电动轮椅电机测试实验报告二—模拟负载实验 本文关键词：实验，轮椅，负载，电机，模拟
电动轮椅电机测试实验报告二—模拟负载实验 本文简介：电动轮椅电机测试实验报告二——模拟负载实验一．实验概述通过改变磁粉测功机的励磁电流为电动轮椅电机施加可控的模拟负载，在本次实验中所施加的励磁电流分别为20A、40A、60A、80A、100A，通过不同的模拟负载，观察电动轮椅电机在配套控制器作用下转矩和功率负载特性曲线的变化情况。二.实验内容及分析1
电动轮椅电机测试实验报告二—模拟负载实验 本文内容：
电动轮椅电机测试实验报告二
——模拟负载实验
一．实验概述
通过改变磁粉测功机的励磁电流为电动轮椅电机施加可控的模拟负载，在本次实验中所施加的励磁电流分别为20A、40A、60A、80A、100A，通过不同的模拟负载，观察电动轮椅电机在配套控制器作用下转矩和功率负载特性曲线的变化情况。
二.
实验内容及分析
1、
实验1
实验步骤：电机朝某个方向全速转动，然后突然按下控制器开关按钮，使控制系统关闭，观察此时电机转速、转矩和功率变化，多做几次实验并记录数据和图像。
图1-图5所显示的曲线分别为励磁电流分别为20A、40A、60A、80A、100A时电机特性曲线，其中横坐标为转速，紫色曲线为转矩，粉色曲线为功率（下同）；图6-图10分别为励磁电流为20A、40A、60A、80A、100A时转矩和转速随时间的变化曲线；表1为采样数据；表2为电机在最大转矩点的数据；表3为电机在最大输出功率点的数据；表4为电机在最高效率点的数据。
图1
励磁电流为20A情况下的电机负载特性曲线
图2
励磁电流为40A情况下的电机负载特性曲线
图3
励磁电流为60A情况下的电机负载特性曲线
图4
励磁电流为80A情况下的电机负载特性曲线
图5
励磁电流为100A情况下的电机负载特性曲线
表1
电机实验数据
图6
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流20A）
图7
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流40A）
图8
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流60A）
图9
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流80A）
图10
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流100A）
表2
电机在最大转矩点的数据
表3
电机在最大输出功率点的数据
表4
电机在最高效率点的数据
曲线分析：
（1）通过曲线可以看出，在这五种负载情况下，通过手柄驱动电机朝某个方向全速转动至平稳时，打开软件进行测试，转矩和功率曲线骤然上升。当突然按下控制器开关按钮，使控制系统关闭时，转矩随着转速的减小以极小的斜率减小，功率随着转速的减小而呈线性减小。
（2）通过五种负载的纵向比较，发现随着电机模拟负载的增加，在最大转矩点和最大输出功率点上，电机的转矩和输出功率增大，而转速基本保持不变；在最高效率点上，电机的转速、转矩和输出功率基本不变。
2、
实验2
实验步骤：将手柄缓慢推至前进方向到电机开始转动，观察此时电机转速、转矩和功率变化，多做几次实验并记录数据和图像。
图11-图15所显示的曲线分别为励磁电流分别为20A、40A、60A、80A、100A时转速、转矩和功率等参数的变化；图16-图20分别为励磁电流为20A、40A、60A、80A、100A时转矩和转速随时间的变化曲线；表5为采样数据；表6为电机在最大转矩点的数据；表7为电机在最大输出功率点的数据；表8为电机在最高效率点的数据。
图11
励磁电流为20A情况下的电机负载特性曲线
图12
励磁电流为40A情况下的电机负载特性曲线
图13
励磁电流为60A情况下的电机负载特性曲线
图14
励磁电流为80A情况下的电机负载特性曲线
图15
励磁电流为100A情况下的电机负载特性曲线
表5
电机实验数据
图16
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流20A）
图17
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流40A）
图18
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流60A）
图19
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流80A）
图20
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流100A）
表6
电机在最大转矩点的数据
表7
电机在最大输出功率点的数据
表8
电机在最高效率点的数据
曲线分析：
（1）
通过曲线可看出，五种负载情况下，将手柄缓慢推至前进方向到电机开始转动，功率均为随着转速的增大而增大，转矩总体呈上升且阶段性平稳趋势；
（2）
纵向比较五种负载的特性曲线，由于每次实验推动手柄速度的存在差异，转速变化情况也存在差异，因而转速的变化略有不同。在最大转矩点、最高效率点、最大输出功率点上，随着电机模拟负载的增加，电机的转矩增大。
3、
实验3
实验步骤：通过手柄驱动电机朝某个方向全速转动，然后马上释放手柄，观察此时电机转速、转矩和功率变化，多做几次实验并记录数据和图像。
图21-图25所显示的曲线分别为励磁电流分别为20A、40A、60A、80A、100A时转速、转矩和功率等参数的变化；图26-图30分别为励磁电流为20A、40A、60A、80A、100A时转矩和转速随时间的变化曲线；表9为采样数据。表10为电机在最大转矩点的数据；表11为电机在最大输出功率点的数据；表12为电机在最高效率点的数据。
图21
励磁电流为20A情况下的电机负载特性曲线
图22
励磁电流为40A情况下的电机负载特性曲线
图23
励磁电流为60A情况下的电机负载特性曲线
图24
励磁电流为80A情况下的电机负载特性曲线
图25
励磁电流为100A情况下的电机负载特性曲线
表9
电机实验数据
图26
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流20A）
图27
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流40A）
图28
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流60A）
图29
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流80A）
图30
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流100A）
表10
电机在最大转矩点的数据
表11
电机在最大输出功率点的数据
表12
电机在最高效率点的数据
曲线分析：
（1）通过曲线可以看出，在这五种负载情况下，通过手柄驱动电机朝某个方向全速转动至平稳时，打开软件进行测试，转矩和功率曲线骤然上升。当突然释放手柄时，转矩随着转速的减小以极小的斜率减小，功率随着转速的减小而呈线性减小。
（2）通过五种负载的纵向比较，在最大转矩点和最大输出功率点上，随着励磁电流的增大（即电机负载的增加），电机的转矩和输出功率增大，而转速基本保持不变；在最高效率点上，电机的转速、转矩和输出功率基本不变。
4、
实验4
实验步骤：控制器上电时，将手柄推至最大位置在运动过程中依次切换档位，观察此时电机转速、转矩和功率变化，多做几次实验并记录数据和图像。具体操作步骤如下：
（1）
设置励磁电流为20A的情况下，控制器调至1档时手柄推到最大位置，维持一段时间不变后，从1档调至2档，此时手柄一直维持在最大位置，依次增加到5档；
（2）
在相同的负载情况下，手柄推到最大位置，维持一段时间不变后，将控制器从5档调至4档，此时手柄一直维持在最大位置，依次减少到1档；
（3）
依次改变励磁电流大小为40A、60A、80A、100A的负载情况，重复步骤（1）、（2），分析曲线特性。
图31和图32为励磁电流为20A时加档和减档操作所获得的电机负载特性曲线；图33和图34为励磁电流为40A时加档和减档操作所获得的电机负载特性曲线；图35和图36为励磁电流为60A时加档和减档操作所获得的电机负载特性曲线；图37和图38为励磁电流为80A时加档和减档操作所获得的电机负载特性曲线；图39和图40为励磁电流为100A时加档和减档操作所获得的电机负载特性曲线；图41-图45分别为加档时励磁电流为20A、40A、60A、80A、100A时的转矩和转速随时间的变化曲线；图46-图50分别为减档时励磁电流为20A、40A、60A、80A、100A时的转矩和转速随时间的变化曲线；表13和表17为加档和减档时对应的采样数据；表14-表16为加档情况下电机在最大转矩点、最大输出功率点、最高效率点的数据；表18-表20为减档情况下电机在最大转矩点、最大输出功率点、最高效率点的数据。
图31
励磁电流为20A情况下的电机负载特性曲线（1档-5档）
图32励磁电流为20A情况下的电机负载特性曲线（5档-1档）
图33
励磁电流为40A情况下的电机负载特性曲线（1档-5档）
图34
励磁电流为40A情况下的电机负载特性曲线（5档-1档）
图35
励磁电流为60A情况下的电机负载特性曲线（1档-5档）
图36
励磁电流为60A情况下的电机负载特性曲线（5档-1档）
图37
励磁电流为80A情况下的电机负载特性曲线（1档-5档）
图38
励磁电流为80A情况下的电机负载特性曲线（5档-1档）
图39
励磁电流为100A情况下的电机负载特性曲线（1档-5档）
图40
励磁电流为100A情况下的电机负载特性曲线（5档-1档）
表13
电机实验数据（1档-5档）
图41
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流20A/1档-5档）
图42
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流40A/1档-5档）
图43
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流60A/1档-5档）
图44
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流80A/1档-5档）
图45
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流100A/1档-5档）
表14
电机在最大转矩点的数据（1档-5档）
表15
电机在最大输出功率点的数据（1档-5档）
表16
电机在最高效率点的数据（1档-5档）
表17
电机实验数据（5档-1档）
图46
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流20A/5档-1档）
图47
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流40A/5档-1档）
图48
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流60A/5档-1档）
图49
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流80A/5档-1档）
图50
电机转矩与转速随时间变化的特性曲线（励磁电流100A/5档-1档）
表18
电机在最大转矩点的数据（5档-1档）
表19
电机在最大输出功率点的数据（5档-1档）
表20
电机在最高效率点的数据（5档-1档）
曲线分析：
（1）档位由1档升为5档的情况下，由于一开始在控制器1档时，先让电机全速运转至稳定，再打开软件进行测试，所以一开始转矩和功率的曲线骤然上升，依次增加档位时功率呈线性上升，且在切换档位的瞬时有微小波动；
（2）档位由5档降为1档的情况下，由于一开始在控制器5档时，先让电机全速运转至稳定，再打开软件进行测试，所以一开始在转速最大的情况下转矩和功率的曲线骤然上升，依次降低档位时功率呈线性下降（转速减小），且在切换档位的瞬时有微小波动；
（3）纵向比较五种负载的特性曲线，在最大转矩点和最大输出功率点上，转矩随着励磁电流的增大（即电机负载的增加）而增大；在最高效率点上，转速、转矩和输出功率基本不变。