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(fā)到生產(chǎn)之間，需要經(jīng)歷型式試驗(研發(fā)、中試、質檢)和生產(chǎn)試驗(出廠)兩個階段，且根據(jù)電機種類、應用行業(yè)的不同，合共會包含十余種甚至幾十種試驗項目(如下圖)。

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(shù)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(shù)據(jù)，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(yè)有需求，市場就會有對應的產(chǎn)品誕生。測試設備廠家發(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(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：

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(xiàn)被試電機的“加載”，模擬其實際運行的工況;

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;

電機測試儀——用于采集扭矩轉速傳感器的輸出信號并以數(shù)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(tǒng)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(shù)據(jù)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(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，測試人員只需要關注輸入量(設定測試環(huán)境參數(shù))，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(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。當前應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(qū)……未來，電機測試系統(tǒng)也要跟隨不同的電機行業(yè)應用進行測試功能的補充和完善。