測試平臺高精度測功機(jī)系統(tǒng)

　電機(jī)測試系統(tǒng)的緣起　　總所周知，電機(jī)是一種電氣和機(jī)械的融合結(jié)晶，要評價(jià)一款電機(jī)的性能，往往需要綜合很多試驗(yàn)項(xiàng)目的結(jié)果去評估。一般一款電機(jī)從研發(fā)到生產(chǎn)之間，需要經(jīng)歷型式試驗(yàn)（研發(fā)、中試、質(zhì)檢）和生產(chǎn)試驗(yàn)（出廠）兩個(gè)階段，且根據(jù)電機(jī)種類、應(yīng)用行業(yè)的不同，合共會包含十余種甚至幾十種試驗(yàn)項(xiàng)目（如下圖）?！　〖热浑姍C(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目這么多，那么對應(yīng)的也需要很多的測試儀器或設(shè)備去完成各個(gè)項(xiàng)目的測試。像電壓、電流、功率的采集需要用到電參數(shù)測試儀；轉(zhuǎn)速、扭矩的采集需要用對應(yīng)的傳感器；測試過程中為了讓電機(jī)運(yùn)行在不同的工況下，還必須添加機(jī)械負(fù)載；測試完成后，還需要人工去處理數(shù)據(jù)，繪制曲線……這一切對于測試人員來說可謂相當(dāng)復(fù)雜和麻煩，有沒有一勞永逸的測試解決方案呢？

　　測功機(jī)的誕生　　既然行業(yè)有需求，市場就會有對應(yīng)的產(chǎn)品誕生。測試設(shè)備廠家發(fā)現(xiàn)，電機(jī)的試驗(yàn)大部分都要處于負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行測試的，并且隨著嵌入式技術(shù)的日漸發(fā)展，對傳感器和儀器的通信與控制越來越便捷，于是他們測試儀器、傳感器、機(jī)械加載系統(tǒng)做了一次融合——初步意義上的測試系統(tǒng)，測功機(jī)，誕生了?！　y功機(jī)的構(gòu)造很簡單，由一個(gè)機(jī)柜和測試臺架組成，其中測試臺架又常稱作測功頭，一般是指扭矩轉(zhuǎn)速傳感器和制動器做成一體的款式。測試臺架包括安裝底座、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、機(jī)械負(fù)載（制動器）；機(jī)柜包括電參數(shù)測試儀、電機(jī)測試儀、測功機(jī)控制器、電源等，各部件功能如下：　　l 安裝底座——用于被試電機(jī)的安裝固定；　　l 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器——用于被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩采集；　　l 機(jī)械負(fù)載——一般使用制動器，也有使用電機(jī)的，用于對被試電機(jī)提供反向的旋轉(zhuǎn)力矩，吸收被試電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率，實(shí)現(xiàn)被試電機(jī)的“加載”，模擬其實(shí)際運(yùn)行的工況；　　l 電參數(shù)測試儀——用于被試電機(jī)電壓、電流、電功率等電參數(shù)的采集和顯示；　　l 電機(jī)測試儀——用于采集扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號并以數(shù)字顯示被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、機(jī)械功率；　　l 測功機(jī)控制器——用于控制機(jī)械負(fù)載輸出不同的扭矩；　　l 電源——用于系統(tǒng)和被試電機(jī)的供電?！　τ谟脩魜碚f，測功機(jī)解決了最麻煩的問題——加載和數(shù)據(jù)采集，但對于測試結(jié)果的處理還是需要人工去完成。從需求層面來分析就是以下的圖：　　實(shí)際上，基于測功機(jī)做電機(jī)試驗(yàn)的話，速度還是很慢的，于是就有了下一代的產(chǎn)品——電機(jī)測試系統(tǒng)。

　　一套電機(jī)測試系統(tǒng)的自我修養(yǎng)　　一套理想的電機(jī)測試系統(tǒng)，在進(jìn)行每一個(gè)測試項(xiàng)目時(shí)，測試人員只需要關(guān)注輸入量（設(shè)定測試環(huán)境參數(shù)），就可以獲得輸出量（測試結(jié)果及報(bào)表）。于是測功機(jī)又做了一次華麗升級，通過引入PLC和工控機(jī)，實(shí)現(xiàn)了控制、加載、測量的自動化：　　至此，電機(jī)測試系統(tǒng)的基本框架已經(jīng)發(fā)展成熟。當(dāng)前應(yīng)用最普及的就是這類電機(jī)測試系統(tǒng)，但由于用戶的使用習(xí)慣，很多名字還是繼續(xù)保持喚作“測功機(jī)”。此類系統(tǒng)已經(jīng)能滿足大部分常見電機(jī)的常規(guī)測試項(xiàng)目需求。

　　行業(yè)化與專業(yè)化的未來　　當(dāng)前電機(jī)測試系統(tǒng)的基本框架已經(jīng)成熟，那么下一步的發(fā)展方向該走向何方？我們回頭分析一下電機(jī)這一個(gè)測試對象。電機(jī)的家族是很龐大的，正如文章前面說的，不同種類的電機(jī)是具備不同的特性，需要關(guān)注的性能點(diǎn)是不一樣的。像伺服電機(jī)關(guān)注其控制的線性度和控制速度、家電電機(jī)關(guān)注其效率、電動汽車電機(jī)關(guān)注其功率密度和高效區(qū)……未來，電機(jī)測試系統(tǒng)也要跟隨不同的電機(jī)行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行測試功能的補(bǔ)充和完善?！　?/p>

憑借在功率分析、電機(jī)測量領(lǐng)域的深入理解、與長久積累，融合儀器設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成的理念，ZLG致遠(yuǎn)電子打破了傳統(tǒng)測功機(jī)的性能瓶頸，推出MPT系列電機(jī)測試系統(tǒng)，可為用戶打造最專業(yè)的行業(yè)化電機(jī)測試解決方案，最大限度地滿足當(dāng)下以及未來行業(yè)用戶對電機(jī)的測試需求。

在汽車，機(jī)械出廠時(shí)都需要經(jīng)過測功機(jī)的檢測，因此，測功機(jī)的選擇一直是研究院，科研院所最頭疼的事，怎么才能挑選出來合適的測功機(jī)呢，測功機(jī)選擇的五大注意事項(xiàng)，你知道嗎？

1、在交直流電機(jī)和電動工具試驗(yàn)中，常常使用到測功機(jī)這種測試設(shè)備，測功機(jī)主要測試電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率。

但是不是每一臺測功機(jī)都能滿足所有的電機(jī)測試要求的，主要考慮三個(gè)方面的因素：

第一，扭矩測試范圍，測功機(jī)的轉(zhuǎn)矩通常是不能超過的最大轉(zhuǎn)矩值，如果短時(shí)內(nèi)即把試驗(yàn)全部完成，一般不會有太大的題。

第二，轉(zhuǎn)速測試范圍，測功機(jī)的轉(zhuǎn)速通常是不能超過的承受的最大轉(zhuǎn)速，如果長時(shí)間超速使用會大大縮短測功機(jī)的使用壽命，特別是機(jī)械磨損。

第三，測功機(jī)上通常所標(biāo)的功率是指測功機(jī)所能吸收的功率，因?yàn)橐话愕臏y功機(jī)（磁滯、磁粉、電渦流測功機(jī)是靠吸收熱量達(dá)到能量的消耗）即被測交直流電機(jī)或電動工具的輸出功率。嚴(yán)格地來說，這個(gè)指標(biāo)也是不能超過的，否則測功機(jī)很容易就會因?yàn)闊崃可⒉怀鋈ケ粺龎模?/p>

2、 測功機(jī) 的選擇要不但要滿足轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率三個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)，還要看看是不是符合測試的具體要求，一般電機(jī)都需要測試空載轉(zhuǎn)速、空載損耗、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，也是需要著重考慮的！

3、在測功機(jī)的選擇時(shí)，最好電機(jī)所有的測試數(shù)據(jù)都在測功機(jī)性能參數(shù)的30%~90%之間。因?yàn)闇y功機(jī)在這個(gè)區(qū)間的測試精度是最有保證的,主要分三個(gè)部分：測功機(jī)機(jī)械部分、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器精度范圍、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩功率測量儀顯示精度。

4、通常用到的測功機(jī)主要有以下的分類：磁滯測功機(jī)、磁粉測功機(jī)、異步測功機(jī)（電力測功機(jī)）、渦流測功機(jī)及不太常用的測功機(jī)（永磁同步電機(jī)、伺服電機(jī)等）。

測功機(jī)按能達(dá)到的轉(zhuǎn)速高低排序?yàn)椋簻u流測功機(jī)、異步測功機(jī)、磁滯測功機(jī)、磁粉測功機(jī)；

（1）渦流測功機(jī)、異步測功機(jī)不能將電機(jī)或電動工具做到堵轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速上限卻很高，通常20000~30000RPM；轉(zhuǎn)矩也可以做到很大。電渦流測功機(jī)由感應(yīng)子（轉(zhuǎn)子）、電樞及勵磁繞組、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速傳感器、底板等組成，當(dāng)感應(yīng)子被電動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙磁通密度隨感應(yīng)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生周期性變化。因此，在渦流環(huán)表面及一定深度內(nèi)感生渦流電動勢，并產(chǎn)生渦流，該渦流所產(chǎn)生的磁場又與氣隙磁場相互作用，產(chǎn)生制動力矩。改變定子的勵磁電流，可以調(diào)節(jié)被測動力機(jī)械的轉(zhuǎn)矩。適用于高轉(zhuǎn)速、大功率動力機(jī)械的轉(zhuǎn)矩和功率測量，尤其適用于動力機(jī)械的仿真壽命試驗(yàn)及溫升試驗(yàn)，如串激電機(jī)、電動工具及大功率電機(jī)。

（2）磁滯測功機(jī)轉(zhuǎn)速一般為20000轉(zhuǎn)以下，但其可以做到堵轉(zhuǎn)，不過功率不太大；轉(zhuǎn)矩一般為20Nm以下。磁滯測功機(jī)由帶齒極定子、空心磁滯杯轉(zhuǎn)子、激磁線圖、支架、底板等組成，當(dāng)磁滯測功機(jī)內(nèi)部線圈通過電流時(shí)產(chǎn)生磁力線，并形成磁回路二產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，改變勵磁電流即可改變負(fù)載力矩。適用于中小力矩而轉(zhuǎn)速較高的電機(jī)測試，如異步電機(jī)、小功率直流電機(jī)、串激電機(jī)及電動工具行業(yè)等。

（3）磁粉測功機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，通常1500~5000RPM，但轉(zhuǎn)矩可以做大，電機(jī)也可以做到堵轉(zhuǎn)。磁粉測功機(jī)是由定子、實(shí)心轉(zhuǎn)子、激磁線圈、磁粉介質(zhì)、支架、底板等組成，當(dāng)磁粉測功機(jī)內(nèi)部線圈通過電流時(shí)產(chǎn)生磁場，使內(nèi)部磁粉按磁力線排成磁鏈，由磁粉鏈產(chǎn)生拉力變?yōu)樽柚罐D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的阻力，該力即為負(fù)載力矩。改變激磁電流即可改變負(fù)載力矩。適用于大力矩而轉(zhuǎn)速較低的場合。

5、通常異步測功機(jī)不需要水冷卻，僅風(fēng)冷即可；渦流測功機(jī)、磁滯測功機(jī)、磁粉測功機(jī)則需要水冷和風(fēng)冷同時(shí)進(jìn)行，也有些小功率的磁滯測功機(jī)不需要水冷也能滿足測試要求；測功機(jī)在使用過程中，一定要開啟冷卻功能。