电磁制动电机动态制动力矩测试分析

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
W= n W 1 2π 0 ⇒ ∑ J ≈ 182 2 ∑ J ⋅ n0 2 60
2
图 2 电磁制动电机动态力矩测试结果
（2）
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 置型式来自百度文库验细则》，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 M ds ts =∑ J ⋅
2π n0 n0 ∑ J 。 ≈ 60 9.55
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。
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。
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。
中国 设备 Engineering 工程
hina C Plant
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） 摘要：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。 关键词：电磁制动电机；动态制动力矩；测试 中图分类号：TM359.9 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2016）12（下）-0075-03
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。
中国设备工程 2016.12 （下）
75
Research and Exploration 研究与探索·工艺与技术
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 πn M 制动功：W = 0 d （1） 60 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； M d 为制动电机额定制 动 力 矩，Nm； n0 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：
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