浅谈测功机与电机测试系统历史

电机测试系统的缘起

总所周知，电机是一种电气和机械的融合结晶，要评价一款电机的性能，往往需要综合很多试验项目的结果去评估。一般一款电机从研发到生产之间，需要经历型式试验(研发、中试、质检)和生产试验(出厂)两个阶段，且根据电机种类、应用行业的不同，合共会包含十余种甚至几十种试验项目(如下图)。

既然电机的试验项目这么多，那么对应的也需要很多的测试仪器或设备去完成各个项目的测试。像电压、电流、功率的采集需要用到电参数测试仪;转速、扭矩的采集需要用对应的传感器;测试过程中为了让电机运行在不同的工况下，还必须添加机械负载;测试完成后，还需要人工去处理数据，绘制曲线……这一切对于测试人员来说可谓相当复杂和麻烦，有没有一劳永逸的测试解决方案呢?

测功机的诞生

既然行业有需求，市场就会有对应的产品诞生。测试设备厂家发现，电机的试验大部分都要处于负载状态下进行测试的，并且随着嵌入式技术的日渐发展，对传感器和仪器的通信与控制越来越便捷，于是他们测试仪器、传感器、机械加载系统做了一次融合——初步意义上的测试系统，测功机，诞生了。

测功机的构造很简单，由一个机柜和测试台架组成，其中测试台架又常称作测功头，一般是指扭矩转速传感器和制动器做成一体的款式。测试台架包括安装底座、扭矩转速传感器、机械负载(制动器);机柜包括电参数测试仪、电机测试仪、测功机控制器、电源等，各部件功能如下：

安装底座——用于被试电机的安装固定;

扭矩转速传感器——用于被试电机的转速、扭矩采集;

机械负载——一般使用制动器，也有使用电机的，用于对被试电机提供反向的旋转力矩，吸收被试电机运行时的功率，实现被试电机的“加载”，模拟其实际运行的工况;

电参数测试仪——用于被试电机电压、电流、电功率等电参数的采集和显示;

电机测试仪——用于采集扭矩转速传感器的输出信号并以数字显示被试电机的转速、扭矩、机械功率;

测功机控制器——用于控制机械负载输出不同的扭矩;

电源——用于系统和被试电机的供电。

对于用户来说，测功机解决了最麻烦的问题——加载和数据采集，但对于测试结果的处理还是需要人工去完成。从需求层面来分析就是以下的图：

实际上，基于测功机做电机试验的话，速度还是很慢的，于是就有了下一代的产品——电机测试系统。

一套电机测试系统的自我修养

一套理想的电机测试系统，在进行每一个测试项目时，测试人员只需要关注输入量(设定测试环境参数)，就可以获得输出量(测试结果及报表)。于是测功机又做了一次华丽升级，通过引入PLC和工控机，实现了控制、加载、测量的自动化：

至此，电机测试系统的基本框架已经发展成熟。当前应用最普及的就是这类电机测试系统，但由于用户的使用习惯，很多名字还是继续保持唤作“测功机”。此类系统已经能满足大部分常见电机的常规测试项目需求。

行业化与专业化的未来

当前电机测试系统的基本框架已经成熟，那么下一步的发展方向该走向何方?我们回头分析一下电机这一个测试对象。电机的家族是很庞大的，正如文章前面说的，不同种类的电机是具备不同的特性，需要关注的性能点是不一样的。像伺服电机关注其控制的线性度和控制速度、家电电机关注其效率、电动汽车电机关注其功率密度和高效区……未来，电机测试系统也要跟随不同的电机行业应用进行测试功能的补充和完善。