Измерение крутящего момента на электромобилях
Постепенное изменение концепции мобильности от двигателя внутреннего сгорания к электродвигателю оказало влияние и на технологию измерения крутящего момента в испытательных стендах.
По сравнению с классическими двигателями внутреннего сгорания системы электропривода имеют значительно более высокую удельную мощность благодаря своим меньшим размерам и меньшему весу. Тепловые потери электродвигателей снижены до 10 процентов, а более 90 процентов электрической энергии преобразуется в механическую энергию.
Кроме того, электроприводы в транспортных средствах работают на значительно более высоких скоростях вращения, поэтому измерение крутящего момента в стендах испытаний электродвигателей представляет собой довольно сложную задачу - вызов новым технологиям.
Более высокие скорости вращения и несколько интерфейсов
Датчик крутящего момента серии T11 от HBM установил новые стандарты с точки зрения номинальной скорости вращения еще в 2004 году. T11 долгое время считался эталонным датчиком для испытаний крутящего момента в сегменте автоспорта, датчик мог достигать скорости вращения до 30 000 об./мин. благодаря своей малой массе ротора и низкому моменту инерции массы. Но датчик постоянно совершенствовался и был заменен на серию T40 в 2016 году.
Наряду с увеличенной номинальной скоростью вращения до 45 000 об./мин., последнее поколение преобразователей крутящего момента НВМ оснащено интерфейсами EtherCAT и PROFINET; таким образом, они идеально подходят для динамических задач и их значительно проще интегрировать в системы автоматизации и управления более высокого уровня.
В дополнение к увеличенной скорости вращения динамическое поведение электроприводов предъявляет дополнительные жесткие требования к концепциям испытательных стендов. Соответственно, дальнейшее снижение массовых моментов инерции и веса занимает важное место в списке целей развития. Однако оптимизация электрических приводов предъявляет также дополнительные требования и к измерительным системам. Ввиду эффективности преобразования энергии в более чем 90% в отличие от двигателей внутреннего сгорания, к точности измерительного оборудования предъявляются очень высокие требования.
 |
| Серия T40 предлагает скорость вращения до 45 000 об./мин. и различные интерфейсы |
 |
| T12HP с улучшенными характеристиками точности и конфигурируемыми диапазонами измерений |
Новые задачи: точность и свободно конфигурируемые диапазоны измерений
Прецизионный датчик крутящего момента T12HP от НВМ справится с новыми вызовами для стендовых испытаний электроприводов. С максимально допустимой скоростью вращения до 22 000 об./мин эта серия выпускается с классом точности 0,02.
Высокая базовая точность данной серии преобразователей позволяет использовать функцию FlexRange™ во всем диапазоне измерений до 10 кН?м. Следовательно, пользователям не нужно переключаться между определенными диапазонами измерений, они могут выбирать между свободно выбираемыми диапазонами измерений.
В целом тенденция к повышению устойчивости развития и улучшению экологического состояния повлияют на дальнейшее развитие концепции электронных приводов. Датчики крутящего момента на основе тензометрической технологии продолжат играть большую роль в будущем и станут неотъемлемой частью процесса оптимизации компонентов машин и транспортных средств.
Концепция целостного измерения
Процесс оптимизации направлен на получение и анализ не только механической величины крутящего момента, но также многих других механических и электрических величин при разработке электрифицированных приводов. Именно в этом и заключается система eDrive компании HBM для тестирования электрических инверторов и машин: она получает физические сигналы (например, крутящий момент), электрические сигналы (ток и напряжение) и сигналы цифровой шины (CAN) одновременно, что позволяет рассчитывать и анализировать данные в реальном времени. Система eDrive представляет собой целостную систему от одного поставщика, которая позволяет анализировать характеристики трансмиссии и ее потерь с высочайшей точностью.
Упоминаемое в статье оборудование НВМ для измерений крутящего момента:
 |
T12HP: измерение крутящего момента с наивысшей точностью
Основные характеристики:
Основные преимущества датчика крутящего момента T12HP:
Превосходная базовая точность T12HP обеспечивает высокоточные значения во всем диапазоне измерений. Благодаря уникальной технологии FlexRange™, только датчики серии T12HP гарантируют высокоточные результаты измерений во всем измерительном диапазоне датчика, без необходимости переключения диапазонов как, например, в датчиках с двойным диапазоном.
Бесконтактный датчик T12HP сочетает в себе возможности цифровой обработки сигнала с высокой точностью усилителя на несущей частоте без потери точности и качества получаемых результатов измерений. Конфигурирование датчика осуществляется с помощью интуитивно понятного предустановленного программного обеспечения T12HP Assistant и шины CAN.
Вы можете интегрировать датчик T12HP в самые современные испытательные стенды с помощью интерфейсных модулей TIM-EC для EtherCAT и TIM-PN для PROFINET.
 |
T40HS: цифровой датчик крутящего момента для высокоскоростных задач
Датчик серии T40HS для измерения крутящего момента силы в высокодинамичных задачах для скоростей вращения до 45000 оборотов в минуту.
T40HS – компактный датчик фланцевого типа с высокой жесткостью на кручение и точностью измерений, благодаря чему обеспечивает минимальную погрешность измерений при высокоскоростных испытаниях.
T40HS – экономически выгодное решение. Для установки датчика не требуются дополнительные подшипники, что сокращает текущие расходы на его техническое обслуживание. Компактная конструкция нового T40HS экономит пространство: датчик легко интегрировать с испытательным стендом, благодаря чему не потребуются дополнительные затраты на доработку стенда.
Измерительное тело датчика, выполненное из титана, обеспечивает малый момент инерции, что, в свою очередь, снижает динамический крутящий момент при ускорениях. Еще одним преимуществом титанового корпуса является относительно малый вес T40HS, что уменьшает нагрузку на подшипники привода машины и увеличивает срок ее службы.
T40HS незаменим при испытаниях высокоскоростных редукторов, энергетических установок, турбин, трансмиссий, а также мониторинге эффективности силовых установок.
Минимизируйте погрешность измерений крутящего момента силы в высокодинамичных задачах с новым датчиком T40HS от НВМ:
 |
Интерфейсный модульTIM-EC
Интерфейсный модуль TIM-EC – больше, чем просто высокоточный модуль ввода / вывода для датчиков крутящего момента. Он оснащен множеством специализированных функций для совершенствования и оптимизации измерений крутящего момента.
Технические характеристики:
При минимальной групповой задержке передачи цифрового сигнала и максимальным входным разрешением в 25 бит TIM-EC обеспечивает высокопроизводительное подключение датчиков крутящего момента и систем на базе EtherCAT. Вы получаете новые возможности осуществлять высокоточный контроль и анализ серий измерений, особенно в высокодинамичных испытаниях. Помимо этого, в целях диагностики и параметризации возможна двусторонняя коммуникация на базе EtherCAT напрямую с датчиком и вплоть до электроники ротора и статора.
TIM-EC обладает модульной архитектурой, благодаря чему модули можно легко адаптировать под изменяющиеся требования / задачи при проведении стендовых испытаний.
Линеаризация характеристик кривой датчика с модулем TIM-EC
Встроенная аппроксимация координат (узлов) решетки для линеаризации характеристик кривой позволяет оптимизировать подключение датчика крутящего момента и интерфейсного модуля. Благодаря возможности управления с помощью веб-сервера и шины EtherCAT пользователи получают исчерпывающую информацию о состоянии измерительной цепи в любой момент времени.
 |
Работа с одновременным использованием различных технологий промышленного Ethernet
Возможности модуля TIM-EC находятся в постоянном функциональном развитии. Например, с помощью новой разработки – интерфейсного модуля TIM-PN – появилась возможность подключить цифровой датчик крутящего момента к промышленным сетям на основе стандарта PROFINET, поддерживающего работу в режиме реального времени (RT Class 1 и RT Class 3).
С помощью модуля TIM-PN можно работать одновременно с различными коммуникационными интерфейсами. Модуль TIM-PN с PROFINET в режиме реального времени можно подключить к модулю EtherCAT серии TIM-EC. Таким образом, у пользователей появилась возможность работать со всеми типами сигналов, поступающими от датчика крутящего момента в промышленные системы на основе технологий EtherCAT и PROFINET в режиме реального времени без потери производительности.
Недавно в модуль была добавлена функция внутренней связи, которая называется коммуникация TIM-to-TIM. Применение модуля TIM-EC с датчиком крутящего момента T40B может стать решающим фактором в оптимизации производственной мощности датчиков крутящего момента, даже при работе в высокоавтоматизированных или высокодинамичных испытательных стендах.
По материалам публикаций компании НВМ
КонтроллВахенд а Техника (КВТ) 2019
