淺談測功機(jī)與電機(jī)測試系統(tǒng)歷史

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(huì)包含十余種甚至幾十種試驗(yàn)項(xiàng)目(如下圖)。

既然電機(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(huì)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。

測功機(jī)的構(gòu)造很簡單，由一個(gè)機(jī)柜和測試臺(tái)架組成，其中測試臺(tái)架又常稱作測功頭，一般是指扭矩轉(zhuǎn)速傳感器和制動(dòng)器做成一體的款式。測試臺(tái)架包括安裝底座、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、機(jī)械負(fù)載(制動(dòng)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：

安裝底座——用于被試電機(jī)的安裝固定;

扭矩轉(zhuǎn)速傳感器——用于被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩采集;

機(jī)械負(fù)載——一般使用制動(dòng)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;

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;

電機(jī)測試儀——用于采集扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號(hào)并以數(shù)字顯示被試電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、機(jī)械功率;

測功機(jī)控制器——用于控制機(jī)械負(fù)載輸出不同的扭矩;

電源——用于系統(tǒng)和被試電機(jī)的供電。

對于用戶來說，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(dòng)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(dòng)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。