Att mäta den faktiska effekten av en elmotor på ett testbänk
Effekten som anges på en motorspecifikation eller en elscooters specifikation är sällan den faktiska effekten som uppnås. Den kan vara en toppeffekt under några sekunder, en elektrisk effekt och inte en mekanisk effekt, eller ett värde som används för marknadsföring. Det enda sättet att veta vad en motor faktiskt gör är att mäta den. Det är här motorbromsbänken kommer in, och det är det verktyg vi använder för att optimera våra drivlinor.
Det viktigaste
- Den mekaniska effekten beräknas utifrån vridmomentet och rotationshastigheten, vilka mäts samtidigt.
- Den elektriska effekten beräknas utifrån batteriets spänning och ström.
- Förhållandet mellan de två värdena ger effektiviteten för motor- och styrenhetskedjan.
- En mätning får bara mening om den åtföljs av en tidsangivelse: den effekt som uppnås under en minut är inte samma som den som uppnås under fem sekunder.
Vad mäter en testbänk?
En provningsbänk används för att belasta motorn med en justerbar motvikt, en broms eller en andra motor som skapar motstånd, och för att kontinuerligt mäta:
- vridmomentet, med en sensor placerad mellan motorn och lasten;
- varvtalet, med en hastighetssensor;
- Spänningen och strömmen vid ingången till styrenheten, batterisidan;
- **Temperaturen** på motorn och styrenheten.
Beräkningen av effekten
Den mekaniska effekten är produkten av vridmomentet och rotationshastigheten, uttryckt i radianer per sekund. I praktiken: effekt i watt = vridmoment i newton-meter × hastighet i varv per minut × 2π ÷ 60. En motor som levererar 10 N·m vid 3000 varv per minut utvecklar därmed ungefär 3140 W.
Den elektriska effekten är produkten av spänningen och batteriets ström. Den är alltid högre än den mekaniska effekten: skillnaden omvandlas till värme i motorn och styrenheten. Förhållandet mellan de två är kedjans verkningsgrad. Vår guide om motoruppvärmning förklarar var dessa förluster kommer ifrån.
Kurvorna som ska återskapas
- Vridmomentkurvan som funktion av hastighet: den är relativt konstant upp till en viss hastighet, men minskar sedan när batterispänningen inte längre räcker. Fältavmagnetisering (défluxage) möjliggör att man kan skjuta upp denna gräns.
- Effektkurvan, som följer av detta.
- Effektivitetskurvan, som visar vilka områden av vridmoment och hastighet där motorn fungerar bäst.
- Uppvärmningstiden, som bestämmer vilken effekt man kan hålla under en längre tid.
Maximal effekt och kontinuerlig effekt
En motor kan leverera mycket kraft under några sekunder, men måste sedan minska effekten för att inte överhettas. En ärlig specifikation anger både maximal effekt och kontinuerlig effekt, tillsammans med deras respektive varaktighet. På ett testbänk mäts först den maximala effekten, och sedan hålls en konstant belastning tills temperaturen stabiliseras för att bestämma den kontinuerliga effekten.
Varför sparar testbänken tid?
På en testbänk är förutsättningarna reproducerbara: samma belastning, samma starttemperatur, samma inställningar. Man kan justera styrenheten, jämföra två motorer, verifiera motorns parameterdetektering eller söka efter orsaken till ett ryck, utan att riskera maskinen eller föraren. Se vår guide om motordetektering.
Vad Rage gör:
Vi validerar våra drivlinor på testbänk och på bana, med registrering av data. För en tillverkare, en skola eller ett laboratorium erbjuder vårt forsknings- och utvecklingsavdelning dessa tester och tillhandahåller styrenheterna och telemetrin för en testbänk. Se även vår sida om ingenjörshögskolor och forskning.
Tips för verkstaden.
När du jämför två motorer, fråga alltid vad effektangivelsen refererar till: är det mekanisk eller elektrisk effekt, maximal eller kontinuerlig effekt, vid vilken spänning och under hur lång tid. Utan dessa preciseringar kan man inte jämföra två effektangivelser.
För en allmän metod för ett projekt, se vår guide om hur man elektrifierar en maskin, var ska man börja.
Vanliga frågor
Kan man mäta effekten på en elscooter utan en effektmätare?
Man kan uppskatta den elektriska effekten baserat på spänningen och strömmen som visas av styrenheten, eller effekten vid hjulen genom att mäta accelerationen. Dessa uppskattningar är dock mindre precisa än en mätning som utförs i ett testlaboratorium.
Varför är den uppmätta effekten lägre än den angivna effekten?
Ofta beror det på att det angivna värdet är en toppeffekt, eller en elektrisk effekt som inkluderar förluster. Ett batteri som är halvfullt ger också mindre effekt än ett fulladdat batteri.
Vad är ett motors verkningsgrad?
Det är förhållandet mellan den mekaniska kraften som genereras och den elektriska kraften som förbrukas. Resten omvandlas till värme i motorn och styrenheten.
Kan ni testa en motor åt oss?
För ett professionellt eller skolprojekt, ja: presentera ditt projekt för vår ingenjörsavdelning.