لماذا يؤدي التعزيز المكهرب إلى تغيير اختبار المحركات
تعد الشواحن التوربينية الكهربائية والمعززات الإلكترونية من بين تطبيقات المحركات الأكثر تطلبًا في هندسة السيارات. يجب عليهم تسريع الدوارات من حالة التوقف التام إلى 100000-200000 دورة في الدقيقة في أقل من 300 ميلي ثانية, يتحمل درجات حرارة جانب العادم التي تتجاوز 900 درجة مئوية على مقربة, والبقاء على قيد الحياة لعقود من التعب الدوري دون الحاجة إلى الصيانة. بروتوكولات اختبار المحركات القياسية - المصممة لمحركات الجر التي تعمل بسرعة 5000-20000 دورة في الدقيقة - غير كافية. مناضد اختبار مخصصة عالية السرعة مع دعم محامل مصمم خصيصًا لهذا الغرض, تركيبات التحميل الديناميكي الهوائي, ويلزم الحصول على البيانات من فئة الميكروثانية لتأهيل هذه المكونات قبل دخولها مرحلة الإنتاج المتسلسل.
أدى التوجه نحو تصميمات هجينة خفيفة بقدرة 48 فولت ومحركات هجينة بالكامل بقدرة 400-800 فولت إلى تسريع اعتماد التعزيز الكهربائي في سيارات الركاب, المركبات التجارية, ومعدات الطرق الوعرة. تعمل المعززات الإلكترونية على التخلص من تأخر التوربو عند سرعات المحرك المنخفضة, بينما تعمل الشواحن التوربينية المدعومة كهربائيًا على استعادة المحتوى الحراري للعادم لتشغيل مولد وفي نفس الوقت تقوم بتخزين عجلة الضاغط مسبقًا. يفرض كلا التكوينين متطلبات كهربائية وميكانيكية شديدة على محرك BLDC أو PMSM المدمج - وهي متطلبات لا يمكن التحقق من صحتها في منصات اختبار المحركات التقليدية.
تشريح محرك E-Turbo وE-Booster
- بناء الدوار: تحافظ الأكمام المصنوعة من ألياف الكربون أو التيتانيوم عالية الجودة على مغناطيسات أرضية نادرة ضد أحمال الطرد المركزي عند 200,000 دورة في الدقيقة. يتم قياس مدى تحمل عدم توازن الجزء الدوار بالميكروجرام · المليمتر.
- نظام تحمل: تستخدم معظم المعززات الإلكترونية محامل هوائية من رقائق معدنية أو محامل كروية سيراميكية هجينة; غالبًا ما تستخدم التوربينات الإلكترونية محامل زيتية ذات حلقة عائمة مشتركة مع عمود الشاحن التوربيني. يحتوي كل نوع من أنواع المحامل على آليات خسارة ومتطلبات اختبار مميزة.
- طوبولوجيا المحرك: يهيمن PMSM السطحي ذو اللفات المركزة على الاكتناز والكفاءة بالسرعة المقدرة. توفر اللفات ذات 6 مراحل المتسامحة مع الأخطاء التكرار في التصاميم المشتقة من الطيران.
- البيئة الحرارية: يجب أن تظل درجات حرارة النقاط الساخنة المتعرجة أقل من 200 درجة مئوية بينما يعمل غلاف التوربين المجاور عند درجة حرارة 800-950 درجة مئوية. تعد طبقات العزل الحراري وقنوات التبريد النشطة من ميزات التصميم التي تم التحقق منها على طاولة الاختبار.
- تكامل إلكترونيات الطاقة: غالبًا ما يتم تعبئة العاكس مع المحرك, تتطلب اختبارًا كهربائيًا وحراريًا متزامنًا لنظام القيادة.
عناصر الاختبار الأساسية
1. السرعة القصوى والتحمل السرعة الزائدة
يجب أن تقوم منصة الاختبار بتدوير مجموعة الدوار للوصول إلى السرعة القصوى المقدرة - عادةً 100000 - 200000 دورة في الدقيقة للمعززات الإلكترونية - ثم تطبيق هامش محدد للسرعة الزائدة, عادة +10-15% لكل مواصفات OEM, لمدة 30-60 ثانية. تتم مراقبة نمو العضو الدوار وأي اتصال بقفص المحمل باستخدام مستشعرات الإزاحة المحورية والقطرية.
المقاييس الرئيسية: أقصى سرعة مستمرة, هامش البقاء على قيد الحياة السرعة الزائدة, النمو المحوري للدوار عند درجة حرارة الذروة, تحمل ارتفاع درجة الحرارة مقابل السرعة.
2. التسارع والاستجابة العابرة
يتم تحديد التعزيزات الإلكترونية لأنها تستجيب تحت 300 آنسة. يقيس مقعد الاختبار وقت الاستجابة للخطوة من السرعة صفر إلى السرعة 90% من سرعة الهدف, الذروة الحالية أثناء التسارع, وتموج عزم الدوران أثناء المنحدر. تُفضل مقاييس قوة التيار المتردد المتجددة لأنها يمكن أن تطبق منحنى حمل ديناميكي هوائي قابل للبرمجة والذي يكرر مقاومة عجلة الضاغط عند كل نقطة سرعة.
المقاييس الرئيسية: 0-90% سرعة الوقت, ذروة التدفق الحالي, نسبة تجاوز السرعة, سعة تموج عزم الدوران أثناء المنحدر.
3. رسم خرائط الكفاءة الحركية
لكل اللجنة الكهروتقنية الدولية 60034-2-1, يتم فصل الخسائر إلى خسارة النحاس, فقدان الحديد, الاحتكاك الميكانيكي, وفقدان الحمل طائشة. بسرعة فائقة, يهيمن الاحتكاك الميكانيكي الناتج عن المحامل وانحراف القذيفه بفعل الهواء من سطح الدوار - غالبًا ما يمثل 30-40% من إجمالي الخسارة عند سرعة الذروة. يتم تسجيل خرائط الكفاءة عبر غلاف التشغيل ذو السرعة الكاملة وعزم الدوران, بما في ذلك نقاط التحميل الجزئي التي تمثل دورات الطلب الفعلية على تعزيز المحرك.
المقاييس الرئيسية: كفاءة الذروة, الكفاءة في نقاط التشغيل القياسية, كسور مكون الخسارة الفردية بالنسبة المئوية.
4. التوصيف الحراري
يتم قياس ارتفاع درجة حرارة اللف تحت الحمل المقدر المستمر, مع منضدة الاختبار التي تتحكم في معدل تدفق سائل التبريد ودرجة حرارة المدخل لإعادة إنتاج ظروف الحدود الحرارية للمركبة. يتم استخراج المقاومة الحرارية من اللف إلى سائل التبريد ومقارنتها بأهداف التصميم. يعد تحديد النقاط الساخنة باستخدام المزدوجات الحرارية الموزعة أو أجهزة استشعار الألياف الضوئية أمرًا قياسيًا لمحركات التوربو الإلكترونية نظرًا لهندستها المغلقة.
المقاييس الرئيسية: لف درجة حرارة النقطة الساخنة عند الحمل المقدر, المقاومة الحرارية لف إلى المبرد, الوقت لحالة الاستقرار الحراري, تحمل التدرج في درجة الحرارة عبر نطاق السرعة.
5. موازنة الدوار وتوقيع الاهتزاز
ايزو 1940-1 تعتبر الدرجة G0.4 أو أفضل منها نموذجية بالنسبة للدوارات المعززة الإلكترونية. يقيس مقعد الاختبار أطياف الاهتزاز في جميع سرعات التشغيل المستهدفة لتحديد الرنين, نقاط العبور الحرجة, وترددات الضوضاء المولدة. تحدد مخططات كامبل سعة الاهتزاز مقابل السرعة, ويتم وضع علامة على أي تردد رنين ضمن نطاق التشغيل لإعادة تصميم الدوار.
المقاييس الرئيسية: عدم التوازن المتبقي في g·mm, سعة الاهتزاز عند السرعات الحرجة, تحمل أرضية الضوضاء بالديسيبل, تحديد الرنين بمخطط كامبل.
6. تخفيف BLDC والتفاعل العاكس
في 150,000 دورة في الدقيقة, يصل التردد الكهربائي الأساسي إلى 5000-15000 هرتز اعتمادًا على عدد الأقطاب. يميز مقعد الاختبار التوافقيات الحالية, طفرات الجهد الناجمة عن التبديل, والتداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن مجموعة المحرك العاكس. يتم إجراء اختبار التوافق المسبق لـ EMC في خلايا اختبار محمية وفقًا لـ CISPR 25 متطلبات الأنظمة الكهربائية للسيارات.
المقاييس الرئيسية: THD الحالي لكل مرحلة, dV/dt في أطراف المحرك, طيف الانبعاثات المشعة, أجريت الانبعاثات أدناه 30 ميغاهيرتز.
7. اختبار التحمل والتعب
يتم إعادة تشغيل دورة العمل التمثيلية - عادةً الآلاف من أحداث التعزيز التي تكرر القيادة في المناطق الحضرية والطرق السريعة - في شكل متسارع. يقوم منضدة الاختبار بتسجيل سرعة الدوار, درجة حرارة اللف, وتحمل الاهتزاز بشكل مستمر. تتضمن أوضاع الفشل تحمل التعب, تدهور العزل المتعرج من الدراجات الحرارية, وإزالة المغناطيسية الدائمة للمغناطيس من الرحلات المتكررة ذات درجات الحرارة العالية.
المقاييس الرئيسية: إجمالي ساعات التشغيل حتى الفشل الأول, اتجاه مقاومة العزل على مدى الحياة, تحول توقيع الاهتزاز كمؤشر فشل المحمل المبكر, نسبة إزالة المغناطيسية بعد التدوير الحراري.
تكوين مقعد الاختبار لتطبيقات E-Turbo وE-Booster
لا يمكن لمواقف اختبار المحركات القياسية استيعاب التشغيل فائق السرعة بدون أجهزة متخصصة. تتضمن متطلبات المقعد الرئيسية دعمًا شديد الصلابة للمغزل مع جريان نصف قطري دون الميكرون, توربينات التحميل الديناميكي الهوائي أو بنوك الأحمال الكهربائية القابلة للبرمجة والتي تمت معايرتها وفقًا لخرائط الضاغط الفعلية, محولات عزم الدوران فائقة السرعة تم تصنيفها على أنها 200,000 دورة في الدقيقة, وأخذ عينات من البيانات ذات النطاق الترددي العالي في 1 ميغاهيرتز أو أعلى لالتقاط الأحداث العابرة. يجب أن يستوعب المقعد نظام المحمل الفعلي للجهاز قيد الاختبار بدلاً من استبدال المحمل العام, نظرًا لأن خسائر التحمل والسلوك الحراري خاصان بالجهاز.
ماذا يعني هذا لاختيار مقعد الاختبار
يواجه المهندسون الذين يبحثون عن حلول اختبار التوربو الإلكتروني أو المعزز الإلكتروني مجالًا ضيقًا من الموردين المؤهلين. يجب أن يتم تصميم المقعد حول نطاق السرعة المحدد, مستوى الطاقة, ونوع تحمل الجهاز. نادراً ما تكون منصات اختبار المحركات الجاهزة كافية. يغطي التخصيص عادةً أدوات المغزل, محاكاة الحمل الديناميكي الهوائي, قياس عزم الدوران عالي السرعة, والتحكم في حالة الحدود الحرارية. إذا كان فريقك يقوم بتطوير أو تأهيل مجموعة محرك شاحن توربيني كهربائي أو محرك معزز إلكتروني, يتمتع فريقنا الهندسي بالخبرة في تكوين أنظمة التحقق عالية السرعة لهذه التطبيقات. اتصل بنا لمناقشة سرعتك المحددة, حمولة, ومتطلبات دورة الاختبار.
تحدث إلى مهندس
بحاجة إلى مساعدة في اختيار معدات الاختبار?
أخبرنا بنوع المحرك الخاص بك, نطاق الطاقة ومتطلبات الاختبار - سنوصي بتكوين مقعد الاختبار الصحيح بداخله 24 ساعات.
