測試平臺高精度測功機系統(tǒng)技術(shù)指標

　電機測試系統(tǒng)的緣起　　總所周知，電機是一種電氣和機械的融合結(jié)晶，要評價一款電機的性能，往往需要綜合很多試驗項目的結(jié)果去評估。一般一款電機從研發(fā)到生產(chǎn)之間，需要經(jīng)歷型式試驗（研發(fā)、中試、質(zhì)檢）和生產(chǎn)試驗（出廠）兩個階段，且根據(jù)電機種類、應(yīng)用行業(yè)的不同，合共會包含十余種甚至幾十種試驗項目（如下圖）?！　〖热浑姍C的試驗項目這么多，那么對應(yīng)的也需要很多的測試儀器或設(shè)備去完成各個項目的測試。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運行在不同的工況下，還必須添加機械負載；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)，電機的試驗大部分都要處于負載狀態(tài)下進行測試的，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，誕生了。　　測功機的構(gòu)造很簡單，由一個機柜和測試臺架組成，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、機械負載（制動器）；機柜包括電參數(shù)測試儀、電機測試儀、測功機控制器、電源等，各部件功能如下：　　l 安裝底座——用于被試電機的安裝固定；　　l 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器——用于被試電機的轉(zhuǎn)速、扭矩采集；　　l 機械負載——一般使用制動器，也有使用電機的，用于對被試電機提供反向的旋轉(zhuǎn)力矩，吸收被試電機運行時的功率，實現(xiàn)被試電機的“加載”，模擬其實際運行的工況；　　l 電參數(shù)測試儀——用于被試電機電壓、電流、電功率等電參數(shù)的采集和顯示；　　l 電機測試儀——用于采集扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號并以數(shù)字顯示被試電機的轉(zhuǎn)速、扭矩、機械功率；　　l 測功機控制器——用于控制機械負載輸出不同的扭矩；　　l 電源——用于系統(tǒng)和被試電機的供電?！　τ谟脩魜碚f，測功機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：　　實際上，基于測功機做電機試驗的話，速度還是很慢的，于是就有了下一代的產(chǎn)品——電機測試系統(tǒng)。

　　一套電機測試系統(tǒng)的自我修養(yǎng)　　一套理想的電機測試系統(tǒng)，在進行每一個測試項目時，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)果及報表）。于是測功機又做了一次華麗升級，通過引入PLC和工控機，實現(xiàn)了控制、加載、測量的自動化：　　至此，電機測試系統(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”。此類系統(tǒng)已經(jīng)能滿足大部分常見電機的常規(guī)測試項目需求。

　　行業(yè)化與專業(yè)化的未來　　當(dāng)前電機測試系統(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這一個測試對象。電機的家族是很龐大的，正如文章前面說的，不同種類的電機是具備不同的特性，需要關(guān)注的性能點是不一樣的。像伺服電機關(guān)注其控制的線性度和控制速度、家電電機關(guān)注其效率、電動汽車電機關(guān)注其功率密度和高效區(qū)……未來，電機測試系統(tǒng)也要跟隨不同的電機行業(yè)應(yīng)用進行測試功能的補充和完善?！　?/p>

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

在汽車，機械出廠時都需要經(jīng)過測功機的檢測，因此，測功機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呢，測功機選擇的五大注意事項，你知道嗎？

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

但是不是每一臺測功機都能滿足所有的電機測試要求的，主要考慮三個方面的因素：

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

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

第三，測功機上通常所標的功率是指測功機所能吸收的功率，因為一般的測功機（磁滯、磁粉、電渦流測功機是靠吸收熱量達到能量的消耗）即被測交直流電機或電動工具的輸出功率。嚴格地來說，這個指標也是不能超過的，否則測功機很容易就會因為熱量散不出去被燒壞；

2、 測功機 的選擇要不但要滿足轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率三個主要技術(shù)指標，還要看看是不是符合測試的具體要求，一般電機都需要測試空載轉(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、在測功機的選擇時，最好電機所有的測試數(shù)據(jù)都在測功機性能參數(shù)的30%~90%之間。因為測功機在這個區(qū)間的測試精度是最有保證的,主要分三個部分：測功機機械部分、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、通常用到的測功機主要有以下的分類：磁滯測功機、磁粉測功機、異步測功機（電力測功機）、渦流測功機及不太常用的測功機（永磁同步電機、伺服電機等）。

測功機按能達到的轉(zhuǎn)速高低排序為：渦流測功機、異步測功機、磁滯測功機、磁粉測功機；

（1）渦流測功機、異步測功機不能將電機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)子被電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，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)被測動力機械的轉(zhuǎn)矩。適用于高轉(zhuǎn)速、大功率動力機械的轉(zhuǎn)矩和功率測量，尤其適用于動力機械的仿真壽命試驗及溫升試驗，如串激電機、電動工具及大功率電機。

（2）磁滯測功機轉(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)磁滯測功機內(nèi)部線圈通過電流時產(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載力矩。適用于中小力矩而轉(zhuǎn)速較高的電機測試，如異步電機、小功率直流電機、串激電機及電動工具行業(yè)等。

（3）磁粉測功機的轉(zhuǎn)速較低，通常1500~5000RPM，但轉(zhuǎn)矩可以做大，電機也可以做到堵轉(zhuǎn)。磁粉測功機是由定子、實心轉(zhuǎn)子、激磁線圈、磁粉介質(zhì)、支架、底板等組成，當(dāng)磁粉測功機內(nèi)部線圈通過電流時產(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，該力即為負載力矩。改變激磁電流即可改變負載力矩。適用于大力矩而轉(zhuǎn)速較低的場合。

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