當(dāng)前，裝備的中修檢測存在以下問題：一是由于裝備型號較多引起的檢測設(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)，綜合考慮其檢測技術(shù)需求，研制和生產(chǎn)可適用于不同型號裝備對應(yīng)分系統(tǒng)的通用型中修檢測設(shè)備，是解決檢測設(shè)備系列類型多等問題的有效途徑之一。

1 檢測設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　1.1 檢測對象分析

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

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

　　Ⅱ型電機需要測試的性能參數(shù)有：空載電源電壓電流及輸出信號(電壓信號)；負(fù)載時電源電壓電流及輸出信號。負(fù)載時電源電壓24 V，啟動瞬間電流不超過200 A，輸出電壓110 V。

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

　　1.2 檢測設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　檢測設(shè)備總體功能是為電機提供模擬實際裝備的運行條件(如電源、負(fù)載，等等)，并在電機運行的同時測量各種性能參數(shù)。

　　整個檢測設(shè)備分為檢測控制臺和檢測試驗臺兩部分。檢測控制臺主要由計算機、檢測軟件等組成；檢測試驗臺主要由電源、信號調(diào)理模塊、傳感器、試驗平臺(電機夾具、減速機、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、磁粉制動器)等設(shè)備組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

2 檢測設(shè)備通用化設(shè)計

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

　　2.1 機械夾具通用化設(shè)計

　　機械夾具主要針洲型被測電機，夾具主要要求有：

　　1)能可靠固定在不同型號裝備I型被測電機；

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

　　3)操作方便。

　　為此，特設(shè)計通用型電機夾具。

2.2 電源設(shè)計

　　電源是整個綜合檢測設(shè)備的重要組成部分，是進(jìn)行各型號電機性能指標(biāo)檢測的基礎(chǔ)?？紤]到各電機工作電源的電壓、電流范圍，綜合檢測設(shè)備的電源按圖3所示三相橋式半控整流方案設(shè)計。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，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)實際裝設(shè)諧波補償裝置、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。但考慮到該類檢測設(shè)備短時間的使用狀況，0.8左右的功率因數(shù)對電網(wǎng)的影響不會很大；而且由于電源均為0至24V、0至110 V線性可調(diào)，對被測電機而言，自然成為了降壓啟動，省卻了固定電源所需的啟動措施設(shè)計。

　　2.3 接口通用化設(shè)計

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

　　經(jīng)統(tǒng)計，不同型號裝備的I、Ⅱ、Ⅲ型電機，其檢測信號共10路A／D信號，電源調(diào)節(jié)、電機勵磁、磁粉制動、繼電器控制均用16路數(shù)字輸出信號，調(diào)整24 V、110 V電源的2路D／A輸出。對于不同的被測試對象，共用同一個信號調(diào)理板，即其24 V電源電壓、電流，110 V電源電壓、電流，I型被測電機的扭矩、轉(zhuǎn)速及負(fù)載，Ⅱ型被測電機的輸出電壓、電流及負(fù)載控制，Ⅲ型被測電機輸出電壓均對應(yīng)同一測試通道。

　　測試連接接口的通用化主要指檢測設(shè)備的測試接口固定，不同的被測對象，設(shè)計制作不同的測試電纜。電源的調(diào)節(jié)、負(fù)載的控制主要采用繼電器來實現(xiàn)。

　　主控機的16路數(shù)字輸出信號，用來完成電源調(diào)節(jié)、電機勵磁、磁粉制動、繼電器控制功能，其分時復(fù)用主要是在硬件設(shè)計基礎(chǔ)上通過軟件的時序控制來實現(xiàn)。

　　這樣的通用化設(shè)計，不僅確保了檢測設(shè)備的通用性，即對于不同的被測對象，只要配備相應(yīng)的檢測電纜，即可在該試驗臺上進(jìn)行試驗檢測，同時也有利于檢測設(shè)備的模塊化生產(chǎn)，控制臺、試驗臺、信號調(diào)理箱均可互用通用，便于檢測設(shè)備自身的調(diào)試、維修。

　　2.4 測試軟件通用化設(shè)計

　　測試軟件基于Lab Windows CVl8.5平臺，采堪用模塊化的設(shè)計思想實現(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)、磁粉制動和Ⅱ型電機勵磁函數(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為測試軟件的基本流程。

　　程序進(jìn)入主測試界面后，同時激活測試控制時鐘，數(shù)據(jù)采集函數(shù)自動循環(huán)運行并及時更新界面數(shù)據(jù)。電源的調(diào)整采用人在環(huán)(由測試人員調(diào)整與控制)的控制思想，測試人員根據(jù)被測對象需要，調(diào)整相應(yīng)電源，同時觀察界面相應(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)整到被測對象額定值(若被測對象有故障，電源調(diào)整部分設(shè)計了保護(hù)、自鎖動能)。勵磁、制動等功能也照此進(jìn)行。被測對象額定狀態(tài)運行時，采集并記錄相應(yīng)性能指標(biāo)參數(shù)。

3 幾個關(guān)鍵問題的處理

　　3.1 檢測對象故障時電源的自鎖功能

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

　　3.2勵磁、制動的PWM處理

　　I型被測電機的制動，Ⅱ型被測電機的勵磁同樣采用人在環(huán)的思想設(shè)計。兩個功能均需一路具有較強負(fù)載能力的模擬信號。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)合計數(shù)器與比較器，最終通過PWM方式來實現(xiàn)。

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

4 結(jié)束語

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