一、概述 汽車(chē)交流發(fā)電機綜合性能測試試驗系統（簡(jiǎn)稱(chēng)一拖二實(shí)驗臺）可以同時(shí)驅動(dòng)2臺電機進(jìn)行試驗，主要用于交流發(fā)電機高速沖擊（急變速）、高低溫及濕度耐久性綜合測試，模擬汽車(chē)交流發(fā)電機在各種環(huán)境，各種條件下的工作狀態(tài)的檢測實(shí)驗設備。 實(shí)驗臺是機電一體化設備。本系統模擬高低溫、濕度試驗環(huán)境，對各種汽車(chē)發(fā)電機的工作情況進(jìn)行測試。由大功率變頻電機模擬汽車(chē)發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)發(fā)電機發(fā)電，向汽車(chē)蓄電池和負載提供最大的直流電流。在此過(guò)程中由計算機和各種智能設備模擬各種條件，并實(shí)時(shí)監控監測發(fā)電機的狀態(tài)，完成各種發(fā)電機產(chǎn)品的高速沖擊及高低溫耐久性試驗和出廠(chǎng)性能的測試任務(wù)。 二、系統組成 整個(gè)系統包括： u工業(yè)級P4計算機 u RS232以及RS485通訊口 u 變頻器 u 溫控箱控制器 u 負載箱 u LabVIEW采集卡(PCI-6221)的混合方式控制試驗臺，對2臺獨立的發(fā)電機進(jìn)行試驗。 測試試驗臺：可操作空間600L：L800 x W800 x H950 mm，恒溫變溫時(shí)制冷功率由3臺6匹壓縮機組完成，發(fā)熱量可控功率6KW，驅動(dòng)電機3000KW，均溫風(fēng)扇25Wx4。濕度控制加濕鍋爐4KW，濕度傳感器及加濕水箱等。發(fā)電機夾具5種10套共30件。 電氣控制柜：工控機19寸寬屏液顯及接口，三菱變頻器、制動(dòng)單元、變頻電機以及制動(dòng)電阻1套。 300A負載箱2臺；調理箱2臺（電流、電壓、速度傳感器等）。置放于測試臺上方。 控制柜和試驗控制臺（包括負載箱、調理箱）之間的連線(xiàn)分兩部分，強電部分（驅動(dòng)電源）和弱電部分（信號線(xiàn)和通訊線(xiàn)）。 計算機與前端調理電路之間的連線(xiàn)部分：I/O、A/D、串口通訊線(xiàn)。 圖1、汽車(chē)發(fā)電機綜合性能測試系統 TIME880主畫(huà)面 圖2、 溫控箱控制器顯示界面 圖3、變頻器接線(xiàn)端子排列 圖4、 負載箱前面板 圖5、 負載箱后面板 圖6、信號調理箱前面板 三、技術(shù)指標 汽車(chē)交流發(fā)電機綜合性能試驗系統的主要技術(shù)指標參數如下表所示： 物理量 測量精度 控制精度 顯示位數 控制及測量范圍 轉速測量 ±0.5% ±1.0% 00000.0A 0～21000r/min 電壓測量 ±0.5% 00.00V 0～60V 電流測量 ±0.5% 000.0A 0～300A 力矩測量 ±0.5% 00.0 N·M 0～24.5N·M 實(shí)驗溫度 ±2.0% 000.0℃ -70℃～180℃ 實(shí)驗濕度 ±3% R.H 00.0%R.H 30-98%RH 溫變速率 15℃/min (2臺3.5KW發(fā)電機同時(shí)工作) 速度采集 P端子相線(xiàn)信號 AD采集器精度 輸入：16SE/8DI，250kS/s，16bits 輸出：2，833kS/s，16bits 1、溫濕度控制回路 ：計算機界面設置溫濕度控制方式（恒溫、多重循環(huán)、溫度 沖擊、恒溫恒濕或變溫恒濕等）。 2、速度控制回路：性能測試及耐久性多重循環(huán)可以設定為開(kāi)閉環(huán)兩種運行方式， 閉環(huán)由變頻器內的PID調節功能完成。高速沖擊、復合變速試驗時(shí)速度控制為 開(kāi)環(huán)。 3、系統參數采集：電流經(jīng)調理箱的電流傳感器采集并經(jīng)過(guò)NI PCI-6221數據采集 卡A/D接口傳送給計算機。 4、負載控制及恒流恒壓工作方式：負載控制可獨立操作，手動(dòng)或自動(dòng)控制發(fā)電 機負載的恒流、恒壓等工作方式。 四、系統軟件 采用LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）開(kāi)發(fā)。運行于Windows XP sp3操作系統。它能夠按照用戶(hù)的需求設定汽車(chē)交流發(fā)電機的性能測試（輸出特性、拋負載、調節器和出廠(chǎng)性能的測試）、高速沖擊及耐久性試驗和變溫恒濕試驗任務(wù)。軟件界面友好，操作靈活，方便。1、登陸界面 圖7、登陸界面 2、主界面 圖8、主界面 3、參數設定 圖9、參數設定 4、耐久性試驗：包括耐久性試驗包括溫變耐久測試、高溫耐久性試驗、熱高速加速度測試、最大速度耐久性測試等四大試驗項目。 圖10、耐久性試驗 1）溫變耐久測試 溫變測試需要證明發(fā)電機能夠在溫度變化范圍內進(jìn)行工作。發(fā)電機要固定在溫變室內，可以循環(huán)變化并且可以控制溫度在-40 ℃～50℃之間變化。測試方法：一個(gè)周期由4個(gè)30分鐘組成，每個(gè)周期為2小時(shí)。1、首先，發(fā)電機在非工作的狀態(tài)下，放置在-30℃中30分鐘 ；2、其次，在第二個(gè)30min中，測試溫度由-40℃升高到125℃ 。發(fā)電機軸機械轉動(dòng)轉速達到8000rpm，滿(mǎn)載運行；3、在第三個(gè)30min，測試溫度要保持在125℃，并且轉速 從8000到12000rmp變化時(shí)，發(fā)電機提供全載荷能量；4、在最后一個(gè)30min里，發(fā)電機的載荷降低到20A，而發(fā)電機的轉速維持在8000rpm，以保證在室溫降低到-40℃的過(guò)程中，內部的風(fēng)扇能起到散熱降溫作用。輸出電壓應受監控，以檢查調節工作是否正常。2h為一個(gè)周期。界面如下： 圖11、溫變耐久測試 測試前，進(jìn)入界面分別輸入四個(gè)時(shí)間段（30min）的溫度和轉速值，選擇負載的控制模式（恒壓或恒流）并輸入相應控制值，按“開(kāi)始”進(jìn)行測試，在測試過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示發(fā)電機電壓、電池電壓、負載電壓、發(fā)電機電流、電池電流等數據，并實(shí)時(shí)繪制溫度及速度變化曲線(xiàn)。當倒計時(shí)完時(shí)試驗停止。 2）高溫耐久性試驗 高溫耐久性試驗需要驗證發(fā)電機在125℃仍能工作。發(fā)電機固定在一個(gè)合適的測力計驅動(dòng)測試室中，測試室能夠維持溫度在125℃。在發(fā)電機轉速為2700rmp到3000rmp的范圍內，發(fā)電機滿(mǎn)載運行，入風(fēng)溫度需要保持在125℃。10s為一個(gè)周期。界面如下： 圖12、高溫耐久性試驗 測試時(shí)，輸入溫度和轉速設定值，選擇負載控制類(lèi)型（不改變默認即可），再點(diǎn)擊運行、開(kāi)始。 3）熱高速加速度測試 熱高速加速度測試需要驗證發(fā)電機能夠承受發(fā)動(dòng)機加速度和減速度。發(fā)電機固定在測力計驅動(dòng)測試室中，測試室能夠維持溫度在125℃。在發(fā)電機轉速為12000±300rmp的范圍內，發(fā)電機滿(mǎn)載運行，入風(fēng)溫度需要保持在125℃。發(fā)電機的機械軸速度首先保持在12000rmp持續7s，再以6000rpm/s的加速度加速到18000，持續此轉速7s。再以15000rpm/s的加速度減速回到12000rmp，完成一個(gè)循環(huán)周期。測試時(shí)間為15.4s。界面如下： 圖13、熱高速加速度測試 測試時(shí)，輸入溫度和不同階段的轉速設定值，選擇負載控制類(lèi)型（不改變默認即可），再點(diǎn)擊運行、開(kāi)始。 4）、最大速度耐久性測試 將發(fā)電機固定在測試室的相應設備上，并保證室內溫度控制在125℃。發(fā)電機滿(mǎn)載運行，轉速為9000±300rmp的范圍內，入風(fēng)溫度需要保持在125℃。發(fā)電機在9000rmp轉速下保持24s。接著(zhù)以6000rpm/s的加速度加速到21000rpm，保持3s。再以12000rpm/s的加速度減少到9000rpm。完成一個(gè)循環(huán)。測試時(shí)間為30s。 圖14、最大速度耐久性測試 測試時(shí)，輸入溫度和不同階段的轉速設定值，選擇負載控制類(lèi)型（不改變默認即可），再點(diǎn)擊運行、開(kāi)始。 5、整體循環(huán)耐久試驗 整體循環(huán)耐久試驗是溫變耐久測試、高溫耐久性試驗、熱高速加速度測試、最大速度耐久性測試四大試驗項目的組合循環(huán)試驗。四個(gè)試驗項目的測試的次序可以根據要求進(jìn)行排序。周期為每個(gè)試驗項目周期之和。界面如下： 圖15、整體循環(huán)耐久試驗 測試時(shí)，確定各試驗參數，選擇試驗次序，再點(diǎn)擊運行、開(kāi)始。 試驗后評價(jià)指標如下： 將測試的結果繪成韋伯圖，在350h內，所有的發(fā)電機沒(méi)有失效，750h內可靠度為0.9。測試樣品為5臺電機，每臺都要做滿(mǎn)以上循環(huán)耐久試驗至少750小時(shí)而不失效，并挑選一臺一直做到死為止，看最終的運行時(shí)間。 設備運行以上標準要求的耐久試驗連續運行至少1個(gè)月無(wú)故障。 6、復合沖擊試驗 復合沖擊試驗，指在設定的溫度變化和負載下，發(fā)電機按設定的低轉速與高轉速按一定的斜率交替運行。 溫度和速度的變化均有五種類(lèi)型，最完整的類(lèi)型是：低速---增速---高速---減速。其他類(lèi)型只是增減過(guò)渡狀態(tài)。根據類(lèi)型需要設定“低速”、“增速”、“高速”、“減速”對應的值和時(shí)間，加上運行負載類(lèi)型、負載值和循環(huán)次數，即可保存完整的試驗參數。 本系統的加速約為15K，減速約為12K。加速設置太大會(huì )測試達不到要求，減速設置太大，會(huì )使變頻器超負荷報警（與發(fā)電機負載也有關(guān)，負載大減速效果就越好）。如出現變頻器報警，請在IO調試界面下，勾選變頻器復位數秒后取消，復位正常后變頻器顯示屏顯示000。 復合沖擊的工藝組合的操作與循環(huán)變速耐久相同，不再復述。設置界面如下： 圖16、復合沖擊試驗 7、耐久循環(huán)試驗 耐久循環(huán)試驗，是由轉速、負載、溫度三個(gè)條件按預設順序嵌套循環(huán)，而對發(fā)電機所做的試驗。Ⅲ環(huán)是最外層循環(huán)，Ⅰ環(huán)是最內層循環(huán)。 在界面的左部耐久工藝組合框中，可以選擇已有的工藝組合，也可新建工藝組合。選擇已有的組合后，可以刪除，更名或者將此組合復制。 選定一個(gè)組合后，組合內容即可顯示出來(lái)。每環(huán)可設8個(gè)段，每段可以分別設相關(guān)參數值和循環(huán)次數。其中轉速閉環(huán)是指速度PID控制。負載環(huán)恒流控制可以選擇控制主回路或負載回路。溫度環(huán)可以是常溫（不控溫）或是設定溫度分段參數。界面右邊的兩個(gè)綠色雙箭頭用于交換三環(huán)的內外順序。數據設置好后應及時(shí)保存，以免丟失。界面如下： 圖17、循環(huán)耐久試驗 注意設定某一環(huán)時(shí)，段由左向右填寫(xiě)，循環(huán)次數為0則不執行（后面即使有不為0的設置也不會(huì )再執行）。 8、出廠(chǎng)特性測試 1）　快速熱態(tài)試驗 　　a．受試發(fā)電機應以3000r／min的轉速，并以實(shí)際輸出的最大電流升溫30min，升溫和測試過(guò)程中，發(fā)電機應保持試驗電壓Ut，穩定。 　　b．發(fā)電機升溫結束后，將其轉速降低直至輸出電流介于額定電流IR的5％和2A之間，開(kāi)始試驗，記錄其電流和轉速。 　　c．試驗時(shí)至少應順序采用下列轉速： 　　1 500，2 000，3 000，4 000，6 000，9000，12000或nmax （r／min）。 　　d．試驗時(shí)間不應超過(guò)30s，并維持穩定的轉速變化率。 2）快速冷態(tài)試驗。 　 此界面可測試零電流轉速和定點(diǎn)速度、負載下的電流輸出測試?？蛇M(jìn)行快速冷態(tài)試驗。實(shí)驗方法如下： a.試驗時(shí)至少應順序采用下列轉速： 　　2A時(shí)的轉速（約：000），1 500，2 000，3 000，4 000，6 000，9 000，12 000或nmax（r／min）。 b.試驗時(shí)間不應超過(guò)30s，并維持穩定的轉速變化率。 界面如下： 圖18、電氣特性測試 　　2)驅動(dòng)功率和效率的特性 發(fā)電機的驅動(dòng)功率應通過(guò)規定的各測試點(diǎn)測取轉矩值進(jìn)行計算，并求出其效率，從而得出兩種特性曲線(xiàn)。界面如下： 圖19、驅動(dòng)功率和效率的特性 3）調節器功能試驗 發(fā)電機應在額定轉速和額定電流狀態(tài)下運轉直至調節器的溫升穩定，然后將負載電流減少至5A，檢查發(fā)電機的電壓，其值不得超過(guò)發(fā)電機制造廠(chǎng)所規定的電壓值。界面如下： 圖20、調節器功能試驗 注：調節器的電壓調節值取決于用戶(hù)的要求。 9、拋負載測試 在主界面中選擇“拋負載測試”即可打開(kāi)對應的輸出界面。設定控制電機速度、輸出負載和環(huán)境溫度前要點(diǎn)選“運行”，“運行”后方可控制電機轉速、輸出負載和環(huán)境溫度（也可先設定數據，后“運行”）。輸出值的設定方法有多種，可在數值設置框中輸入設定值后按鍵盤(pán)“Enter”鍵，更改當前輸出值，在使用箭頭按鍵設定輸出值時(shí)，應先設定變化量（在變化量框中輸入變化值按鍵盤(pán)“Enter”鍵。光標處于不同位改變的相應的位的值。每按下左邊的箭頭當前輸出值將減少變化量框中值，按下右邊的箭頭當前輸出值將增加變化量框中值。循環(huán)次數到達后程序會(huì )結束。 界面的中下部顯示采集的實(shí)時(shí)數據，供試驗者觀(guān)察試驗狀態(tài)。填寫(xiě)好拋負載的拋時(shí)間、合時(shí)間（最小1秒）和拋的次數后，點(diǎn)“啟動(dòng)”鍵開(kāi)始拋負載試驗（此時(shí)應已經(jīng)將上面的“運行”預先執行）。當倒計時(shí)完時(shí)試驗停止。界面如下： 圖21、拋負載測試系統 注：實(shí)驗前選擇好電機電壓類(lèi)型，此界面無(wú)電壓保護，錯誤會(huì )燒毀電機或設備！ 本文出自廣州智維電子科技有限公司 http://www.triv.cn/product_list.asp?cat_id=215&bid=78 如有需要，請聯(lián)系我們： 劉落實(shí)廣州智維電子科技有限公司廣州市五山華南理工大學(xué)國家科技園2號樓205-206室郵編:510640電話(huà):020-38744186 , 38744187 手機:15999975195傳真:020-38744189QQ:54822269Email: sales@triv.cn 公司網(wǎng)址：http://www.triv.cn