當(dāng)前，裝備的中修檢測(cè)存在以下問題：一是由于裝備型號(hào)較多引起的檢測(cè)設(shè)備系列數(shù)目過多；二是由于裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分系統(tǒng)較多帶來的檢測(cè)設(shè)備類型過多。

　　很多同類型裝備，其具體分系統(tǒng)的性能指標(biāo)可能有所不同，但分系統(tǒng)的具體原理、結(jié)構(gòu)區(qū)別不大，從檢測(cè)的角度來看甚至沒有區(qū)別。深入分析各分系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)，綜合考慮其檢測(cè)技術(shù)需求，研制和生產(chǎn)可適用于不同型號(hào)裝備對(duì)應(yīng)分系統(tǒng)的通用型中修檢測(cè)設(shè)備，是解決檢測(cè)設(shè)備系列類型多等問題的有效途徑之一。

1 檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　1.1 檢測(cè)對(duì)象分析

　　綜合考慮不同型號(hào)裝備相應(yīng)部件的性能指標(biāo)和測(cè)試規(guī)范，可將其電機(jī)分為I型電機(jī)、Ⅱ型電機(jī)、Ⅲ型電機(jī)。

　　I型電機(jī)需要測(cè)試的性能參數(shù)有：空載時(shí)轉(zhuǎn)速、電源電壓電流；負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速、扭矩、電源電壓電流。負(fù)載時(shí)電源電壓24V或110V，啟動(dòng)瞬間電流不超過200 A，扭矩不超過10 N，轉(zhuǎn)速不超過5 000 r／min。

　?、蛐碗姍C(jī)需要測(cè)試的性能參數(shù)有：空載電源電壓電流及輸出信號(hào)(電壓信號(hào))；負(fù)載時(shí)電源電壓電流及輸出信號(hào)。負(fù)載時(shí)電源電壓24 V，啟動(dòng)瞬間電流不超過200 A，輸出電壓110 V。

　　Ⅲ型電機(jī)需要測(cè)試的性能參數(shù)有：空載時(shí)電源電壓電流及輸出(交流信號(hào))；負(fù)載時(shí)電源電壓電流及輸出信號(hào)。負(fù)載時(shí)電源電壓24 V，啟動(dòng)瞬間電流不超過200 A，輸出電壓三相36 V400 HZ。

　　1.2 檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　檢測(cè)設(shè)備總體功能是為電機(jī)提供模擬實(shí)際裝備的運(yùn)行條件(如電源、負(fù)載，等等)，并在電機(jī)運(yùn)行的同時(shí)測(cè)量各種性能參數(shù)。

　　整個(gè)檢測(cè)設(shè)備分為檢測(cè)控制臺(tái)和檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)兩部分。檢測(cè)控制臺(tái)主要由計(jì)算機(jī)、檢測(cè)軟件等組成；檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)主要由電源、信號(hào)調(diào)理模塊、傳感器、試驗(yàn)平臺(tái)(電機(jī)夾具、減速機(jī)、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、磁粉制動(dòng)器)等設(shè)備組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

2 檢測(cè)設(shè)備通用化設(shè)計(jì)

　　經(jīng)統(tǒng)計(jì)，不同型號(hào)裝備的各類型電機(jī)，其工作電壓相同，只是信號(hào)接口、性能參數(shù)、外形尺寸稍有不同。因此，檢測(cè)設(shè)備的通用化設(shè)計(jì)主要包含電機(jī)工作電源、機(jī)械平臺(tái)(包含夾具)、軟件等內(nèi)容。

　　2.1 機(jī)械夾具通用化設(shè)計(jì)

　　機(jī)械夾具主要針洲型被測(cè)電機(jī)，夾具主要要求有：

　　1)能可靠固定在不同型號(hào)裝備I型被測(cè)電機(jī)；

　　2)牢靠固定的電機(jī)，其轉(zhuǎn)軸要與減速器、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、磁粉制動(dòng)器的轉(zhuǎn)軸保證良好的同軸性；

　　3)操作方便。

　　為此，特設(shè)計(jì)通用型電機(jī)夾具。

2.2 電源設(shè)計(jì)

　　電源是整個(gè)綜合檢測(cè)設(shè)備的重要組成部分，是進(jìn)行各型號(hào)電機(jī)性能指標(biāo)檢測(cè)的基礎(chǔ)?？紤]到各電機(jī)工作電源的電壓、電流范圍，綜合檢測(cè)設(shè)備的電源按圖3所示三相橋式半控整流方案設(shè)計(jì)。該方案包含24 V電源和110 V電源兩部分，其中24 V電源輸出范圍為0～28 V、最大電流為200 A；110 V電源輸出范圍為0～110 V、最大電流為50 A；兩種電源均線性可調(diào)。

　　由于負(fù)載中存在電抗，以及變壓器副邊漏抗的影響，致使交流側(cè)的輸入電流也會(huì)發(fā)生畸變，成為非正弦波，從而產(chǎn)生諧波電流。特別是三相整流電路帶感性負(fù)載時(shí)，其輸人電流中諧波分量普遍較大，功率因數(shù)較低，一般都低于0.8。為降低諧波和提高功率因素，可根據(jù)實(shí)際裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置、采用新型變流器，或在負(fù)載處并聯(lián)電容器等方式來提高整流電路的性能和效率。但考慮到該類檢測(cè)設(shè)備短時(shí)間的使用狀況，0.8左右的功率因數(shù)對(duì)電網(wǎng)的影響不會(huì)很大；而且由于電源均為0至24V、0至110 V線性可調(diào)，對(duì)被測(cè)電機(jī)而言，自然成為了降壓?jiǎn)?dòng)，省卻了固定電源所需的啟動(dòng)措施設(shè)計(jì)。

　　2.3 接口通用化設(shè)計(jì)

　　接口通用化設(shè)計(jì)主要涉及兩個(gè)問題：1)主控機(jī)A／D、數(shù)據(jù)量輸出等測(cè)試資源的通用設(shè)計(jì)；2)測(cè)試連接接口的通用化設(shè)計(jì)。

　　經(jīng)統(tǒng)計(jì)，不同型號(hào)裝備的I、Ⅱ、Ⅲ型電機(jī)，其檢測(cè)信號(hào)共10路A／D信號(hào)，電源調(diào)節(jié)、電機(jī)勵(lì)磁、磁粉制動(dòng)、繼電器控制均用16路數(shù)字輸出信號(hào)，調(diào)整24 V、110 V電源的2路D／A輸出。對(duì)于不同的被測(cè)試對(duì)象，共用同一個(gè)信號(hào)調(diào)理板，即其24 V電源電壓、電流，110 V電源電壓、電流，I型被測(cè)電機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速及負(fù)載，Ⅱ型被測(cè)電機(jī)的輸出電壓、電流及負(fù)載控制，Ⅲ型被測(cè)電機(jī)輸出電壓均對(duì)應(yīng)同一測(cè)試通道。

　　測(cè)試連接接口的通用化主要指檢測(cè)設(shè)備的測(cè)試接口固定，不同的被測(cè)對(duì)象，設(shè)計(jì)制作不同的測(cè)試電纜。電源的調(diào)節(jié)、負(fù)載的控制主要采用繼電器來實(shí)現(xiàn)。

　　主控機(jī)的16路數(shù)字輸出信號(hào)，用來完成電源調(diào)節(jié)、電機(jī)勵(lì)磁、磁粉制動(dòng)、繼電器控制功能，其分時(shí)復(fù)用主要是在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上通過軟件的時(shí)序控制來實(shí)現(xiàn)。

　　這樣的通用化設(shè)計(jì)，不僅確保了檢測(cè)設(shè)備的通用性，即對(duì)于不同的被測(cè)對(duì)象，只要配備相應(yīng)的檢測(cè)電纜，即可在該試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，同時(shí)也有利于檢測(cè)設(shè)備的模塊化生產(chǎn)，控制臺(tái)、試驗(yàn)臺(tái)、信號(hào)調(diào)理箱均可互用通用，便于檢測(cè)設(shè)備自身的調(diào)試、維修。

　　2.4 測(cè)試軟件通用化設(shè)計(jì)

　　測(cè)試軟件基于Lab Windows CVl8.5平臺(tái)，采堪用模塊化的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)，主要包括主界面回調(diào)函數(shù)、電源調(diào)整函數(shù)、數(shù)據(jù)采集函數(shù)、磁粉制動(dòng)和Ⅱ型電機(jī)勵(lì)磁函數(shù)、繼電器控制函數(shù)、數(shù)據(jù)庫函數(shù)、數(shù)據(jù)上傳函數(shù)，等等。圖6為測(cè)試軟件的基本流程。

　　程序進(jìn)入主測(cè)試界面后，同時(shí)激活測(cè)試控制時(shí)鐘，數(shù)據(jù)采集函數(shù)自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行并及時(shí)更新界面數(shù)據(jù)。電源的調(diào)整采用人在環(huán)(由測(cè)試人員調(diào)整與控制)的控制思想，測(cè)試人員根據(jù)被測(cè)對(duì)象需要，調(diào)整相應(yīng)電源，同時(shí)觀察界面相應(yīng)數(shù)據(jù)，根據(jù)界面顯示數(shù)據(jù)再進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，直至電源調(diào)整到被測(cè)對(duì)象額定值(若被測(cè)對(duì)象有故障，電源調(diào)整部分設(shè)計(jì)了保護(hù)、自鎖動(dòng)能)。勵(lì)磁、制動(dòng)等功能也照此進(jìn)行。被測(cè)對(duì)象額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，采集并記錄相應(yīng)性能指標(biāo)參數(shù)。

3 幾個(gè)關(guān)鍵問題的處理

　　3.1 檢測(cè)對(duì)象故障時(shí)電源的自鎖功能

　　由于電源的調(diào)整采用了人在環(huán)的思想，所以為避免在被測(cè)電機(jī)故障條件下，由于測(cè)試人員經(jīng)驗(yàn)不足而引起的電源過度調(diào)節(jié)，繼而發(fā)生損壞檢測(cè)設(shè)備的情況，故在電源調(diào)整模塊內(nèi)特設(shè)計(jì)了電源的自鎖保護(hù)功能。具體而言，就是對(duì)24 V、110 V電源，設(shè)置調(diào)整門限，當(dāng)調(diào)整輸出值等于門限值且實(shí)時(shí)采集的電源值還沒有明顯上升時(shí)，程序自動(dòng)鎖死調(diào)整按鈕，并將調(diào)整輸出值歸零，同時(shí)顯示故障信息，提醒測(cè)試人員檢查電源連接和被測(cè)對(duì)象是否存在短路故障。具體調(diào)整門限值的設(shè)置，由設(shè)計(jì)人員根據(jù)調(diào)試過程數(shù)據(jù)已預(yù)先設(shè)置。

　　3.2勵(lì)磁、制動(dòng)的PWM處理

　　I型被測(cè)電機(jī)的制動(dòng)，Ⅱ型被測(cè)電機(jī)的勵(lì)磁同樣采用人在環(huán)的思想設(shè)計(jì)。兩個(gè)功能均需一路具有較強(qiáng)負(fù)載能力的模擬信號(hào)。由于受所選用多功能板卡D／A輸出通道資源限制，所以這里采用數(shù)字輸出通道并結(jié)合計(jì)數(shù)器與比較器，最終通過PWM方式來實(shí)現(xiàn)。

　　首先根據(jù)由數(shù)字輸出端口擴(kuò)充出兩個(gè)8位的數(shù)字量，將其分別與由74LSl91組成的計(jì)數(shù)器輸出進(jìn)行比較，然后由比較器的輸出驅(qū)動(dòng)光耦，最后通過Q201、Q202兩個(gè)管子得到磁粉制動(dòng)和勵(lì)磁模擬信號(hào)。根據(jù)兩個(gè)8位數(shù)字量大小不同，比較器將輸出不同占空比的PWM信號(hào)。不同占空比的PWM信號(hào)，將獲得不同的制動(dòng)和勵(lì)磁信號(hào)。8位數(shù)字量輸出大小是測(cè)試人員通過設(shè)置并運(yùn)行專門的函數(shù)得到的。

4 結(jié)束語

　　目前，依上述方案而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的綜合檢測(cè)設(shè)備已有幾十余套，從使用情況來看，可完全滿足檢測(cè)、測(cè)試需求。依據(jù)通用化設(shè)計(jì)思想，采用模塊化設(shè)計(jì)手段，有效解決了由于裝備型號(hào)多，致使電機(jī)工作原理相同而結(jié)構(gòu)尺寸、性能參數(shù)不一樣而帶來的檢測(cè)設(shè)備種類繁多、資源浪費(fèi)的問題。這一思路，對(duì)于其它分系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備的研制、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)有著重要的參考價(jià)值。