КонтроллВахенд а Техника (КВТ) ОЮ
Эксклюзивный представитель
Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Германия
Филиал в г.Москве
+7 (495) 226-64-31
+7 (499) 226-64-32


Новейшие технологии измерения крутящего момента от НВМ для электродвигателей

Новейшие технологии  измерения крутящего момента от НВМ для электродвигателей 04.06.2019

Новейшие технологии измерения крутящего момента от НВМ для электродвигателей

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.

tor_T40HS_720x480px.jpg
Серия T40 предлагает скорость вращения до 45 000 об./мин. и различные интерфейсы


tor_T12HP_720x480px.jpg
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:

tor_t12hp_stempel_teaser.jpg

T12HP: измерение крутящего момента с наивысшей точностью

Основные характеристики:

  • Ном. крутящий момент 100 Н·м, 200 Н·м, 500 Н·м, 1 кН·м, 2 кН·м, 3 кН·м, 5 кН·м и 10 кН·м
  • Ном. скорость вращения от 10 000 об./мин. до 18 000 об./мин.
  • Широкий диапазон измеряемых частот до 6 кГц (-3 дБ)
  • Высокая скорость передачи измеряемого сигнала 4800 изм. ед./с
  • Высокое разрешение: 19 бит (интегральный метод)
  • Функции контроля
  • Отличная температурная характеристика TC0 (термостабилизация) при 0,005 %/10 K
  • Мин. нелинейность, включая гистерезис 0,007 %
  • Дополнительные опции

Основные преимущества датчика крутящего момента T12HP:

  • Улучшенная температурная стабильность
  • Улучшенные характеристики нелинейности и гистерезиса
  • Диапазон ном. температур до 70°C
  • Более надежная конструкция, благодаря алюминиевым элементам статора
  • Низкие паразитные нагрузки

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.

tor_t40hs_002.jpg

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:

  • Высокая жесткость на кручение
  • Класс точности 0,05
  • Высокая скорость вращения до 45 000 об/мин
  • Широкий диапазон измерительных частот до 6 кГц (-3 дБ)
  • Цифровая система дистанционного измерения
  • Компактный дизайн
  • Малый вес ротора, благодаря титановому измерительному элементу
  • Малый массовый момент инерции
tor_TIMec_800x600.jpg

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:

  • Интерфейсный модуль EtherCAT, работающий в реальном масштабе времени
  • Выходной сигнал крутящего момента, скорости, угла поворота и быстродействия
  • Высокоя динамичность (до 20 кГц)
  • Разрешающая способность по входу
  • до ±25 Бит
  • Небольшое время запаздывания
  • Функции диагностики
  • Встроенный веб-сервер
  • Гибкость в использовании
  • Модульность конфигурации, расширяемость

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.

csm_TIMec_T40_en_01_eci_f23261f75e.jpg

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

www.kwt.ru


Возврат к списку