0 引言

        目前国内对电机性能的测试基本上仍采用传统的手工测量的方法。由于各项性能指标都由专用的仪器测量，因此要完成所有的电机参数测试需要大量的仪器设备，而且每次手工接上一套仪器，完成一个参数测量后需拆线，再换另外一套仪器，这样的试验手段费工，耗时，效率较低。另外，很多参数仍采用指针式仪表测量，存在读数误差较大等问题。

        本文采用LabVIEW软件开发的电机试验系统，以少量的硬件设备完成了整个电机参数的测量，具有精度和效率高，可扩展性强以及操作界面友好等特点。

1 硬件组成

        如图1所示，电机试验系统主要由被测电机、各种传感器、信号调理模块，数据采集卡和装有LabVIEW软件的计算机组成。

(1)传感器

        将被测参数转换成相应的可用输出电信号，如将转速等非电参数转换成电信号，也可将电机的电压、电流等强电信号转换成后续模块可以接受的弱电信号。

(2)信号调理模块

       信号调理模块的基本作用：一是放大，将信号放大以适应数据采集卡中的A/D转换器；二是滤波，抑制干扰噪声中的高频分量，压缩频带以降低采样频率。

(3)数据采集卡

         数据采集卡主要有三个功能：一是由衰减器和增益可控放大器进行量程自动变换；二是由多路转换开关完成对多点多通道信号的分时采样；三是将信号的采样值由A/D转换器转换为幅值离散化的数字量，或由V/F转换器转换为脉冲信号以适应计算机工作[2]。

(4)装有LabVIEW软件的计算机

         这是整个系统的核心，所有的虚拟仪器都是通过LabVIEW软件定制的，充分体现了“软件就是仪器”[4]的理念。而且随着需求的变化，只要修改相应的程序就可以适应新的需求，易于维护和扩展。

2 软件设计

2.1 软件流程图
        软件的流程图如图2所示。进入到虚拟仪器软件之后，通过菜单选择不同的试验项目进行试验。每个试验首先都必须采集相应的参数，然后进入到测试程序测量相关的性能参数。下面介绍几个主要试验项目的软件设计。

2.2 三相功率测量模块设计

         三相功率的测量采用二表法[7]，具体的测量模块程序框图如图3所示。该模块主要由数据采集程序和二表法功率测量程序组成。具体执行过程如下：数据采集卡采集两相线电压和相应的线电流，并将其转换成数字量，以数组形式送给功率测量程序计算出三相功率，然后从表盘显示。
2.3 空载电流和空载损耗测量模块设计

        按照电机试验的国家标准，设计出空载电流和空载损耗测量模块的程序框图如图4所示。从图中可以看出,整个程序由以下几部分构成：
(1) 数据采集程序：主要负责采集三相空载电压和三相空载电流。
(2) 决定程序进程的两个决策程序：一是判定是否达到参考电压的决策程序，由于绘制特性曲线时只要采集有限个点,因此可以将这些点作为参考电压,先给定参考电压和允许的电压偏差，然后调节调压器，当空载电压的平均值与参考电压之差在允许的电压偏差范围之内时，才进行相应的测量和保存数据。二是判定空载输入电压波形是否满足正弦波的决策程序，按照标准，当空载电压的平均值与有效值之差在3%以内，可认为试验电压波形满足要求[1]。
(3) 测量空载电流百分比和空载损耗的程序：由于电压波形都不同程度的发生畸变，所以按照标准，测得的空载损耗应校正到标准正弦波形时的损耗，空载损耗用二表法测得，具体程序设计见图3。
(4) 数据存储程序：将采集到的空载电压、空载电流、空载损耗以及功率因数组成一个数组，将这个数组存入指定的路径中。每次测量的数据按顺序连接在一起，在后续的程序中就可以将各个测量值分开组成各自的数组，以显示相互之间的关系。

2.4 负载损耗和短路电流测量模块设计

        按照电机试验的国家标准，负载损耗和短路电流测量模块的程序框图如图5所示，主要包括以下几个部分：

(1) 数据采集程序，主要负责采集三相短路电流和短路电压。
(2) 电压和电流的有效值和平均值测量程序：计算短路电压和电流的有效值和平均值。
(3) 三相功率也即负载损耗测量程序：负载损耗的测量仍采用二表法，其具体程序见图3。
(4) 温度系数计算程序：该程序采用Case结构，通过选择器端子选择不同的绕组形式，然后按照国家标准求出相应的温度系数。
(5) 直流电阻损耗测量程序：该程序也采用基于Case结构的设计，通过选择器端子选择绕组联结形式，然后按照国家标准求出对应的直流电阻损耗。
(6) 数据存储程序：其程序与空载电流和空载损耗测量模块的程序相同。
3 实验结果及分析

        利用本文所设计的试验系统对某小功率电机进行空载试验和短路试验，得到的试验数据如图6、7所示。图中给出了采集到的参数，并绘制了相应的曲线。特性曲线与理论[8]上的相一致，证明了本系统设计的正确性。本系统还可以通过选择不同的特性曲线，切换数据通道，对单个的参数进行测试，具有较好的灵活性。

4结束语

        采用LabVIEW软件开发的电机试验系统，能完成各种电机参数的测量。在实验室条件下对该系统进行测试，测量的结果准确，达到了预期的结果。与传统的电机试验方法相比，该系统具有操作简单，界面友好，准确度高和效率高等特点。

参考文献

[1] 保定天威保变电气股份有限公司.电机试验技术[M].北京:机械工业出版社,2000.
[2] 曹玲芝.现代测试技术及虚拟仪器[M].北京:航空航天大学出版社,2004.
[3] 周求湛,钱志鸿等.虚拟仪器与LabVIEW7 Express 程序设计[M].北京:航空航天大学出版社,2004.
[4] 侯国屏.LabVIEW 7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社,2005.
[5] 邓焱,王磊.LabVIEW7.1测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社,2004.
[6] 张伟东,袁昊,等.基于虚拟仪器的电子测量系统[J].电子测量技术,2006(4):44-45.
[7] 周腊吾,杨德志.电机及拖动基础实验指导[M].长沙:湖南大学出版社,2004.
[8] 汤蕴璆,史乃.电机学[M].北京：机械工业出版社,2003.