基于PLC汽車發(fā)電機性能測試實驗儀的設(shè)計

摘 要：文章主要介紹了汽車發(fā)電機性能測試實驗儀的設(shè)計與實現(xiàn)。該測試儀將能夠在汽車多工況下進(jìn)行汽車發(fā)電機測試實驗的裝置。該裝置的測試系統(tǒng)由電源、電機、顯示裝置以及電路調(diào)節(jié)裝置組成。該設(shè)計的新穎之處在于可實現(xiàn)發(fā)電機動靜態(tài)檢測，且能準(zhǔn)確可靠的測試出發(fā)電機的實際故障狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)電機；性能；測試儀；設(shè)計

引言

目前，用于汽車維修、檢測人員檢測和診斷發(fā)電機的設(shè)備與方法主要包括三類：第一類是演示設(shè)備，如各種多媒體資料和示教板。第二類是各種車型的發(fā)電機的實物拆裝及使用萬用表進(jìn)行原始性的手段進(jìn)行測量等等。第三類是在傳統(tǒng)的測試儀器上，對汽車發(fā)電機進(jìn)行簡單的實驗。

上述三類設(shè)備相對來說都各有缺點，且不容易實現(xiàn)，效果不佳。因此，研制一種適應(yīng)汽車技術(shù)發(fā)展的汽車發(fā)電機測試實驗裝置，以幫助廣大技術(shù)人員迅速完成對發(fā)電機的檢測與故障排除，便于汽車發(fā)電機維修及拆裝檢修后的檢驗使用，也可作為發(fā)電機生產(chǎn)廠家檢驗產(chǎn)品使用，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 測試儀設(shè)計實現(xiàn)

為了使本汽車發(fā)電機性能測試試驗儀更方便改進(jìn)和維護(hù)，我們對汽車發(fā)電機性能測試試驗儀采用了模塊化設(shè)計的方法，如圖1所示。

1.1 整機結(jié)構(gòu)設(shè)計

汽車發(fā)電機性能測試實驗儀，包括有機架，安裝在機架上的驅(qū)動電機2、PLC數(shù)據(jù)處理器3和變頻器4，機架上設(shè)有供發(fā)電機5可拆卸安裝的電機安裝座，發(fā)電機5安裝在電機安裝座上，驅(qū)動電機2經(jīng)傳動帶驅(qū)動連接，其采用三角帶驅(qū)動帶設(shè)置，驅(qū)動更加平穩(wěn)可靠。變頻器4與驅(qū)動電機2控制連接，變頻器4用于調(diào)節(jié)驅(qū)動電機2輸出的轉(zhuǎn)速；PLC數(shù)據(jù)處理器3輸入端與發(fā)電機5、發(fā)電機轉(zhuǎn)速傳感器7通訊連接，用于接收和處理輸出數(shù)據(jù)，發(fā)電機5的各個性能數(shù)據(jù)，如發(fā)電機轉(zhuǎn)速值、發(fā)電機輸出電流值、發(fā)電機輸出電壓值以及發(fā)電機負(fù)載特性曲線，都在PLC數(shù)據(jù)處理器3輸出端連接的顯示器31上顯示；PLC數(shù)據(jù)處理器3輸入連接有用于將發(fā)電機5輸出端接入PLC數(shù)據(jù)處理器3的負(fù)載電阻器9，負(fù)載電阻器9一端連接在發(fā)電機5輸出端上，另一端與PLC數(shù)據(jù)處理器3輸入端通信連接。

在驅(qū)動電機2上還安裝有用于測量驅(qū)動電機輸出轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電機速度傳感器8；驅(qū)動電機速度傳感器8與PLC數(shù)據(jù)處理器3輸入端通訊連接，驅(qū)動電機2的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)在PLC數(shù)據(jù)處理器3上的顯示器31上顯示，方便對驅(qū)動電機2與發(fā)電機5的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，用于判斷和調(diào)節(jié)驅(qū)動電機2和發(fā)電機5之間傳動，保證傳動可靠（如圖2所示）。

1.2 電機的選擇

（1）根據(jù)負(fù)載的啟動特性及運行特性，選出最適合于這些特性的電動；選擇具有與使用場所環(huán)境相適應(yīng)的防護(hù)方式及冷卻方式的電動機，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)能適合電動機所處的環(huán)境條件。（2）計算和確定合適的電動機容量。通常設(shè)計制造的電動機，在75%-100%額定負(fù)載時，效率最高。因此，應(yīng)使設(shè)備需求的容量與被選電動機的容量差值最小，使電動機的功率被充分利用。（3）選擇可靠性高、便于維護(hù)的電動機?？紤]到互換性，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)電動機。（4）為使整個系統(tǒng)高效率運行，要綜合考慮電機的極數(shù)及電壓等級。

1.3 調(diào)速機構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)

采用調(diào)速器實現(xiàn)電動機原動轉(zhuǎn)速從0-1390轉(zhuǎn)/分的無級調(diào)節(jié)，傳動帶通過傳動比的改變實現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)速能夠從0-4000轉(zhuǎn)/分速度調(diào)節(jié)。安裝布線時應(yīng)將電源線和控制電纜分開，例如使用獨立的線槽等。使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時應(yīng)采用電纜套管。避免變頻器的重力線（輸出輸入線）與信號線平行布線和集束布線，應(yīng)分散布線。檢測器的連接線，控制用信號線，使用雙絞線屏蔽線，屏蔽線的外皮連接COM端，變頻器，電機等等的接地線接到同一點上，加數(shù)據(jù)線濾波器到信號線上。將檢測器的連接線，控制用信號線的屏蔽線層，用電纜金屬夾接地?？刂苹芈方泳€：端子“COM”為控制信號的公共端；控制回路端子的接線應(yīng)使用屏蔽或雙絞線，而且必須與主回路，強電回路分開布線。由于控制回路的頻率輸入信號是微小電流，所以在接點輸入的場合，為了防止接觸不良，使用兩個并排的接點或使用雙生接點?？刂苹芈酚么笥?.75平方毫米的電纜接線。

1.4 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

變頻器控制驅(qū)動電機驅(qū)動發(fā)電機不同轉(zhuǎn)速下工作，實現(xiàn)不同工況的模擬，經(jīng)變頻調(diào)節(jié)器收集發(fā)電機不同工況下的電壓、電流、轉(zhuǎn)速以及負(fù)載特性等，發(fā)電機檢測值，直觀的顯示在顯示屏上，操作直觀方便，參照驅(qū)動電機輸出轉(zhuǎn)速和發(fā)電機輸出轉(zhuǎn)速，進(jìn)行比較，可直觀的知曉，驅(qū)動電機與發(fā)電機的傳動是否可靠，便于檢測人員進(jìn)行調(diào)整，保證數(shù)據(jù)的可靠性。

2 結(jié)束語

本汽車發(fā)電機性能測試實驗儀設(shè)計主要包括整機結(jié)構(gòu)的設(shè)計、電機的選擇以及調(diào)速機構(gòu)的設(shè)計和數(shù)據(jù)采和控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)以及輸出電流及電壓等相關(guān)數(shù)據(jù)都能在變頻器上的顯示器上顯示，方便對驅(qū)動電機與發(fā)電機的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行比較，用于判斷和確定發(fā)電機的實際故障狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：張余（1983-），男，安徽蚌埠人，碩士，講師，主要研究方向：機械工程。