定功率点设计成效率最高点的特点的原理，测定出电动自行车用直流电机的实际功率。本发明提供的测试方法可以有效的解决电动自行车用直流电机“以大标小”虚标后，无法认定的问题。让国家电动自行车整车标准中，电机功率不得大于一定功率的规定，成为可以考核的指标。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机实际功率的测定方法，具体是一种使用最高效率点测 定电动自行车用直流电机的实际功率的方法。

背景技术

电动自行车标准GB17761-1999规定，电动自行车用直流电机功率不大于 240W，目前使用的电机均标明额定功率为350W，实际上为了让电动自行车跑 的更快，载的越多，电机功率越做越大，但铭牌上的功率仅标明450W。大量 存在“以大标小”的现象。类似公路上跑运输的卡车，明明是载20吨的，行驶 证上却标明8吨。

目前，国内外所有电机的测试方法，测试时，都是先看电机铭牌上的功率， 然后使用各种测功机逐步加载到电机额定功率，在额定功率下，读取输入的电 功率参数(电压、电流、功率、功率因素)，同时读取输出的机械功率(转矩、 转速)，再根据输出功率和输入功率的比计算出电机的效率。这种方法实际上是 对铭牌数据的验证。如果电机功率达不到铭牌表明的，电机就会转不动，所以 这种传统测试方法可以测出电机“以小标大”，但不能测出电机“以大标小”。

研究电机电磁设计发现，为了让电机运转省电，电功率转化成机械功率时 效率尽可能高，设计者必然把电机的实际额定功率点设计成效率最高点。从这 点启发，通过测定电机的最高效率点，就可以确定电机的真实的额定功率。

发明内容

本发明的目的是在不知道一台电机真实额定功率的情况下，采用与传统电 机测试相同的测试仪器，相逆的测试思路，来测定它的实际额定功率。

本发明所述的使用最高效率点测定电动自行车用直流电机实际功率的方法 包括以下步骤：

(1)使用磁滞测功机控制仪对待测电机进行加载，由直流电参数仪逐点记 录输入电参数，包括电压U、电流I、输入功率P_输入，同步记录电机的输出机 械参数，包括转矩N、转速r、输出功率P_输出；

电动机效率：

(2)从空载逐步加载，一直到电机堵转，测取多个点的参数，使用计算机 做出一条“效率-输出功率”曲线；

(3)取所述曲线的最高效率点下降3％～25％作一水平线，所述水平线与 “效率-输出功率”曲线有两个交点，求得交点的横坐标P_输出1和P_输出2；

(4)求P_输出1和P_输出2的算术平均值Pn，作为测得的电机实际额定功率。

具体的，步骤(2)中一般测取40～50个点的参数用于制作“效率-输出功 率”曲线。

按照本发明提供的测试方法，可以有效的解决电动自行车用直流电机“以 大标小”虚标后，无法认定的问题。让国家电动自行车整车标准中，电机功率 不得大于一定功率的规定，成为可以考核的指标。

附图说明

图1是电机电气接线及机械连接图。

图2是电机测试的“效率-输出功率”曲线。

具体实施方式

本发明在不知道一台电机真实额定功率的情况下，采用与传统电机测试相 同的测试仪器，相逆的测试思路。先测取电机的一条完整的“效率-输出功率” 曲线，使用作图法，找出曲线上的最高效率点，并求出对应的输出功率，把找 到的这个功率点作为电机的额定功率。再进行额定功率输入电参数(电压、电 流、功率、功率因数)，输出的机械参数(转矩、转速)的测试。

本发明的理论依据是，(1)电机的“效率-输出功率”曲线必然是一条凸型 且左右基本对称的曲线。(2)电机电磁设计中，必须把电机的最高效率点设计 成电机实际使用中主要负载、额定负载点，才能让电机运行最稳定、温升适宜、 最经济。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的具体测定方法如下：

(1)按照图1连接好测试设备和未知实际额定功率的电动自行车用直流电 机(或者虚标额定功率的电机)。

(2)使用磁滞测功机控制仪对电机进行加载，由直流电参数仪逐点记录输 入电参数(电压U、电流I、输入功率P_输入)，每点同步记录电机的输出机械参 数(转矩N、转速r、输出功率P_输出)。

电动机输入功率:P_输入＝U·I

电动机输出功率:

电动机效率：

(3)从空载(零负载)逐步加载，一直到电机堵转，测取40～50个点， 使用计算机做出一条完整的“效率-输出功率”曲线，如图2。

(4)由于电机的测试离散性较大，实际测试中，“效率-输出功率”曲线的 顶部最高效率点是一个较平的园弧，具体对应的P_输出并不好找。故取最高效率 点下降3％～25％(实施例中取10％)作一水平线，求“效率-输出功率”曲线 与水平线的两个交点的横坐标，对应横轴上的功率点P_输出1和P_输出2。

(5)求P_输出1和P_输出2的算术平均值Pn，作为测定该直流电机实际额定功 率。

以下为一个具体实施例。

测试一台最常见的铭牌标明功率为350W，电压为直流48V，转速为330 r/min，转矩为13N.m的电动自行车用直流无刷电机。

所使用仪器的量程及精度如下：

(1)ZTV-1型直流单相电参数表

电压量程:50V，精度：0.25％×读数+0.25％×量程

电流量程:50A，精度：0.25％×读数+0.25％×量程

(2)ZC50型磁滞测功机系统

转矩量程:50N.m，最大运行功率3000W，精度：0.5％

转速量程:≤3000r/min，精度：0.2％

(3)直流稳压电源

电压输出量程：0-50V，波形畸变率≤6％。

具体实施步骤：

(1)机械安装，由于电动自行车用直流无刷电机为外转子电机，安装 在测功机上时，需要通过一个过渡装置，把电机外壳的转动，连接到磁滞测功 机的轴上，如图1所示。

(2)电气连接，输入部分由直流稳压电源连接直流单相电参数仪，再 连接被测电机(实际连接电机控制器)输出部分，磁滞测功机内部的转矩、转 速直接通过信号线连接到转矩转速测试仪。

(3)使用磁滞测功机控制仪对电机进行加载，在保持直流电压48V不 变的情况下，增大磁滞测功机控制仪的励磁电流，观察转矩转速测试仪上的输 出功率显示，从零逐步增大，增大到1100W时，电机转不动了，发生堵转。

(4)以上过程，一般功率每增加20W，测取一个点，共测得40～50 点，每个点的数据包括，输入电参数(电压U、电流I、输入功率P_输入)，输出 机械参数(转矩N、转速r、输出功率P_输出)，以及计算出的每点效率η。

(5)绘制横坐标为输出功率P_输出，纵坐标为效率的“效率-输出功率” 曲线，如图2。可以初步看出，电机最高效率约为84％，对应的功率约为800W。

(6)取最高效率点下降10％，约74％作一水平线，求得“效率-输出功 率”曲线与水平线的两个交点的横坐标P_输出1和P_输出2。实测中发现P_输出1＝761W， P_输出2＝845W。

(7)求P_输出1和P_输出2的算术平均值Pn为803W。由以上测试，可以确 定该电机的实际额定功率为803W。