電機試驗測控系統
一、概 述 電機試驗測控系統為電機性能試驗設計，測量電機的電壓、電流、轉矩、轉速、輸入輸出功率、效率等性能參數，打印試驗報告，繪制各種性能曲線。轉矩轉速傳感器測量電機的輸出扭矩和轉速，負載采用磁粉制動器（或電渦流測功機，本系統以磁粉制動器為例），使用電量變送器將電壓和電流轉換為標準電壓信號，由計算機采集。系統可以完成的測量項目：電機的輸入電壓、電流、輸出轉矩、轉速、效率計算等，可根據國標或用戶要求定制輸出報表和曲線格式。系統在計算機上構建，所有傳感器輸出信號通過各種采集卡（轉矩轉速功率測量卡、A/D卡）直接接入計算機，控制信號由計算機通過各種控制卡（I/O卡、D/A卡）直接控制機構動作。
本系統由控制柜和試驗臺架組成（圖1）。
（一）控制柜
1. 15`觸摸屏工業控制計算機
2. 磁粉制動器控制器（或電渦流測功機控制器）
3CKY-80系列扭矩傳感器測量系統
4. 智能型模擬量采集模塊
5. 電量傳感器電源模塊
6. 變頻調速器
7. 變頻調速器控制器
可外加打印機
（二）試驗臺架
1．安裝底座機械平臺
2．CKY-810扭矩傳感器
3．磁粉制動器負載
4．活動式電機裝夾架
5．連軸節、支撐架、接線端子
6．隔離式電流傳感器
7．隔離式電壓傳感器
二、功能及技術指標 （一）系統功能 1、系統能對電機進行：
空載實驗：電流、電壓、轉速
負載實驗：電流、電壓、轉矩、轉速、輸入功率、輸出功率、效率
堵轉實驗：電流、電壓、轉矩
2、系統能對各種電機的特定點進行測試。
3、系統能實時顯示電機的電壓、電流、輸入功率、轉矩、轉速、輸出功率、效率。
4、系統能自動判別并顯示正負扭矩。
5、系統能對電流、電壓、轉矩、轉速分別進行上、下限報警，報警值可任意設定。
6、系統可以對測試數據進行連續存儲或按使用者的意愿進行選點存儲。
7、系統在“選點測量"方式下，能實時顯示采集數據和曲線。
8、系統可將測試結果進行轉矩——電流、電壓、轉速、功率、效率的曲線繪制。
9、系統對于各種參數的設置具有記憶功能，只需輸入一次即可。
10、允許數據編輯、修改，系統具有歷史數據回放功能。
11、系統可以通過打印機對測試結果進行數據、曲線打印。
12、系統的整個功能具有菜單和快捷鍵雙重操作。
13、系統在WINDOWS環境下運行，整個界面生動、美觀。
（二）技術指標
1、 電壓測量精度：±0.5%FS
2、 電壓顯示精度: 1位小數
3、 電流測量精度：±0.5%FS
4、 電流顯示精度: 2位小數
5、 電功率運算精度: ±1個字
6、 電功率顯示單位: kW
7、 轉矩測量精度：優于±1%FS
8、 轉矩測量范圍: 0~10N.m
9、 轉矩顯示精度: 3位小數
10、 轉速測量精度: 50r/min以上±0.1%, 50r/min以下±0.5%
11、 轉速顯示精度: 1位小數
12、 轉速顯示單位: r/min
13、 功率運算精度: ±1個字
14、 功率顯示單位: kW
15、 效率運算精度: ±1個字
16、 效率顯示精度：2位小數
17、 效率顯示單位：%
18、 報警數值范圍：任意設定上限和下限。
三、結構概述
1、試驗臺架：
由安裝底座機械平臺、測量傳感器、磁粉制動器、升降機構組成。（見圖2，以2000Nm扭矩傳感器及配套設備為例）
圖2：電機試驗臺架示意圖
2、控制柜：
由臥式或立式機柜構成，內部裝有控制線路、15`觸摸屏工業控制計算機、磁粉制動器控制器、變頻調速器、變頻調速器控制器、傳感器測量采集系統。
3、負載：
由磁粉制動器構成。磁粉制動器具有定子和轉力兩個相對運動部件的旋轉機械。定子和轉力都由磁性導磁材料制成。定子和轉子間的工作間隙充滿磁性導磁磁粉。當定子上的激磁線圈通入激磁電流時，磁粉聚集而形成磁粉鏈。由粉末間的磁性結合和粉末與兩運動件的摩擦力來傳遞力矩。激磁電流增大，所傳遞的轉矩也隨之增大，當激磁電流增至一定值時，導磁材料發生磁飽和，所傳遞的轉矩也呈飽和狀態。當中斷激磁電流時，磁粉失去束縛，處于松散狀態。因此基本上不傳遞力矩。
磁粉制動器在測試之前，一定要先通水。測試后，待溫度降低才能停止供水。磁軛表面溫度應控制在≤85oC，若溫度過高，應用鼓風機進行吹風冷卻，或降低進水溫度。特別是夏天應改善散熱條件。
4、聯軸器：
采用剛性連接（法蘭、軸套），從而保證測量精度
5、傳感器：
CKY-810扭矩傳感器測量電機輸出轉速和扭矩，隔離式電流、電壓傳感器測量電機的輸入電流和電壓。
6、安裝底座、升降機構：
底座采用標準平臺，平臺上有標準的T型槽，表面光潔。平板的安裝不平度小于0.05mm。底座穩固，避免過大震動，否則將造成數據測試不準。
升降機構由20—30mm鋼材和M16～M30螺桿螺帽構成。升降時，調節螺帽即可完成。測試時，一定要緊固升降機構，防止過大震動。安裝時，根據電機高度，調節升降鋼板。注意同軸度，避免傳感器變形而產生的附加彎矩。當存在彎矩時，不僅會降低測試精度，在某些情況下，甚至可能損壞變形軸，具體方法：先連接好電機，不要緊固電機底座，用手轉動傳感器、電機應平穩，不應有稍微移動。轉動時，手感要平穩，如果安裝同軸度未達到，調節升降鋼板，直至達到要求。*后緊固電機和升降鋼板螺柱。
7、加載控制：
（1）、由計算機利用D/A模塊調整控制器輸出電流大小，實現計算機自動加載。
（2）、控制器單元：利用PWM調節模塊輸出電流，進行**調整。
（3）、 退出系統時，系統會把控制器輸出電流調整到* 小。
設定值與電流反饋相比較，通過比例（P）、積分（I）、微分（D） 調節固態繼電器，控制脈寬來調節勵磁電流的大小，當設定值保持不變時，勵磁電流保持不變（恒流源），由于固態繼電器內部采用場效應管做開關元件，無機械動作，不產生電火花干擾，故可靠性高。 
圖3：負載控制框圖
8、電機轉速控制：
計算機軟件給定電機轉速，然后通過變頻調速器控制器、變頻調速器實現對電機轉速的控制。
圖4：電機轉速控制示意圖
四、系統軟件
軟件的操作及說明見電機試驗測控系統軟件使用說明書
五、系統清單
控制柜（包括計算機、磁粉制動器控制儀、參數測量控制系統等）
控制柜、計算機、磁粉制動器控制器、變頻調速器控制器、變頻調速器、電流、電壓信號調理、扭矩傳感器信號調理、A/D卡、D/A卡等
測試臺架（扭矩傳感器、磁粉制動器、電量傳感器、電機裝卡架等）
扭矩傳感器、磁粉制動器、電壓、電流傳感器、機械平臺及機加工件、聯軸器等
系統軟件
其他（控制柜接線、信號線、電源線、控制導線等） 
