惯量测功机原理介绍
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1、 系統量測規格介紹 具體系統量測規格參見我司型錄。 確定慣量測功機量測規格之條件有二：
a.電機輸出轉速範圍 b.電機輸入規格範圍
系統工作電源要求
電壓
量測範圍
電流 扭矩
轉速
精度
系統校準
單相 110 ~ 230 V +/- 10%
0.1V 以上（視所選的測功機規格） 0.05 A 以上（視所選的測功機規格） 0.072mNm 以上 250000rpm 以內（視所選的傳感器規格） ﹤±0.2% 通過軟軆進行調校，調校資訊儲存在數據
那麼就目前情況來看，使用最多的兩種電機特性測試方法是： a.給電機外加一個恒負載； b.利用電機慣性負載（加速度法）。
2
二、慣量測功機的量測技術與原理
測功機扭矩測試的理論基礎:牛頓定律與電機測試之關係
T = T + J dw load dt
T——電機扭矩 Tload ——外加負載扭矩 J dw/dt——轉動慣量引起的負載扭矩
傳統測功機的應用：
對馬達加一個恒定負載，因轉速恒定
故 J dw/dt=0
即 將牛頓定律簡化為:
T=Tload
T = T + J dw load dt
慣量測功機系統的應用：
不需要外加負載，即令 Tload = 0 則將牛
頓定律簡化為:
T=J dw/dt
T = T + J dw load dt
慣量測功機除了能夠更快速、更精准和更簡單地測得傳統測功機能完成的基本特 性測試外，還具備傳統測功機不能檢測到的動態扭矩、Cogging torque、Back EMF 等測試功能。
在硬件的匹配上，MEA 也根據 PSC 電機雙繞組的特性，提供了雙電氣通道 量測，能方便實現主副繞組及電容端的電氣數據量測。
說明： 電機的測試專案取決於客戶的需求和測試要求，可以在購買時進行不同的選
擇。如果您需要另加其他測試專案，可以隨時和我們聯繫。
2、注意事項
警告
安全須知 （1）在開機之前，請確認所有電器設備都有可靠接地，做好完全防範。 （2）不要在上電情況下，搬動設備。 （3）確認所有被測電機都有保險裝置。 （4）在連接到控制器之前，確認所有被測電機不存在短路現象。短路的電機很 容易燒毀控制器。 （5）依照我們提供的連接圖紙，進行設備之間的連接。
2、 各種測試方法比較 （1）給電機外加負載，不管是機械的還是電子的，都要把電機和負載進行 耦合，這是十分耗時的。而且由於外加負載的限制，測試速度和扭矩都不可能很 大。但是測試扭矩又不可以很小，因為有一個很大的外加負載誤差存在，例如連 軸器誤差，負載本身慣量誤差等。從而決定了此方法不能用於微小和大型電機測 試，更難實現大批電機的測量暨產線全檢。 電機外加負載方法很多，例如加飛輪，侍服電機，刹車器等等。目前用的最 多的是刹車器，一般分三種磁滯，渦流和磁粉刹車器。 磁滯的用的最多；渦流多用於轉速相對叫高的測試，如10000RPM左右，但 是由於其工作原理，當其在低速時就不能測試了；磁粉多用在大扭矩低轉速測試。 其工作原理大致可描述為，通過刹車器提供外加負載給測試電機，扭矩感測器量 測扭矩大小，轉速感測器量測轉速大小（當然如果需要測量電力參數，可以加入 電力量測單元）。
1、測試系統軟硬體概述 MEA MotorLab 測試系統是一個電腦化專業的測試系統，有高集成度的硬 體和功能強大的軟體組成。它能在很短的時間裏完成各種各樣的電機特性測試。 測試結果被保存在資料庫中，以便以後調用查看之用。你也可以在同一平臺下， 對比這些資料，來分析不同電機之間的差異。
6
MotorLab 系統具有很高的可重復性，可以對一個電機做，諸如標準扭矩速 度測試或者動態測試等等。人性化的操作介面，能使操作者很容易的完成測試前 的參數設定。測試結果以圖形化和資料表的形式顯示，並可以方便的列印出來。
五、執行電機測試的條件與狀態確認『電壓(頻率)、電機狀態的要求』
1、 執行電機測試的必要條件： 能準確測量電機轉子的轉動慣量 2、 狀態確認『電壓(頻率)、電機狀態的要求』 （1）保證電壓為測試所需狀態下的數值； （2）電機溫度為測試所需溫度下的數值、電機裝夾適當且穩定、慣量測功 機已經經過校驗。
六、測試系統軟硬體介紹及其設置的查驗『含電源/電機配線檢查』
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wenku.baidu.com
測試電機必須固定在電機夾具上，傳感器固定在電機出軸上。傳感器，電力 分析儀務必連接在電腦上。
4、夾具 夾具示意圖
MotorLab 電機夾具部件 • 底座 • 電機支撐板 • 緊固裝置 • 傳感器固定夾 底座是一個帶槽子的板子。電機支撐板，夾緊裝置，傳感器綫固定夾都是固
定在槽上的，用戶可以根據被測電機尺寸調節固定的位置。 5、傳感器 測試電機固定後，請連接好傳感器。
b.穩態階段： 在電機最純淨的運行環境下，進行震噪分析測試，包括轉速、轉矩漣波、振盪分 析、轉矩和轉速頻譜分析。(可選功能，參見《慣量測功機追加軟件功能說明》)
c.減速階段： 電機的自由減速運行中，測試電機的摩擦力與速度的關係，如果是直流電機，還 可以測試其反電動勢（Back EMF）與速度的關係，齒槽轉矩解析（Cogging 扭 矩 level）。(可選功能，參見《慣量測功機追加軟件功能說明》)
7、飛輪 飛輪是用來測試電機的轉動慣量（M.O.I）的一個標準慣量圓盤。 備註： 飛輪的轉動慣量必須適合測試電機的轉動慣量，如果選擇了一個不適合的飛 輪，系統會提示你更換飛輪。 注意： 在使用飛輪時，一定要固定好，以免滑動，影響測試結果。
8、機械圖 MEA 會隨 MotorLab 系統附送一套連接器和飛輪的圖紙。儅用戶需要時請 聯係 MEA 的當地代理商。這些可以幫助用戶擴大電機測試的範圍。 注意： 請查對你收到的機械圖 如果沒有收到，請聯係當地 MEA 的代理商。
3
從上面的原理可以看出，此種方法的關鍵是如何精準測量出電機的轉動慣量 及角加速度。
電機轉動慣量是電機自身轉子的物理量，一般都是通過微分化方法來計算其 理論值大小（把不規則轉子微分成若干規則的形狀體，然後用AutoCAD軟體進 行計算），目前國際上比較先進的方法是對比法：用一個標準飛輪來標定（MEA 的國際專利）。
電機的角加速度是電機在加速階段每一時刻所處的角加速度, 可以通過一 個高速度、高解析度的角速度傳感器來獲取裝置來實現。
基於這種技術而開發的測功機叫慣量測功機，而且目前技術非常成熟，目前 國際上比較先進的當數以色列MEA公司研發的慣量測功機（Inertial Dynamometer），其不僅能專業提供電機基本測試需要，而且在電機的分析上也 有著獨特優勢，且操作使用非常方便。
7
（6）禁止打開設備。調校和內部元器件的更換須有 M.E.A 技師完成。 3、System Components 系統組件概述
系統外觀圖 The MotorLab 系統組件 。電機夾具 。傳感器 。連軸器 。飛輪 。機械圖 。系統電腦 。電力分析儀 。MotorLab 系統組件和安裝指導 。MotorLab 軟件説明書
MotorLab 系統可以測試的電機種類很多，像交流 PSC，遮罩磁極式，交流 通用，直流永磁，交流/直流無刷，伺服，交流 3 相感應，其他類型的電機。減 速電機則需要一個獨立的軟體模組和一個特製的感測器。 備註：
被測電機要和測試軟體的模組和設置相匹配。不同類型的電機需要不同類別 的軟體模組。
例如：測試一個 PSC 交流電機，就需要一個 PSC 交流軟體模組和正確的 軟體配置。爲了使電機更加順暢的啓動，MEA 根據此類電機（PSC）的一般特 性，提供了多種觸發模式（如直接觸發，多次間歇觸發和自動調整觸發）。這樣 可以得到更專業的測試數據。
三、MEA 慣量測功機的量測規格和功能介紹
MEA 慣量測功機由全電腦化控制測試電機。MEA 測試軟件，以人性化為本， 力求功能強大，操作方便。
a.周延的操作提示訊息，隨時提醒您的操作； b.靈活的公制和英制單位的互換，方便客戶在不同場合使用； c.獨特到用戶數據介面，可以方便對比，用戶電機設計理論值和實際測試值 之間的差異； d.專業的美國 NI 數據採集硬體支援，決不放過任何一個測試數據； e.遠程專家調試系統，可提供及時診斷服務。
一、電機特性測試基本方法與標準
1、 根據IEEE裏規定電機特性測試一般有三種方法： （1） 給電機外加一個恒負載； （2） 利用電機慣性負載（加速度法）； （3） 電機和其他更容易測得的參數之間建模來考察兩者的關係； 利用電機慣性負載來測試電機負載特性的方法，正是MEA所專注的技術。 MEA電機測試系統完全符合以下標準： z IEEE Std 112-1996 z IEC Standard 60034-2-1:2007
傳感器示意圖：
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傳感器頭
連接器
接頭
提供給客戶的傳感器都已根據電機和客戶要求在 MEA 調試好。把傳感器的 一頭擰緊在連接器上，然後用力套在電機出軸上。
注意： 爲了避免損壞傳感器，在移除時請按住連接器，用力往外拔，不要拉傳感器。
6、適配器 適配器是用來連接傳感器和電機出軸的連接器。兩邊的孔徑，一邊連接傳感 器（6mm），另一邊連接電機出軸。不同的電機軸徑需要不同的連接器。 備註： 假如電機加速非常快，系統會提示用戶使用一個慣性大的適配器或降低電 壓。全壓測試，使用一個慣性大的連接器可以降低加速度。
10
如 PAS 1PH Power Analyzer 接線圖解：
11
9、系統電腦 通常要求為 P4 的工業電腦。
10、電力分析儀及接綫 測試前注意事項： 黨測試一個不熟悉的電機時，SHUNT 開關務必處於位置 1 処。假如 SHUNT 太小不適於被測電機，系統會提示你選擇更大的 SHUNT 值。用戶可以 跟著系統指示，手動選擇合適的 SHUNT 檔位。 注意：如果選擇不合適的 SHUNT 值，會損壞電力分析儀。
2、 慣量測功機功能介紹 慣量測功機是真正完整並且更加精準的電機特性測試&分析，較傳統測功機 只能測試電機電參數和 T-N 特性來說，真正是電機測試的革命性發展。
4
電機的加速 → 穩態 → 減速 三階段的測試解析
a.加速階段： 電機負載特性測試 包括：電壓、 電流、轉矩、轉速、輸入/輸出功率、效率、轉向。 可選：啟動時間、動態轉矩分析。(參見《慣量測功機追加軟件功能說明》)
（2）利用電機慣性負載，這是近幾年在歐美非常流行的測試方法，不僅測 試快速，而且測試非常精準。但是前提條件必須精準的測試出電機的轉動慣量 （moment of inertia）和電機加速階段的角加速度。
（3）電機和其他更容易測得的參數之間建模來考察兩者的關係。建模是一 種間接的方法，不能直接測試電機輸出量，因此容易出現錯誤，這種方法誤差大， 一般都不再採用了。
四、MEA 慣量測功機的操作說明和校驗介紹
1、 有關慣量測功機的操作詳見《MotorLab 使用手冊》。
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2、 利用更高等級的校驗儀器，我們可以校準 MEA 慣量測功機對轉速、電 流、電壓、電阻和溫度量測的精度。詳見《系統校準說明書》。 利用精度適合的計量儀器，分別量測出飛輪的各相關物理參數，並結合 相應慣量定義公式完成對飛輪慣量的校驗。
a.電機輸出轉速範圍 b.電機輸入規格範圍
系統工作電源要求
電壓
量測範圍
電流 扭矩
轉速
精度
系統校準
單相 110 ~ 230 V +/- 10%
0.1V 以上（視所選的測功機規格） 0.05 A 以上（視所選的測功機規格） 0.072mNm 以上 250000rpm 以內（視所選的傳感器規格） ﹤±0.2% 通過軟軆進行調校，調校資訊儲存在數據
那麼就目前情況來看，使用最多的兩種電機特性測試方法是： a.給電機外加一個恒負載； b.利用電機慣性負載（加速度法）。
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二、慣量測功機的量測技術與原理
測功機扭矩測試的理論基礎:牛頓定律與電機測試之關係
T = T + J dw load dt
T——電機扭矩 Tload ——外加負載扭矩 J dw/dt——轉動慣量引起的負載扭矩
傳統測功機的應用：
對馬達加一個恒定負載，因轉速恒定
故 J dw/dt=0
即 將牛頓定律簡化為:
T=Tload
T = T + J dw load dt
慣量測功機系統的應用：
不需要外加負載，即令 Tload = 0 則將牛
頓定律簡化為:
T=J dw/dt
T = T + J dw load dt
慣量測功機除了能夠更快速、更精准和更簡單地測得傳統測功機能完成的基本特 性測試外，還具備傳統測功機不能檢測到的動態扭矩、Cogging torque、Back EMF 等測試功能。
在硬件的匹配上，MEA 也根據 PSC 電機雙繞組的特性，提供了雙電氣通道 量測，能方便實現主副繞組及電容端的電氣數據量測。
說明： 電機的測試專案取決於客戶的需求和測試要求，可以在購買時進行不同的選
擇。如果您需要另加其他測試專案，可以隨時和我們聯繫。
2、注意事項
警告
安全須知 （1）在開機之前，請確認所有電器設備都有可靠接地，做好完全防範。 （2）不要在上電情況下，搬動設備。 （3）確認所有被測電機都有保險裝置。 （4）在連接到控制器之前，確認所有被測電機不存在短路現象。短路的電機很 容易燒毀控制器。 （5）依照我們提供的連接圖紙，進行設備之間的連接。
2、 各種測試方法比較 （1）給電機外加負載，不管是機械的還是電子的，都要把電機和負載進行 耦合，這是十分耗時的。而且由於外加負載的限制，測試速度和扭矩都不可能很 大。但是測試扭矩又不可以很小，因為有一個很大的外加負載誤差存在，例如連 軸器誤差，負載本身慣量誤差等。從而決定了此方法不能用於微小和大型電機測 試，更難實現大批電機的測量暨產線全檢。 電機外加負載方法很多，例如加飛輪，侍服電機，刹車器等等。目前用的最 多的是刹車器，一般分三種磁滯，渦流和磁粉刹車器。 磁滯的用的最多；渦流多用於轉速相對叫高的測試，如10000RPM左右，但 是由於其工作原理，當其在低速時就不能測試了；磁粉多用在大扭矩低轉速測試。 其工作原理大致可描述為，通過刹車器提供外加負載給測試電機，扭矩感測器量 測扭矩大小，轉速感測器量測轉速大小（當然如果需要測量電力參數，可以加入 電力量測單元）。
1、測試系統軟硬體概述 MEA MotorLab 測試系統是一個電腦化專業的測試系統，有高集成度的硬 體和功能強大的軟體組成。它能在很短的時間裏完成各種各樣的電機特性測試。 測試結果被保存在資料庫中，以便以後調用查看之用。你也可以在同一平臺下， 對比這些資料，來分析不同電機之間的差異。
6
MotorLab 系統具有很高的可重復性，可以對一個電機做，諸如標準扭矩速 度測試或者動態測試等等。人性化的操作介面，能使操作者很容易的完成測試前 的參數設定。測試結果以圖形化和資料表的形式顯示，並可以方便的列印出來。
五、執行電機測試的條件與狀態確認『電壓(頻率)、電機狀態的要求』
1、 執行電機測試的必要條件： 能準確測量電機轉子的轉動慣量 2、 狀態確認『電壓(頻率)、電機狀態的要求』 （1）保證電壓為測試所需狀態下的數值； （2）電機溫度為測試所需溫度下的數值、電機裝夾適當且穩定、慣量測功 機已經經過校驗。
六、測試系統軟硬體介紹及其設置的查驗『含電源/電機配線檢查』
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wenku.baidu.com
測試電機必須固定在電機夾具上，傳感器固定在電機出軸上。傳感器，電力 分析儀務必連接在電腦上。
4、夾具 夾具示意圖
MotorLab 電機夾具部件 • 底座 • 電機支撐板 • 緊固裝置 • 傳感器固定夾 底座是一個帶槽子的板子。電機支撐板，夾緊裝置，傳感器綫固定夾都是固
定在槽上的，用戶可以根據被測電機尺寸調節固定的位置。 5、傳感器 測試電機固定後，請連接好傳感器。
b.穩態階段： 在電機最純淨的運行環境下，進行震噪分析測試，包括轉速、轉矩漣波、振盪分 析、轉矩和轉速頻譜分析。(可選功能，參見《慣量測功機追加軟件功能說明》)
c.減速階段： 電機的自由減速運行中，測試電機的摩擦力與速度的關係，如果是直流電機，還 可以測試其反電動勢（Back EMF）與速度的關係，齒槽轉矩解析（Cogging 扭 矩 level）。(可選功能，參見《慣量測功機追加軟件功能說明》)
7、飛輪 飛輪是用來測試電機的轉動慣量（M.O.I）的一個標準慣量圓盤。 備註： 飛輪的轉動慣量必須適合測試電機的轉動慣量，如果選擇了一個不適合的飛 輪，系統會提示你更換飛輪。 注意： 在使用飛輪時，一定要固定好，以免滑動，影響測試結果。
8、機械圖 MEA 會隨 MotorLab 系統附送一套連接器和飛輪的圖紙。儅用戶需要時請 聯係 MEA 的當地代理商。這些可以幫助用戶擴大電機測試的範圍。 注意： 請查對你收到的機械圖 如果沒有收到，請聯係當地 MEA 的代理商。
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從上面的原理可以看出，此種方法的關鍵是如何精準測量出電機的轉動慣量 及角加速度。
電機轉動慣量是電機自身轉子的物理量，一般都是通過微分化方法來計算其 理論值大小（把不規則轉子微分成若干規則的形狀體，然後用AutoCAD軟體進 行計算），目前國際上比較先進的方法是對比法：用一個標準飛輪來標定（MEA 的國際專利）。
電機的角加速度是電機在加速階段每一時刻所處的角加速度, 可以通過一 個高速度、高解析度的角速度傳感器來獲取裝置來實現。
基於這種技術而開發的測功機叫慣量測功機，而且目前技術非常成熟，目前 國際上比較先進的當數以色列MEA公司研發的慣量測功機（Inertial Dynamometer），其不僅能專業提供電機基本測試需要，而且在電機的分析上也 有著獨特優勢，且操作使用非常方便。
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（6）禁止打開設備。調校和內部元器件的更換須有 M.E.A 技師完成。 3、System Components 系統組件概述
系統外觀圖 The MotorLab 系統組件 。電機夾具 。傳感器 。連軸器 。飛輪 。機械圖 。系統電腦 。電力分析儀 。MotorLab 系統組件和安裝指導 。MotorLab 軟件説明書
MotorLab 系統可以測試的電機種類很多，像交流 PSC，遮罩磁極式，交流 通用，直流永磁，交流/直流無刷，伺服，交流 3 相感應，其他類型的電機。減 速電機則需要一個獨立的軟體模組和一個特製的感測器。 備註：
被測電機要和測試軟體的模組和設置相匹配。不同類型的電機需要不同類別 的軟體模組。
例如：測試一個 PSC 交流電機，就需要一個 PSC 交流軟體模組和正確的 軟體配置。爲了使電機更加順暢的啓動，MEA 根據此類電機（PSC）的一般特 性，提供了多種觸發模式（如直接觸發，多次間歇觸發和自動調整觸發）。這樣 可以得到更專業的測試數據。
三、MEA 慣量測功機的量測規格和功能介紹
MEA 慣量測功機由全電腦化控制測試電機。MEA 測試軟件，以人性化為本， 力求功能強大，操作方便。
a.周延的操作提示訊息，隨時提醒您的操作； b.靈活的公制和英制單位的互換，方便客戶在不同場合使用； c.獨特到用戶數據介面，可以方便對比，用戶電機設計理論值和實際測試值 之間的差異； d.專業的美國 NI 數據採集硬體支援，決不放過任何一個測試數據； e.遠程專家調試系統，可提供及時診斷服務。
一、電機特性測試基本方法與標準
1、 根據IEEE裏規定電機特性測試一般有三種方法： （1） 給電機外加一個恒負載； （2） 利用電機慣性負載（加速度法）； （3） 電機和其他更容易測得的參數之間建模來考察兩者的關係； 利用電機慣性負載來測試電機負載特性的方法，正是MEA所專注的技術。 MEA電機測試系統完全符合以下標準： z IEEE Std 112-1996 z IEC Standard 60034-2-1:2007
傳感器示意圖：
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傳感器頭
連接器
接頭
提供給客戶的傳感器都已根據電機和客戶要求在 MEA 調試好。把傳感器的 一頭擰緊在連接器上，然後用力套在電機出軸上。
注意： 爲了避免損壞傳感器，在移除時請按住連接器，用力往外拔，不要拉傳感器。
6、適配器 適配器是用來連接傳感器和電機出軸的連接器。兩邊的孔徑，一邊連接傳感 器（6mm），另一邊連接電機出軸。不同的電機軸徑需要不同的連接器。 備註： 假如電機加速非常快，系統會提示用戶使用一個慣性大的適配器或降低電 壓。全壓測試，使用一個慣性大的連接器可以降低加速度。
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如 PAS 1PH Power Analyzer 接線圖解：
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9、系統電腦 通常要求為 P4 的工業電腦。
10、電力分析儀及接綫 測試前注意事項： 黨測試一個不熟悉的電機時，SHUNT 開關務必處於位置 1 処。假如 SHUNT 太小不適於被測電機，系統會提示你選擇更大的 SHUNT 值。用戶可以 跟著系統指示，手動選擇合適的 SHUNT 檔位。 注意：如果選擇不合適的 SHUNT 值，會損壞電力分析儀。
2、 慣量測功機功能介紹 慣量測功機是真正完整並且更加精準的電機特性測試&分析，較傳統測功機 只能測試電機電參數和 T-N 特性來說，真正是電機測試的革命性發展。
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電機的加速 → 穩態 → 減速 三階段的測試解析
a.加速階段： 電機負載特性測試 包括：電壓、 電流、轉矩、轉速、輸入/輸出功率、效率、轉向。 可選：啟動時間、動態轉矩分析。(參見《慣量測功機追加軟件功能說明》)
（2）利用電機慣性負載，這是近幾年在歐美非常流行的測試方法，不僅測 試快速，而且測試非常精準。但是前提條件必須精準的測試出電機的轉動慣量 （moment of inertia）和電機加速階段的角加速度。
（3）電機和其他更容易測得的參數之間建模來考察兩者的關係。建模是一 種間接的方法，不能直接測試電機輸出量，因此容易出現錯誤，這種方法誤差大， 一般都不再採用了。
四、MEA 慣量測功機的操作說明和校驗介紹
1、 有關慣量測功機的操作詳見《MotorLab 使用手冊》。
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2、 利用更高等級的校驗儀器，我們可以校準 MEA 慣量測功機對轉速、電 流、電壓、電阻和溫度量測的精度。詳見《系統校準說明書》。 利用精度適合的計量儀器，分別量測出飛輪的各相關物理參數，並結合 相應慣量定義公式完成對飛輪慣量的校驗。