電機(jī)尤其是三相異步電機(jī)，作為一種機(jī)電能量變換的電磁裝置在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)有著極為廣泛的應(yīng)用。電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行以后，由于受周圍環(huán)境的影響，會(huì)使電機(jī)在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生各種問題，如在礦山、冶金等行業(yè)中，電機(jī)的損壞頻率很高，經(jīng)過檢修后的電機(jī)與原電機(jī)相比，性能發(fā)生變化，檢修后電機(jī)的性能具體如何，只有通過電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。由此可見，電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)無論是對(duì)新產(chǎn)品的研制還是對(duì)電機(jī)的檢修，都是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。
傳統(tǒng)的電機(jī)實(shí)驗(yàn)采用手動(dòng)操作，自動(dòng)化程度低，測(cè)試人員始終不能離開現(xiàn)場(chǎng)，工作緊張易疲勞，人為因素影響大，效率低，測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度不高。
電機(jī)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展與電機(jī)工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，電機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)電機(jī)測(cè)試技術(shù)提出了新的要求，近代電子技術(shù)的迅速發(fā)展又為提高電機(jī)實(shí)驗(yàn)的精度和速度、進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性測(cè)試以及采用新的測(cè)試方法提供了可能性，進(jìn)一步推動(dòng)電機(jī)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。
在這套系統(tǒng)的方案論證中，硬件部分的設(shè)計(jì)方案核心在于數(shù)據(jù)采集方式、系統(tǒng)控制方式。
1.電機(jī)測(cè)試的任務(wù)
電機(jī)測(cè)試的任務(wù)，首先是記錄下電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù)，如電壓、電流、功率、頻率、轉(zhuǎn)矩等，然后再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理、計(jì)算和分析，以掌握電機(jī)的各種性能。數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的任務(wù)就是完成數(shù)據(jù)的記錄電機(jī)實(shí)驗(yàn)中所測(cè)量的數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率及轉(zhuǎn)矩等都需要經(jīng)過各種變送器轉(zhuǎn)換成直流模擬量電壓，然后再將電壓通過模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。本設(shè)計(jì)主要采集電壓、電流信號(hào)。
2.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用及其廣泛。從大的方面說，例如數(shù)據(jù)遙測(cè)系統(tǒng)、脈沖編碼與調(diào)制通信、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采樣控制系統(tǒng)、視頻信號(hào)處理系統(tǒng)等等。數(shù)據(jù)采集的核心內(nèi)容是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中關(guān)鍵器件就是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器。此外，一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中一般還包括下列各種器件：傳感器（Tranducer，Sensor）、信號(hào)處理電路（Signal Conditioning）、采樣保持電路（Sample-Hold）、A/D轉(zhuǎn)換器等。
3.測(cè)試原理
三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值:三相異步電動(dòng)機(jī)主要是由靜止的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子繞組是異步電動(dòng)機(jī)的主要電路部分,它是由許多線圈按一定規(guī)律聯(lián)接而成,其作用是通過時(shí)變電流建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。機(jī)座的作用是固定和支持定子鐵芯并形成散熱風(fēng)格。轉(zhuǎn)子繞組的主要作用是感生電勢(shì)、流過電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸的作用是支撐轉(zhuǎn)子和傳遞機(jī)械能,它由成型圓鋼加工而成。
4.數(shù)據(jù)采集方式
隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集的重要性顯而易見。它是計(jì)算機(jī)與外界連接的橋梁。不同類型信號(hào)采集的難易程度差別很大。數(shù)據(jù)采集前，必須對(duì)所采集的信號(hào)特性有所了解，才能選擇合理的方式和系統(tǒng)配置。任意一個(gè)信號(hào)都是隨時(shí)間而改變的物理量。常見的如溫度、流速、壓力、應(yīng)變信號(hào)屬于模擬直流信號(hào)，即信號(hào)是靜止的或變化非常緩慢的模擬信號(hào)。采集系統(tǒng)在采集模擬直流信號(hào)時(shí)，需要有足夠的精度以正確測(cè)量信號(hào)電平，由于直流信號(hào)變化緩慢，用軟件計(jì)時(shí)就夠了，不需要使用硬件計(jì)時(shí)。
5.控制方式
主控制器的類型可以為單CPU（單片機(jī)）控制，多單片機(jī)控制。下面將分別對(duì)其進(jìn)行討論：分析。單CPU控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)，輸入信號(hào)變換、信號(hào)放大環(huán)節(jié)、采樣保持環(huán)節(jié)，A/D轉(zhuǎn)換器，N路被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大及濾波后被采樣／保持器（S/H）采樣并保持，使輸入到 A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量在保持時(shí)間內(nèi)保持恒定，以保證 A/D轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確度，A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量可經(jīng)三態(tài)門送入總線以便由單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。上述整個(gè)過程都是在CPU的主導(dǎo)下用軟件通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來完成的。
本方案采集的電壓、電流信號(hào)，均采用高精度傳感器，電壓、電流同時(shí)采樣。由于多數(shù)企業(yè)無專用的試驗(yàn)電源，因此所有測(cè)試結(jié)果均須經(jīng)傅氏變換，取其基波用于計(jì)算。試驗(yàn)測(cè)試過程自動(dòng)完成。為有效保護(hù)被測(cè)電機(jī)，系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了軟硬件保護(hù)措施。系統(tǒng)使用簡(jiǎn)便、造價(jià)低、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，可廣泛用于礦山、冶金、機(jī)械等行業(yè)。
