서보 모터 테스트를 건너뛸 수 없는 이유
공장 무작위 검사를 통과한 서보 모터는 현장에서 여전히 실패할 수 있습니다. 즉, 무작위 검사가 전체 작동 범위를 거의 복제하지 않기 때문입니다.. 적절한 서보 모터 테스트 벤치는 모든 로드 포인트를 통해 모터를 실행합니다., 모든 열 체제, 그리고 고객의 기계에 도달하기 전에 모든 극단적인 경우.
이 가이드에서는 다음 내용을 다룹니다. 8 생산 등급 서보 모터 테스트 벤치가 실행해야 하는 성능 테스트, 각 테스트 뒤에 있는 장비, 그리고 데이터가 알려주는 것. 테스트 순서는 중국 국가 표준을 따릅니다. GB/T 30549 (영구자석 AC 서보 모터의 일반 기술 조건), 현재 유럽의 조달 팀에서 참조하고 있습니다., 동남아시아, CIS 지역을 기준으로.
서보 모터 테스트 벤치란??
서보 모터 테스트 벤치는 테스트 중인 모터를 연결하는 통합 시스템입니다. (무트) 정밀 토크-속도 센서를 통해 부하 동력계에. 테스트 벤치는 부하를 제어합니다., 전기 및 기계 데이터를 동시에 수집합니다., 표준화된 테스트 보고서를 생성합니다..
생산 등급 시스템은 일반적으로 다음으로 구성됩니다.:
- 부하동력계 — 제어 가능한 부하로 작동하는 AC 서보 모터 (토크를 흡수하거나 구동합니다.)
- 토크 속도 센서 — 인라인 샤프트 장착, 정확도 ±0.1% ~ ±0.5% FS
- 전력 분석기 — 3상 전압 측정, 현재의, 역률, 배음
- PLC 제어 캐비닛 — 로드 프로필 및 안전 인터록 자동화
- 산업용 PC + 소프트웨어 — 실시간 데이터 수집, 곡선 생성, 보고서 내보내기
- 안전가드 — 고속 샤프트 회전을 위한 필수 인클로저
확장 테스트를 위한 옵션 장비에는 동적 신호 분석기가 포함됩니다. (NVH용), LCR 미터 (권선 저항), DC 저항계, 신호 발생기, 그리고 온도 데이터 로거.
토크 센서를 통해 동력계 부하에 연결된 MUT를 보여주는 시스템 회로도, 전기 입력측에 전력 분석기가 있음
그만큼 8 필수 서보 모터 성능 테스트
시험 1 — 부하 특성 테스트
부하 특성 테스트는 서보 모터 검증의 중추입니다.. 테스트 벤치는 사전 설정된 로드 포인트를 자동으로 진행합니다. (토크 제어 모드), 각 지점에서 녹음:
- 입력 전압, 현재의, 힘, 역률
- 출력 토크 및 속도
- 입력 및 출력 전력
- 능률
- 사전 정의된 측정 지점의 온도
- 전압과 전류의 고조파 함량
그 결과 모터의 정격 작동 범위에 대한 포괄적인 성능 맵이 생성됩니다.. 테스트 소프트웨어는 X-Y 축에 모든 매개변수 조합을 플롯하고 추가 분석을 위해 데이터 테이블을 내보냅니다..
주요 장비: 부하동력계, 토크 속도 센서, 전력 분석기, 데이터 로거
시험 2 — 무부하 테스트
부하 동력계를 분리한 상태에서, MUT는 정격 전압 및 정격 속도로 실행됩니다.. 테스트 측정:
- 무부하 전류 (철 손실 표시기)
- 무부하 속도 정확도
- 무부하 전력 소비
무부하 전류 상승은 일반적으로 코어 적층 결함 또는 영구 자석의 자기소거를 나타냅니다. 정적 검사에서는 보이지 않는 문제입니다..
주요 장비: 토크 속도 센서, 전력 분석기
시험 3 — 잠긴 로터 (마구간) 시험
부하 동력계는 MUT가 거의 0 속도에 도달할 때까지 증가하는 토크를 적용합니다. (실속 상태). 테스트 벤치는 실속 토크와 실속 전류를 동시에 기록합니다.. 고정 장치 디자인이 중요합니다: 부하가 걸린 상태에서 샤프트 정렬을 조정할 수 있도록 MUT와 부하 기계는 모두 슬라이딩 레일 시스템에 장착되어야 합니다..
정지 토크는 높은 시동 토크가 필요한 응용 분야(로봇 조인트)의 핵심 매개변수입니다., 프레스 피더, 사출 성형 축.
주요 장비: 부하동력계, 토크 속도 센서, 전력 분석기
시험 4 — T-N 특성 곡선
토크 속도 (T-N) 곡선은 모터의 작동 범위를 정의합니다.. 테스트 벤치는 각 지점에서 출력 토크를 기록하면서 속도를 0에서 최대까지 스위핑합니다., 연속 사용 영역과 간헐적 피크 영역을 구별하는 특성 곡선 생성.
적절한 모양의 T-N 곡선이 표시됩니다.:
- 0 속도에서 기본 속도까지 균일한 토크 (일정한 토크 영역)
- 기본 속도 이상의 필드 약화 영역 (일정한 전력 영역)
- 피크 토크 성능 (일반적으로 10~30초 동안 2~3배 정격 토크)
주요 장비: 부하동력계, 토크 속도 센서, 전력 분석기
연속 영역을 보여주는 T-N 곡선 그래프 예, 피크존, 및 약계자 영역
시험 5 — 효율성 MAP
효율성 MAP (효율성 클라우드 맵 또는 등고선 맵이라고도 함) 이제 로봇 공학에 사용되는 서보 모터의 필수 결과물입니다., EV 보조 드라이브, 정밀기계. 테스트 벤치는 토크 × 속도 작동 지점의 그리드를 훑어봅니다., 각각의 효율성을 측정:
- 속도 범위: 0 최대 정격 속도까지
- 토크 범위: 0 정격 토크까지 (일부 테스트는 최대 토크까지 확장됩니다.)
- 그리드 해상도: 일반적으로 10×10 ~ 20×20 포인트
그 결과 효율성 섬(시스템 설계자가 정상 작동 조건을 목표로 삼아야 하는 고효율 작동 영역)을 보여주는 2D 등고선 플롯이 생성됩니다.. 잘 설계된 서보 모터의 경우, 최대 효율은 일반적으로 정격 작동 지점 근처에서 90~95%를 초과합니다..
주요 장비: 부하동력계, 토크 속도 센서, 전력 분석기
시험 6 — 작업 영역 검증
작업 영역 테스트를 통해 모터가 열 제한 내에서 연속 및 최고 작동 조건을 모두 유지할 수 있음을 확인합니다.. 테스트 벤치는 오랜 기간 동안 모터를 정격 부하로 유지합니다. (일반적으로 GB/T당 30~60분 30549), 모니터링:
- 권선 온도 상승 (절연 등급 제한을 초과해서는 안 됩니다.)
- 베어링 온도
- 하우징 온도
- 시간이 지나도 효율성 안정성
단기 버스트 테스트를 통과한 모터는 부적절한 냉각 설계로 인해 지속적인 작동에 실패할 수 있습니다..
시험 7 — 온도 상승 테스트
작업 영역 검증과 별개, 전용 온도 상승 테스트는 권선 끝 회전에 배치된 열전대가 있는 다중 채널 데이터 로거를 사용합니다., 문장 (DE와 임사체험), 그리고 주택. 테스트는 열평형에 도달할 때까지 실행됩니다. (온도 변화 <2시간당 °C).
절연 등급별 온도 상승 제한:
| 절연 등급 | 최대 온도 상승 (케이) | 최대 절대 온도 (℃) |
|---|---|---|
| 클래스 B | 80 케이 | 130℃ |
| F급 | 105 케이 | 155℃ |
| 클래스 H | 125 케이 | 180℃ |
주요 장비: 다중 채널 데이터 로거, 열전대, 전력 분석기
시험 8 — 코깅 토크 측정
코깅 토크(영구 자석과 고정자 슬롯 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 주기적인 토크 변화)는 정밀 위치 제어에 사용되는 서보 모터의 중요한 품질 매개변수입니다.. 작은 코깅 토크라도 저속에서는 속도 리플이 발생합니다., 위치 정확도 저하.
테스트 벤치는 고해상도 동적 토크 센서를 사용합니다. (Kistler 또는 동급, 결의안 0.01 N·m) 고정밀 각도 엔코더와 결합하여 전체 전기 주기에 대한 토크 변화를 매핑합니다.. 측정 시 로터 무게의 영향을 제거하기 위해 시스템이 수직으로 장착됩니다..
코깅 토크는 일반적으로 정격 토크의 백분율로 표시됩니다.. 정밀 서보 모터의 합격 기준: <0.5% 에게 <2% 응용 프로그램 요구 사항에 따라.
주요 장비: 동적 토크 센서 (mN·m 분해능), 각도 인코더, 동적 신호 분석기
서보 모터 테스트 벤치 시스템 구성 예
다음은 7.5 모든 것을 포괄하는 kW 서보 모터 테스트 벤치 8 위의 테스트:
| 요소 | 사양 | 목적 |
|---|---|---|
| 부하 동력계 | AC 서보, 15 kW, 0–6000rpm | 제어 가능한 부하 / 에너지 회수 |
| 토크-속도 센서 | 0-50N·m, ±0.1%FS, 10000 rpm | 샤프트 토크 및 속도 |
| 전력 분석기 | 4-채널, 600다섯 / 20에이, 0.05% 정확성 | 전기 입력 측정 |
| 동적 신호 분석기 | 16-채널, 24-조금, 51.2 kS/s | NVH / 진동 분석 |
| LCR 미터 | 20 헤르츠 – 1 MHz 범위 | 권선 임피던스 |
| 데이터 로거 | 16-채널 열전대 입력 | 온도 매핑 |
| 산업용 PC | 인텔 코어 i7, 16 GB RAM, 1 TB SSD | 테스트 소프트웨어, 데이터 저장 |
| 테스트 소프트웨어 | 자동 로드 프로필, 보고서 생성 | GB/T 30549 규정 준수 보고서 |
소프트웨어: 원시 데이터에서 인증된 테스트 보고서까지
최신 서보 모터 테스트 소프트웨어는 데이터 수집 이상의 기능을 수행합니다.. 잘 설계된 시스템은 다음을 제공합니다.:
- 자동 로드 프로필 실행 — 합격/불합격 기준이 포함된 사전 프로그래밍된 테스트 시퀀스
- 실시간 곡선 플로팅 — T-N 곡선, 효율성 MAP, 온도 상승 곡선
- 고조파 분석 — 전압 및 전류 파형의 FFT
- 다중 형식 보고서 내보내기 — PDF, 뛰어나다, 품질 기록용 CSV
- 표준 준수 확인 — GB/T에 대한 자동 비교 30549, IEC 60034
효율성 MAP 등고선 플롯 및 데이터 테이블을 보여주는 테스트 소프트웨어 스크린샷
자주 묻는 질문
서보 모터 테스트 벤치와 일반 모터 테스트 벤치의 차이점은 무엇입니까??
서보 모터 테스트 벤치는 폐쇄 루프 서보 모터의 특정 특성에 최적화되어 있습니다.: 4사분면 작동 (양방향으로 주행 및 재생), 고속 동적 로딩, 코깅 토크 측정 기능. 일반 모터 테스트 벤치는 일반적으로 단일 사분면 부하 특성만 다루며 서보 모터 NVH 및 코깅 토크 테스트에 필요한 동적 신호 분석 하드웨어가 부족합니다..
전체 서보 모터 테스트 주기에 소요되는 시간?
7.5~15kW 서보 모터의 전체 8회 테스트 주기는 일반적으로 모터당 4~8시간이 소요됩니다.. 온도 상승 테스트만으로는 열 평형에 도달하는 데 60~120분이 필요합니다.. 자동화된 테스트 벤치는 최소한의 운영자 감독으로 밤새 실행될 수 있습니다..
서보 모터 테스트에 필요한 토크 센서 정확도?
일반 성능 테스트 (부하 특성, T-N 곡선, 효율성 MAP) ±0.1% ~ ±0.5% FS의 토크 센서 정확도 필요. 코깅 토크 측정에는 다음과 같은 분해능을 갖춘 동적 센서가 필요합니다. 0.01 N·m 이상 — 표준 샤프트 토크 센서는 이 테스트에 충분하지 않습니다..
하나의 테스트 벤치가 여러 서보 모터 크기를 포괄할 수 있습니까??
예, 적절한 고정 장치 디자인으로. 모듈형 테스트 벤치는 다음과 같은 모터를 수용할 수 있습니다. 0.5 kW 에 50+ 커플링 어댑터를 변경하고 부하 동력계 매개변수를 조정하여 kW. 토크-속도 센서 범위는 일반적으로 바인딩 제약 조건입니다. 즉, 가장 작은 모터에 대한 정확도를 유지하면서 가장 큰 모터에 맞게 크기를 조정해야 합니다..
서보 모터 테스트에 적용되는 국가 표준은 무엇입니까??
주요 중국 표준은 GB/T입니다. 30549-2014 (영구자석 AC 서보 모터 - 일반 기술 조건). 국제 등가물에는 IEC가 포함됩니다. 60034-1 (일반 회전 기계) 그리고 IEC 60034-30-1 (효율성 등급). 이제 많은 수출 시장에서 IEC 문서와 함께 GB/T 테스트 보고서를 받아들입니다..
테스트 벤치에 에너지 회수가 필요합니까??
위 모터의 경우 7.5 kW, 에너지 피드백 장치 (AFE — 액티브 프런트엔드) 적극 권장됩니다. 흡수된 에너지를 열로 방출하는 대신 그리드로 다시 재생합니다., 대량 생산 테스트를 위한 운영 비용을 대폭 절감. 아래 모터의 경우 3 kW, 저항 부하가 허용됩니다..
결론
완전한 서보 모터 테스트 벤치는 단일 장비가 아닙니다., 전기 같은, 모터가 서비스 중에 직면하게 될 모든 작동 조건을 복제하고 문서화하기 위해 함께 작동하는 소프트웨어 구성 요소. 그만큼 8 위에서 설명한 테스트는 모든 GB/T 30549 호환 검증 프로그램의 기초를 형성합니다..
EconoTest는 서보 모터 테스트 벤치를 설계하고 공급합니다. 0.5 kW 에 500 kW, 이 가이드에 설명된 모든 테스트를 다룹니다.. 당사의 SFT 시리즈 시스템은 보정된 센서와 함께 배송됩니다., 테스트 소프트웨어, 및 전체 문서.
→ 엔지니어링 팀에 문의하세요 모터 범위 및 테스트 요구 사항에 맞는 테스트 벤치 구성.
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