淺談測功機與電機測試系統歷史
2018年05月12日


眾所周知,電機是一種電氣和機械的融合結晶,要評價一款電機的性能,往往需要綜合很多試驗項目的結果去評估。一般一款電機從研發到生產之間,需要經歷型式試驗(研發、中試、質檢)和生產試驗(出廠)兩個階段,且根據電機種類、應用行業的不同,合共會包含十余種甚至幾十種試驗項目(如下圖)。



既然電機的試驗項目這么多,那么對應的也需要很多的測試儀器或設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測試儀;轉速、扭矩的采集需要用對應的傳感器;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據,繪制曲線……這一切對于測試人員來說可謂相當復雜和麻煩,有沒有一勞永逸的測試解決方案呢?

測功機的誕生

    既然行業有需求,市場就會有對應的產品誕生。測試設備廠家發現,電機的試驗大部分都要處于負載狀態下進行測試的,并且隨著嵌入式技術的日漸發展,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、機械加載系統做了一次融合——初步意義上的測試系統,測功機,誕生了。



測功機的構造很簡單,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、扭矩轉速傳感器、機械負載(制動器);機柜包括電參數測試儀、電機測試儀、測功機控制器、電源等,各部件功能如下:

   安裝底座——用于被試電機的安裝固定;

   扭矩轉速傳感器——用于被試電機的轉速、扭矩采集;

   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力矩,吸收被試電機運行時的功率,實現被試電機的“加載”,模擬其實際運行的工況;

   電參數測試儀——用于被試電機電壓、電流、電功率等電參數的采集和顯示;

   電機測試儀——用于采集扭矩轉速傳感器的輸出信號并以數字顯示被試電機的轉速、扭矩、機械功率;

   測功機控制器——用于控制機械負載輸出不同的扭矩;

   電源——用于系統和被試電機的供電。

   對于用戶來說,測功機解決了最麻煩的問題——加載和數據采集,但對于測試結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品——電機測試系統。

一套電機測試系統的自我修養

   一套理想的電機測試系統,在進行每一個測試項目時,測試人員只需要關注輸入量(設定測試環境參數),就可以獲得輸出量(測試結果及報表)。于是測功機又做了一次華麗升級,通過引入PLC和工控機,實現了控制、加載、測量的自動化:



至此,電機測試系統的基本框架已經發展成熟。當前應用最普及的就是這類電機測試系統,但由于用戶的使用習慣,很多名字還是繼續保持喚作“測功機”。此類系統已經能滿足大部分常見電機的常規測試項目需求。

行業化與專業化的未來

   當前電機測試系統的基本框架已經成熟,那么下一步的發展方向該走向何方?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,需要關注的性能點是不一樣的。像伺服電機關注其控制的線性度和控制速度、家電電機關注其效率、電動汽車電機關注其功率密度和高效區……未來,電機測試系統也要跟隨不同的電機行業應用進行測試功能的補充和完善。

 

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