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一、概述 汽车交流发电机综合性能测试试验系统（简称一拖二实验台）可以同时驱动2台电机进行试验，主要用于交流发电机高速冲击（急变速）、高低温及湿度耐久性综合测试，模拟汽车交流发电机在各种环境，各种条件下的工作状态的检测实验设备。 实验台是机电一体化设备。本系统模拟高低温、湿度试验环境，对各种汽车发电机的工作情况进行测试。由大功率变频电机模拟汽车发动机驱动发电机发电，向汽车蓄电池和负载提供最大的直流电流。在此过程中由计算机和各种智能设备模拟各种条件，并实时监控监测发电机的状态，完成各种发电机产品的高速冲击及高低温耐久性试验和出厂性能的测试任务。 二、系统组成 整个系统包括： u工业级P4计算机 u RS232以及RS485通讯口 u 变频器 u 温控箱控制器 u 负载箱 u LabVIEW采集卡(PCI-6221)的混合方式控制试验台，对2台独立的发电机进行试验。 测试试验台：可操作空间600L：L800 x W800 x H950 mm，恒温变温时制冷功率由3台6匹压缩机组完成，发热量可控功率6KW，驱动电机3000KW，均温风扇25Wx4。湿度控制加湿锅炉4KW，湿度传感器及加湿水箱等。发电机夹具5种10套共30件。 电气控制柜：工控机19寸宽屏液显及接口，三菱变频器、制动单元、变频电机以及制动电阻1套。 300A负载箱2台；调理箱2台（电流、电压、速度传感器等）。置放于测试台上方。 控制柜和试验控制台（包括负载箱、调理箱）之间的连线分两部分，强电部分（驱动电源）和弱电部分（信号线和通讯线）。 计算机与前端调理电路之间的连线部分：I/O、A/D、串口通讯线。 图1、汽车发电机综合性能测试系统 TIME880主画面 图2、 温控箱控制器显示界面 图3、变频器接线端子排列 图4、 负载箱前面板 图5、 负载箱后面板 图6、信号调理箱前面板 三、技术指标 汽车交流发电机综合性能试验系统的主要技术指标参数如下表所示： 物理量 测量精度 控制精度 显示位数 控制及测量范围 转速测量 ±0.5% ±1.0% 00000.0A 0～21000r/min 电压测量 ±0.5% 00.00V 0～60V 电流测量 ±0.5% 000.0A 0～300A 力矩测量 ±0.5% 00.0 N·M 0～24.5N·M 实验温度 ±2.0% 000.0℃ -70℃～180℃ 实验湿度 ±3% R.H 00.0%R.H 30-98%RH 温变速率 15℃/min (2台3.5KW发电机同时工作) 速度采集 P端子相线信号 AD采集器精度 输入：16SE/8DI，250kS/s，16bits 输出：2，833kS/s，16bits 1、温湿度控制回路 ：计算机界面设置温湿度控制方式（恒温、多重循环、温度 冲击、恒温恒湿或变温恒湿等）。 2、速度控制回路：性能测试及耐久性多重循环可以设定为开闭环两种运行方式， 闭环由变频器内的PID调节功能完成。高速冲击、复合变速试验时速度控制为 开环。 3、系统参数采集：电流经调理箱的电流传感器采集并经过NI PCI-6221数据采集 卡A/D接口传送给计算机。 4、负载控制及恒流恒压工作方式：负载控制可独立操作，手动或自动控制发电 机负载的恒流、恒压等工作方式。 四、系统软件 采用LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）开发。运行于Windows XP sp3操作系统。它能够按照用户的需求设定汽车交流发电机的性能测试（输出特性、抛负载、调节器和出厂性能的测试）、高速冲击及耐久性试验和变温恒湿试验任务。软件界面友好，操作灵活，方便。1、登陆界面 图7、登陆界面 2、主界面 图8、主界面 3、参数设定 图9、参数设定 4、耐久性试验：包括耐久性试验包括温变耐久测试、高温耐久性试验、热高速加速度测试、最大速度耐久性测试等四大试验项目。 图10、耐久性试验 1）温变耐久测试 温变测试需要证明发电机能够在温度变化范围内进行工作。发电机要固定在温变室内，可以循环变化并且可以控制温度在-40 ℃～50℃之间变化。测试方法：一个周期由4个30分钟组成，每个周期为2小时。1、首先，发电机在非工作的状态下，放置在-30℃中30分钟 ；2、其次，在第二个30min中，测试温度由-40℃升高到125℃ 。发电机轴机械转动转速达到8000rpm，满载运行；3、在第三个30min，测试温度要保持在125℃，并且转速 从8000到12000rmp变化时，发电机提供全载荷能量；4、在最后一个30min里，发电机的载荷降低到20A，而发电机的转速维持在8000rpm，以保证在室温降低到-40℃的过程中，内部的风扇能起到散热降温作用。输出电压应受监控，以检查调节工作是否正常。2h为一个周期。界面如下： 图11、温变耐久测试 测试前，进入界面分别输入四个时间段（30min）的温度和转速值，选择负载的控制模式（恒压或恒流）并输入相应控制值，按“开始”进行测试，在测试过程中实时显示发电机电压、电池电压、负载电压、发电机电流、电池电流等数据，并实时绘制温度及速度变化曲线。当倒计时完时试验停止。 2）高温耐久性试验 高温耐久性试验需要验证发电机在125℃仍能工作。发电机固定在一个合适的测力计驱动测试室中，测试室能够维持温度在125℃。在发电机转速为2700rmp到3000rmp的范围内，发电机满载运行，入风温度需要保持在125℃。10s为一个周期。界面如下： 图12、高温耐久性试验 测试时，输入温度和转速设定值，选择负载控制类型（不改变默认即可），再点击运行、开始。 3）热高速加速度测试 热高速加速度测试需要验证发电机能够承受发动机加速度和减速度。发电机固定在测力计驱动测试室中，测试室能够维持温度在125℃。在发电机转速为12000±300rmp的范围内，发电机满载运行，入风温度需要保持在125℃。发电机的机械轴速度首先保持在12000rmp持续7s，再以6000rpm/s的加速度加速到18000，持续此转速7s。再以15000rpm/s的加速度减速回到12000rmp，完成一个循环周期。测试时间为15.4s。界面如下： 图13、热高速加速度测试 测试时，输入温度和不同阶段的转速设定值，选择负载控制类型（不改变默认即可），再点击运行、开始。 4）、最大速度耐久性测试 将发电机固定在测试室的相应设备上，并保证室内温度控制在125℃。发电机满载运行，转速为9000±300rmp的范围内，入风温度需要保持在125℃。发电机在9000rmp转速下保持24s。接着以6000rpm/s的加速度加速到21000rpm，保持3s。再以12000rpm/s的加速度减少到9000rpm。完成一个循环。测试时间为30s。 图14、最大速度耐久性测试 测试时，输入温度和不同阶段的转速设定值，选择负载控制类型（不改变默认即可），再点击运行、开始。 5、整体循环耐久试验 整体循环耐久试验是温变耐久测试、高温耐久性试验、热高速加速度测试、最大速度耐久性测试四大试验项目的组合循环试验。四个试验项目的测试的次序可以根据要求进行排序。周期为每个试验项目周期之和。界面如下： 图15、整体循环耐久试验 测试时，确定各试验参数，选择试验次序，再点击运行、开始。 试验后评价指标如下： 将测试的结果绘成韦伯图，在350h内，所有的发电机没有失效，750h内可靠度为0.9。测试样品为5台电机，每台都要做满以上循环耐久试验至少750小时而不失效，并挑选一台一直做到死为止，看最终的运行时间。 设备运行以上标准要求的耐久试验连续运行至少1个月无故障。 6、复合冲击试验 复合冲击试验，指在设定的温度变化和负载下，发电机按设定的低转速与高转速按一定的斜率交替运行。 温度和速度的变化均有五种类型，最完整的类型是：低速---增速---高速---减速。其他类型只是增减过渡状态。根据类型需要设定“低速”、“增速”、“高速”、“减速”对应的值和时间，加上运行负载类型、负载值和循环次数，即可保存完整的试验参数。 本系统的加速约为15K，减速约为12K。加速设置太大会测试达不到要求，减速设置太大，会使变频器超负荷报警（与发电机负载也有关，负载大减速效果就越好）。如出现变频器报警，请在IO调试界面下，勾选变频器复位数秒后取消，复位正常后变频器显示屏显示000。 复合冲击的工艺组合的操作与循环变速耐久相同，不再复述。设置界面如下： 图16、复合冲击试验 7、耐久循环试验 耐久循环试验，是由转速、负载、温度三个条件按预设顺序嵌套循环，而对发电机所做的试验。Ⅲ环是最外层循环，Ⅰ环是最内层循环。 在界面的左部耐久工艺组合框中，可以选择已有的工艺组合，也可新建工艺组合。选择已有的组合后，可以删除，更名或者将此组合复制。 选定一个组合后，组合内容即可显示出来。每环可设8个段，每段可以分别设相关参数值和循环次数。其中转速闭环是指速度PID控制。负载环恒流控制可以选择控制主回路或负载回路。温度环可以是常温（不控温）或是设定温度分段参数。界面右边的两个绿色双箭头用于交换三环的内外顺序。数据设置好后应及时保存，以免丢失。界面如下： 图17、循环耐久试验 注意设定某一环时，段由左向右填写，循环次数为0则不执行（后面即使有不为0的设置也不会再执行）。 8、出厂特性测试 1）　快速热态试验 　　a．受试发电机应以3000r／min的转速，并以实际输出的最大电流升温30min，升温和测试过程中，发电机应保持试验电压Ut，稳定。 　　b．发电机升温结束后，将其转速降低直至输出电流介于额定电流IR的5％和2A之间，开始试验，记录其电流和转速。 　　c．试验时至少应顺序采用下列转速： 　　1 500，2 000，3 000，4 000，6 000，9000，12000或nmax （r／min）。 　　d．试验时间不应超过30s，并维持稳定的转速变化率。 2）快速冷态试验。 　 此界面可测试零电流转速和定点速度、负载下的电流输出测试。可进行快速冷态试验。实验方法如下： a.试验时至少应顺序采用下列转速： 　　2A时的转速（约：000），1 500，2 000，3 000，4 000，6 000，9 000，12 000或nmax（r／min）。 b.试验时间不应超过30s，并维持稳定的转速变化率。 界面如下： 图18、电气特性测试 　　2)驱动功率和效率的特性 发电机的驱动功率应通过规定的各测试点测取转矩值进行计算，并求出其效率，从而得出两种特性曲线。界面如下： 图19、驱动功率和效率的特性 3）调节器功能试验 发电机应在额定转速和额定电流状态下运转直至调节器的温升稳定，然后将负载电流减少至5A，检查发电机的电压，其值不得超过发电机制造厂所规定的电压值。界面如下： 图20、调节器功能试验 注：调节器的电压调节值取决于用户的要求。 9、抛负载测试 在主界面中选择“抛负载测试”即可打开对应的输出界面。设定控制电机速度、输出负载和环境温度前要点选“运行”，“运行”后方可控制电机转速、输出负载和环境温度（也可先设定数据，后“运行”）。输出值的设定方法有多种，可在数值设置框中输入设定值后按键盘“Enter”键，更改当前输出值，在使用箭头按键设定输出值时，应先设定变化量（在变化量框中输入变化值按键盘“Enter”键。光标处于不同位改变的相应的位的值。每按下左边的箭头当前输出值将减少变化量框中值，按下右边的箭头当前输出值将增加变化量框中值。循环次数到达后程序会结束。 界面的中下部显示采集的实时数据，供试验者观察试验状态。填写好抛负载的抛时间、合时间（最小1秒）和抛的次数后，点“启动”键开始抛负载试验（此时应已经将上面的“运行”预先执行）。当倒计时完时试验停止。界面如下： 图21、抛负载测试系统 注：实验前选择好电机电压类型，此界面无电压保护，错误会烧毁电机或设备！ 本文出自广州智维电子科技有限公司 http://www.triv.cn/product_list.asp?cat_id=215&bid=78 如有需要，请联系我们： 刘落实广州智维电子科技有限公司广州市五山华南理工大学国家科技园2号楼205-206室邮编:510640电话:020-38744186 , 38744187 手机:15999975195传真:020-38744189QQ:54822269Email: sales@triv.cn 公司网址：http://www.triv.cn