电磁制动电机动态制动力矩测试分析

巩锐

（江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院，江苏 无锡 214174）

电磁制动电机动态制动力矩测试分析

巩锐

（江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院，江苏 无锡 214174）

动态制动力矩是电磁制动电机的重要性能，为开展电磁制动电机安全评价，需要对其动态制动力矩进行测试。本文给出电磁制动电机动态制动力矩的测试方法，以实例验证了测试方法有效性。

电磁制动电机；动态制动力矩；测试

制动电机的结构型式主要有电磁制动三相异步电动机（简称电磁制动电机）和锥形转子三相异步电动机（简称锥形转子制动电机）两大类，其中锥形转子制动电机主要用作电动葫芦起升机构和运行机构的驱动电机；电磁制动电机由于可与减速器组合成“三合一”电机，因而被广泛应用于各种起重机的起升机构和运行机构。

1 制动电机动态制动力矩试验台

制动电机动态制动力矩试验台的整体结构如图1所示。制动电机动态制动力矩试验台包括底板（10），底板上通过紧固件间隔安装有支座（2），两个支座上分别通过轴承（7）支撑安装转轴（8），位于两个支座内侧的转轴上安装有可调节惯量盘（4），可调节惯量盘分为左半惯量盘与右半惯量盘，位于一端支座内侧的转轴上通过键（5）安装传动端盖（3），传动端盖上通过紧固件固定有左半惯量盘；位于另一端支座内侧的转轴套置有停放端盖（6），停放端通过紧固件与支座固定，停放端盖上通过紧固件固定有右半惯量盘；转轴的一端安装有与制动电机连接的联轴器（1），转轴的另一端安装有光电编码器（9）。在安装平台上放置试验台，安装平台上通过调节垫块安装制动电机，制动电机的前端盖处通过连接法兰与联轴器连接，连接法兰与联轴器通过螺栓紧固。

测试前首先将试验台通过螺栓安装在安装平台上，再将制动电机通过调节垫块安装在安装平上，并保证与试验台等中心高。制动电机前端盖安装连接法兰，通过螺栓将连接法兰与试验台的带法兰膜片联轴器连接，完成整个试验台安装。根据制动电机额定制动力矩大小和额定转速来计算测试所需要的总惯量，通过软件计算得到所需惯量轮的片数来调节试验台的总惯量。测试时先将制动电机通电，制动器松开，运行制动电机带动试验台达到额定转速后，制动电机与制动器同时断电，制动器衔铁与摩擦片接触产生制动力矩使制动电机停止转动。通过光电编码器记录各个时间段的速度与时间变化，由计算机计算其加速度大小并计算出制动力矩变化，绘制动态制动力矩曲线，得到该制动电机的最大制动力矩。

图1 制动电机动态制动力矩试验台

2 制动电机动态力矩测试原理

目前，基于减速度法的机械惯量模拟系统被广泛用于制动器的动态制动力矩测量，即通过测量转速、角速度等参数，结合理论推导，间接获取被测制动器的动态制动力矩。

本文采用间接法测量电磁制动电机的动态制动力矩，主要测试过程如下：在完成被测制动电机的安装后，输入制动电机参数，计算并配置转动惯量，启动制动电机至制动初转速后断电，与此同时制动器断电制动，制动电机在制动力矩的作用下近似匀减速运行直至停止。在此过程中，计算机采集制动电机转速信号，通过计算得到被测制动力矩的平均值。

2.1 试验转动惯量的计算

采用间接法测试制动电机的动态制动力矩时，一个关键的问题是如何计算并配置试验所需的转动惯量。

（1）计算许用单次制动功：

公式（1）中，W为制动电机的许用单次（对应制动时间为1s）制动功，J；dM为制动电机额定制动力矩，Nm；0n为制动初转速，r/min。

（2）计算被试制动器对应模拟转动惯量。由制动电机的许用单次制动功，计算确定出制动电机所需的模拟转动惯量，过程如下：公式（2）中，J∑为制动轴上模拟总转动惯量，kgm2。

根据TSG Q7014-2008《起重机械安全保护装置型式试验细则》，实际转动惯量允许在理论转动惯量上下浮动20%。

2.2 计算模型

间接测试制动电机动态制动力矩时，计算机需要实时采集制动减速过程中转速信息及对应的时间信息，然后基于减速度法计算出平均制动力矩。

（1）基于减速度法测量分段动态制动力矩。根据动量矩定理可得式中，Mds（单位为Nm）为实测动态制动力矩；ts（单位为s）为有效制动时间。试验过程中计算机等间隔采集旋转编码器得到的转速信号n0,n1, n2,…,ni-1,ni,i∈｛1,2,…,n｝* MERGEFORMAT及其对应的时间信号t0,t1, t2,…,ti-1,ti,i∈｛1,2,…,n｝，则各时间段的平均制动力矩为

（2）一次平均动态制动力矩计算。由动态制动力矩变化曲线确定有效制动时间ts，得到一次制动过程的平均制动力矩为位为Nm）为实测一次平均动态制动力矩。

3 测试实例

图2 电磁制动电机动态力矩测试结果

以某企业的DRE180S4BE20型电磁制动三相异步电动机为测试对象，测量其动态制动力矩，该电机主要参数如下：功率为11kW，转速为1470 r/min，电磁制动器静制动力矩150Nm。试验结果如图2所示。在额定转速下先后共测试6次，动态力矩值分别为：170.14、159.79、170.14、165.54、167.81、172.54，平均值为167.66Nm。

多次测量结果具有很好的重复性，表明该试验台能满足电磁制动电机的动态制动力矩测试需求。利用砝码法测得该制动电机的静态制动力矩值为185.62Nm，制动电机动态力矩为静态力矩值的0.903倍，与一般电力液压制动器动态和静态力矩比值接近，表明本试验台和测试方法具有较好的精度。

4 结语

利用制动电机动态制动力矩试验台对电磁制动电机动态制动力矩进行了测试，测试结果表明试验台测试精度符合要求。实际上，本制动电机动态制动力矩试验台能同时满足电磁制动电机、锥形转子电动机、旁磁制动电机等各种中小型制动器的动态制动力矩测试需求。

[1]TSG Q7014-2008 起重机械安全保护装置型式试验细则[S]. 特种设备安全技术规范, 2008.

[2]JB/T 6456-2010 YEJ系列(IP44)电磁制动三相异步电动机技术条件(机座号80～225)[S]. 中华人民共和国机械行业标准.

[3]顾旭波, 苏文胜, 百坚毅等. 基于减速度法的起重机械制动器动态制动力矩测试[J]. 起重运输机械，2014(6): 84-87.

TM359.9

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1671-0711（2016）12（下）-0075-03