（電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)論文）汽車交流發(fā)電機(jī)性能微機(jī)測試試驗(yàn)臺(tái)的研究.pdf

湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t a t p r e s e n t ，m o s to ft h et e s t i n gs e to ft h eg e n e r a t o ro f t h ec a r ，i no u rc o u n t r y ，a r e t h ep r o d u c t so fs e v e n t i e sa n de i 【g h t i e s ，a l lo ft h e mm u s tb ei m p r o v e d 。m a k i n gu s i n go f m i c r o e l e c t r i c t e c h n i q u e ，t h ei m p r o v e m e n tm a y b ep o s s i b i e t h i st e x ti n t r o d u c e so n e k i n do fm a c h i n ew h i c hi nf u n c t i o nt e s t st h ea l t e r n a t e - c u r r e n tg e n e r a t o ro ft h ec a r i t i so f i ek e ym a c h i n et ot e s tt h ec h a r a c t e r i s t i co fa l ls o r t so fg e n e r a t o r sf o rc a r n i s m a c h i n ea i m st os t u d ya l lk i n d so fc h a r a c t e r i s t i ca n dt e s tt h ec h a r a c t e r i s t i c ，i n c l u d i n g t h ew o r k i n gc h a r a c t e r i s t i co ft h e g e n e r a t o r ，t h em a c h i n ec h a r a c t e r i s t i c ，h o t ，v o i c e m a g n e t i cf i e l d ，e l e c t r i c i t y t om e a s u r e ，a n a l y s i so ft h ee r r o rm a r g i na n dt h eh a n d l i n g o ft h ed a t a f i r s t ，i ti n t r o d u c e st h ep r e s e n tc o n d i t i o no ft h ea l t e r n a t e c u r r e n tg e n e r a t o r o ft h ec a r ，t h es o m en e wt e c h n i q u et h a tu s e ，a n dt h es o u r c e ，p u r p o s eo ft h i sl e s s o n ， c o n t e n t s n e ni n t r o d u c e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ec a ro ft h ea l t e r n a t e - c u r r e n t g e n e r a t o ra n dt h ec h a r a c t e r i s t i ct h a ti s t e s t e d i n t r o d u c e si m m e d i a t e l yt h eh a r d w a r e o ft h et e s t e de x p e r i m e n t ，a n dt h em a i ne l e c t r i cc i r c u i td i a g r a m so ft h es e t ，e x p l a i n i n g i nd e t a i la l lk i n d so fc o n d u c t o r sw h i c hc o l l e c tt h es i g n a l so ft h eg e n e r a t o r d a t a c o l l e c t e dc a r da n dd a t ai n p u t i n ga n do u t p u t t i n gc a r d t h ed a t a - c o l l e c t e dc a r dh g e s t h ep c l - 8 1 2 p go ft h e c o m p a n yo fa d v a n t e c h t h e c a r do fd a t a i n p u t i n g a n d o u t p u t i n gu s e st h e p c l - 7 2 4o ft h ec o m p a n yo ft h ea d v a n t e c h t h e nt h i s p a p e r d e s i g n st h ep r o g r a mi n d a t a c o l l e c t i n g e x p l a i n s h o wt oc o n t r o la l t e r n a t e c u r r e n t g e n e r a t o rw i t ht h es i e m e n sm i c r o m a s t e r4 4 0a n da l lk i n d so fp r o t e c t i n gt h ee l e c t r i c c i r c u i to ft h em a i nc i r c u i t i tc o n t r o l st h es p e e d i n go ft h e g e n e r a t o rb yp i do f s h u t t i n gt h ew r e a t h t h i st e s t i n gs e tc a ns h o wa n ds a v ei m m e d i a t e l yt h ev o l t a g e ，t h e c u r r e n t ，t h et e m p e r a t u r ea n dp o w e ro fr o t a t i o no ft h ea l t e r n a t e c u r r e n tg e n e r a t o ra n d r e a l i z e st h ef u n c t i o no fa l a r mi nt i m et ot h eb r e a k d o w na n da u t o m a t i c p a r k i n g k e y w o r d s ：a l t e r n a t e c u l t e n tg e n e r a t o ro ft h ec a r a u t o m a t i c c o n t r o l l i n g c h a r a c t e r i s t i ct e s t e db yc o m p u t e r s p e e dc o n t r o l l e db yc h a n g i n gf r e q u e n c y d a t a c o l l e c t i n g c a r d 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo) 下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi) 容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公 開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。對本論文所涉及的 研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方 式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 簽名： 年月日 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解湖北工業(yè)大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位 論文的規(guī)定，同意如下各項(xiàng)內(nèi)容：按照學(xué)校要求提交學(xué)位論 文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和 電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存 論文；學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索以及提供本學(xué)位論文全文或者 部分的閱覽服務(wù)；學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或者 機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版；在不以贏利為目的的前提 下，學(xué)?？梢赃m當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部內(nèi)容用于學(xué)術(shù)活 動(dòng)。 學(xué)位論文作者簽名：羲裕瑚 口f 年石月目 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車作為一項(xiàng)消費(fèi)品逐漸走 入了人們的家庭，它已成為一門重要的產(chǎn)業(yè)，尤其是一些家用小轎車為人們所 關(guān)注，所喜愛。汽車的性能為人們所看重。汽車上的各種電子設(shè)備也隨之發(fā)展。 汽車交流發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源之一，交流發(fā)電機(jī)問世以來，以其輸出功率 大，可靠性好，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)深甓廣大用戶歡迎。近幾十年來，交流發(fā)電 機(jī)無論是在結(jié)構(gòu)方面。加工工藝方面還是在原材料使用方面都有了較大的改 進(jìn)。目前國內(nèi)絕大多數(shù)汽車發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家對汽車發(fā)電機(jī)的性能測試都是沿用 傳統(tǒng)的測試方法，其測試精度低、誤差大、效率低、數(shù)據(jù)不能存貯。給產(chǎn)品質(zhì) 量追溯帶來很大的不便m 。而國外發(fā)達(dá)國家的汽車發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家已經(jīng)把微機(jī) 引入到這一領(lǐng)域。近幾年來國內(nèi)幾家大型汽車電器企業(yè)也陸續(xù)引進(jìn)了此類設(shè) 備，但價(jià)格昂貴，因此，在我國研制性能穩(wěn)定、測試精度高的汽車發(fā)電機(jī)性能 微機(jī)測試系統(tǒng)，是一件很有意義而又迫切的工作。本文介紹的就是汽車發(fā)電機(jī) 性能微機(jī)測試系統(tǒng)。 1 1 汽車交流發(fā)電機(jī)的作用 汽車用的交流發(fā)電機(jī)問世以來，以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)深受廣大用戶的歡迎。但 隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，車內(nèi)設(shè)備的不斷完善和增加，對交流發(fā)電機(jī)的要求 也越來越高：輸出功率大、可靠性好、使用壽命長，體積小、重量輕、維護(hù)方 便。2 0 多年來交流發(fā)電機(jī)單位重量的輸出功率增加了近8 倍，外徑減小了3 0 左右，在結(jié)構(gòu)和加工工藝方面，都有了很大的改進(jìn)。隨著汽車上各種電子設(shè)備 的增多，特別是照明設(shè)備，空調(diào)設(shè)備、信號系統(tǒng)、閉路電視，音響的引進(jìn)，要 求的電源的功率越來越大，對發(fā)電機(jī)的要求也越來越高。發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)既對各 種用電設(shè)備供電，也對蓄電池充電。當(dāng)發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電時(shí)，由蓄電池向各 用電設(shè)備供電。 1 2 汽車交流發(fā)電機(jī)性能測試的現(xiàn)狀及趨勢 在電機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行和科研過程中，需要對電機(jī)的性能，參數(shù)等進(jìn)行必要的 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 _ _ _ - _ - _ _ _ - _ - i _ _ _ - - l _ _ _ i - - _ l _ - - _ - _ _ _ - l _ _ - _ _ l - - - i - - - _ _ _ - - i _ _ - i - _ _ _ _ _ 一 測試，以檢驗(yàn)電機(jī)是否滿足有關(guān)技術(shù)要求的規(guī)定，或?qū)で蟾倪M(jìn)設(shè)計(jì)工藝的途徑 和方法。電機(jī)性能測試臺(tái)主要是研究電機(jī)各種特性及參數(shù)的測試，包括電機(jī)的 工作特性，機(jī)械特性，熱，聲，磁場，電量及電參數(shù)的測試，誤差分析和試驗(yàn) 數(shù)據(jù)處理2 l 。 汽車交流發(fā)電機(jī)性能測試臺(tái)的發(fā)展與電機(jī)工業(yè)的發(fā)展是密切相關(guān)的?？茖W(xué) 技術(shù)的發(fā)展對電機(jī)的發(fā)展提出了越來越高的性能和質(zhì)量指標(biāo)。由于電機(jī)容量的 不斷增長以及電機(jī)性能指標(biāo)的要求日益提高，有些常用的測試方法或者受到試 驗(yàn)站電源容量及安裝條件的限制?；蛞蜾^i l 試精度及速度不自滿足要求近年來 國內(nèi)外對試驗(yàn)中非電量傳感器儀器的研制以及新的電機(jī)測試方法做了大量工 作，使測試的精度和速度有了顯著的提高。 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，儀器儀表業(yè)發(fā)生了歷史性的變化儀器儀 表參數(shù)的數(shù)字化和智能化，也使得電機(jī)測試技術(shù)有了長足的進(jìn)步。數(shù)字化電壓 表，數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀，光電數(shù)字測遮儀，智能型溫控儀，以及數(shù)字存儲(chǔ)示波器 等一系列現(xiàn)代測試儀表的出現(xiàn)促進(jìn)了電機(jī)自動(dòng)測試技術(shù)的發(fā)展，解決了過去難 以解決的電機(jī)測試技術(shù)課題，測試系統(tǒng)的精度和可靠性也大大提商。 國內(nèi)外已研發(fā)出些先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集卡以及數(shù)據(jù)輸入輸出卡，如研華公司 的數(shù)據(jù)采集卡p c l 一8 1 2 p g ，p c l 一8 1 8 1 t 數(shù)據(jù)輸入輸出卡p c l 一7 2 4 等等。利用這些嵌 入式卡把采集到的各種傳感器信號輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。 測試系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)一體化是現(xiàn)代電機(jī)測試技術(shù)的主要特征之。近 年來，單片微機(jī)應(yīng)用的大量推廣為自動(dòng)測試系統(tǒng)開拓了發(fā)展的新途徑。單片微 機(jī)在自動(dòng)測試系統(tǒng)中的功能為【”：進(jìn)行程序控制監(jiān)視測試過程記錄整理并 分析測試結(jié)果，即將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后以數(shù)字顯示打印或繪制 圖表，也可以信息方式存儲(chǔ)。單片微機(jī)在測試系統(tǒng)中以作為測試設(shè)備的一部分。 充當(dāng)于一部分電子測量儀器的作用。但單片機(jī)也存在一些難以克服的缺點(diǎn)。出 于速度慢內(nèi)存小，執(zhí)行一些大點(diǎn)的程序就顯得不足了。另外單片機(jī)也存在著 程序失控的現(xiàn)象。程序失控是指系統(tǒng)受某種干擾后。p c 值偏離了給定的唯一變 化歷程，導(dǎo)致程序運(yùn)行偏離了正常的運(yùn)行路徑。程序失控因素及后果往往不可 預(yù)計(jì)。程序失控后的非正常運(yùn)行會(huì)造成各種損害。很多情況下都進(jìn)入死循環(huán) 而導(dǎo)致死機(jī)。單片機(jī)容易受到電磁干擾，抗干擾的能力差。 國外可編程控制器已引入了電機(jī)的數(shù)字化測試中。因?yàn)榭删幊炭刂破骶哂?與計(jì)算機(jī)、單片機(jī)一樣的編程能力，編程語。言簡單、易學(xué)、抗干擾能力強(qiáng)它 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 可將中間繼電器、時(shí)間繼電器之間大量的控制邏輯關(guān)系變成簡單的程序，輸入 給p l c 中的c p u 進(jìn)行運(yùn)算和處理。然后只將結(jié)果輸出給執(zhí)行單元，使得控制系統(tǒng) 在中間控制邏輯的環(huán)節(jié)中不會(huì)出現(xiàn)任何問題，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 在繼電器控制系統(tǒng)中，如果要對一臺(tái)已設(shè)計(jì)好的控制器作一些原理上的變動(dòng)。 那就的變動(dòng)連線，甚至增加元件。但使用可編程控制囂就方便多了，只要改變 一下程序或增加幾條程序就可圓滿解決問題。但如果控制對象的輸入輸出接口 數(shù)量和內(nèi)存容量大，可編程控制器比較昂貴，不易實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)的參數(shù)模擬量 的檢測。 采用通用工業(yè)p e 微機(jī)控制系統(tǒng)是一種比較好的控制方法。工控機(jī)系統(tǒng)是指 對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行測量和控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，是檢測、判斷、處理、通訊的總稱。 通用工業(yè)p c 微機(jī)具有良好的開發(fā)性、能降低控制系統(tǒng)的成本，且具備良好的安 全性、靈活性和聯(lián)網(wǎng)性，并簡化了維護(hù)和培訓(xùn)。它的外部堅(jiān)固，耐沖擊能力和 震動(dòng)：具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電源。高可靠，高性能，開放式架構(gòu)，具備升級擴(kuò)展能力。 選用通用工業(yè)p c 微機(jī)，再配以有關(guān)功能卡。使用相關(guān)系統(tǒng)及應(yīng)用軟件可完成電 機(jī)的自動(dòng)測量和控制。 綜上所述，研究開發(fā)和使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來測量控制電機(jī)是當(dāng)前國內(nèi)外 的主流和發(fā)展方向。 1 3 本課題的目的意義及內(nèi)容 汽車交流發(fā)電機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)是對各類汽車用各種規(guī)格交流發(fā)電機(jī)的性能 測試的關(guān)鍵設(shè)備，為完成產(chǎn)品開發(fā)，試制，試驗(yàn)以及貨源鑒定等任務(wù)，同時(shí)應(yīng) 東風(fēng)汽車公司的要求，湖北機(jī)電研究院研制出一臺(tái)能滿足各項(xiàng)要求并能對轎 車、輕型車的開發(fā)，試制及鑒定而服務(wù)的試驗(yàn)裝置，以解決應(yīng)用需要。本人也 加入了其中的工作。 本文主要講述了汽車交流發(fā)電機(jī)的基本原理。要測試的一些參數(shù)。講述了 汽車交流發(fā)電機(jī)測試臺(tái)的硬件主電路圖，用到一些智能化卡片，如數(shù)據(jù)采集卡 和數(shù)據(jù)輸入輸出卡，介紹了采集信號用到的一些傳感器件。本測試臺(tái)用到了變 頻器來驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)來拖動(dòng)交流發(fā)電機(jī)，介紹了變頻器拖動(dòng)交流異步電機(jī)的使 用方法。 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章汽車交流發(fā)電機(jī)的性能 2 1汽車交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及基本原理 汽車發(fā)電機(jī)是用來對蓄電池進(jìn)行充電和供給汽車上各種用電設(shè)備所需的 電能，它輸出的必須是直流電。交流發(fā)電機(jī)作為汽車的一種電源，是由三相同 步發(fā)電機(jī)，硅整流器及電壓調(diào)節(jié)器三部分組成的。交流發(fā)電機(jī)在沒有達(dá)到工作 電壓時(shí)，即在很低速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)它的磁場是它激的，由蓄電池供給激磁繞組電 流當(dāng)開始發(fā)電后是自激的。 汽車用的三相交流發(fā)電機(jī)的基本原理同三相交流發(fā)電機(jī)，它在結(jié)構(gòu)上與 般工業(yè)用凸極式交流發(fā)電機(jī)不同汽車用三相同步發(fā)電機(jī)的磁場是采用鳥嘴形 磁極，它的形狀像鳥嘴。這種磁極是可以使定子感應(yīng)的交流電動(dòng)勢近似于j 下弦 曲線。每個(gè)磁極的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子的鐵芯回合形成發(fā)電機(jī)的總磁通?？偞磐ǖ扔?一個(gè)極性所有磁極的磁通總和。這樣就可以采用一個(gè)簡單的激磁繞組。繞在轉(zhuǎn) 子的鐵芯上。所以只消耗少量的銅線。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是電機(jī)的磁場部分。它主 要由激磁繞組，磁極和滑環(huán)組成。單個(gè)磁極的形狀像鳥嘴形，但它的整體像一 個(gè)爪子。所以一個(gè)極性的整體磁極也稱爪極“】。磁極數(shù)目有4 對，5 對。6 對，7 對等，各個(gè)工廠設(shè)計(jì)的不一樣。我國目前生產(chǎn)的汽車交流發(fā)電機(jī)大多采用6 對 磁極，即轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，定子的每相電路上能產(chǎn)生6 個(gè)周期的交流電動(dòng)勢。 轉(zhuǎn)予的滑環(huán)也稱集電環(huán)，是由2 個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)組成中間的絕緣材料一般 使用玻璃纖維塑料?；h(huán)可以用銅管加工而成，也可以用銅板拉伸沖制而成， 與玻璃纖維塑料或其他有一定機(jī)械強(qiáng)度并能耐熱的塑料壓成一體后。再壓裝到 軸上。這個(gè)滑環(huán)與裝在炭刷端蓋上的2 個(gè)炭刷接觸，用接線柱引到發(fā)電機(jī)外部。 要使交流發(fā)電機(jī)定子繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢，就必須對其磁極進(jìn)行激磁。激磁 的方法，一般分為他激和自激兩種。_ 般工業(yè)用的交流發(fā)電機(jī)的源磁大都采用 他激的，即完全由另外的電源對發(fā)電機(jī)的磁級進(jìn)行激磁；另一種是自激的，即 利用本身定子繞組中發(fā)出的電，供給本身的磁極。另外也有一種是永磁式即 磁極是預(yù)先充好磁的，這種激磁方法一般用于1 0 0 瓦以下的小型交流發(fā)電機(jī)。 例如小型拖拉機(jī)采用這種永磁交流發(fā)電機(jī)。 汽車用的交流發(fā)電機(jī)的激磁方法與一般工業(yè)用交流發(fā)電機(jī)不同，它在低速 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即還未達(dá)到蓄電池充電電壓時(shí)，是他激的，即用蓄電池的電流供給發(fā) 電機(jī)的激磁繞組；當(dāng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速已達(dá)到蓄電池充電電壓的轉(zhuǎn) 速時(shí)，發(fā)電機(jī)是自激的，即利用定子繞組本身產(chǎn)生的、經(jīng)過整流的直流電流 供給發(fā)電機(jī)本身的激磁繞組。 汽車交流發(fā)電機(jī)的使用條件與一般工業(yè)用的交流發(fā)電機(jī)不同。一般工業(yè)用 的交流發(fā)電機(jī)的使用轉(zhuǎn)速是固定的，而汽車交流發(fā)電機(jī)是安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，按 固定的傳動(dòng)比( 即發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸皮帶輪直徑與發(fā)電機(jī)皮帶輪直徑之比) 由發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸帶動(dòng)；所以，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在很大的范圍內(nèi)變化，即在相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)最低 速度( 即發(fā)動(dòng)機(jī)怠轉(zhuǎn)時(shí)) 到相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)變化。對般現(xiàn)代 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來說，它的轉(zhuǎn)速變化為l ：8 ；對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來說，可以為1 ：3 5 。所 以，表示汽車交流發(fā)電機(jī)特性的方法也不同，一般以速度變化為基準(zhǔn)，表示出 各變量之間的關(guān)系，并且要求在這么大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)的電壓保持在一定 的數(shù)值，這要通過電壓調(diào)節(jié)器來達(dá)到。 大多數(shù)的汽車交流發(fā)電機(jī)的整流器是由6 只硅二極管組成，3 只負(fù)極管子裝 在后端蓋上，另三只正極管子裝在一塊整體的散熱板上，稱為元件板。6 只二 極管組成三相橋式全波整流線路。 、 汽車交流發(fā)電機(jī)是三相同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電 動(dòng)勢的頻率成一定的比例。他們的關(guān)系7 1 是： f = p n 6 0 式中：f 一發(fā)電機(jī)的頻率， p 一發(fā)電機(jī)磁極對數(shù) n 一轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速， 下圖表示鳥嘴形磁極的交流發(fā)電機(jī)的磁路部分 上圖中磁極繞組2 繞在磁上面，磁極3 和4 壓在軸7 上，軸上也有一部分磁通 會(huì)通過。圖中6 是安放在定子中的星形連接的三相繞組，他們在定子中的位置 彼此相差2 3 極距。每相繞組是若干匝線圈串聯(lián)而成。 每極每相槽數(shù)q 是定子繞組的重要特性。 q - - z ( 2 p m ) 式中：z 一定子總的槽數(shù)， 2 卜發(fā)電機(jī)的極數(shù)， j r 發(fā)電機(jī)的相數(shù) 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 目前國產(chǎn)的汽車交流發(fā)電機(jī)采用的三相繞組，其每極每相槽數(shù)q 為1 。發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在其激磁繞組中形成的磁通切割定子繞組的導(dǎo)線，于是定予 的三相繞組就感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢。 當(dāng)汽車的點(diǎn)火開關(guān)閉合時(shí)，蓄電池電流通過調(diào)節(jié)器觸點(diǎn)流向發(fā)電機(jī)的激磁 繞組，激磁繞組周圍就產(chǎn)生磁通。大部分的磁通通過磁軛1 分部在爪極3 上，這 個(gè)爪極是北極。磁通通過北極后，穿過轉(zhuǎn)予與定予之間的空氣隙，經(jīng)過定子的 齒部與軛部，再經(jīng)過空氣隙，進(jìn)入另一爪極4 ，這個(gè)磁極是南極，再從南極回 到磁軛1 ，形成磁回路，極磁繞組所產(chǎn)生的磁通沒有全部通過定子的齒部和軛 部，而有一部分從定子旁邊的空氣中及n 極與s 極之間通過，這部分磁通成為漏 磁通。 如果己知發(fā)電機(jī)的空氣隙中的磁通，則可以求得發(fā)電機(jī)一相繞組所產(chǎn)生的 電動(dòng)勢。 e = 4 4 4 k a o w o 式中：f - 感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率 w 一定子的每相繞組的串聯(lián)匝數(shù) m 一電機(jī)空氣隙中磁通 k 一繞組系數(shù) q = t 時(shí)三相交流發(fā)電機(jī)的繞組系數(shù)k = l 發(fā)電機(jī)是汽車主要電器設(shè)備之一，它與蓄電池并聯(lián)共同承擔(dān)汽車上所有用 電設(shè)備的供電任務(wù)。其工作過程“如下； 起動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由蓄電池向起動(dòng)系、點(diǎn)火系、儀表系等供電，并向發(fā) 電機(jī)提供勵(lì)磁電流； 起動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速 后，發(fā)電機(jī)輸出電能： 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高。發(fā)電機(jī)的端電壓高于蓄電池的電動(dòng)勢時(shí)，發(fā)電 機(jī)不僅獨(dú)自向用電設(shè)備供電，而且對蓄電池充電，多余電能由蓄電池儲(chǔ)存起來， 以備起動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)用電； 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低或發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)超載現(xiàn)象時(shí)由發(fā)電機(jī)和蓄 電池共同向用電設(shè)備供電。 自本世紀(jì)二十年代以來，汽車上采用的是換向器式直流發(fā)電機(jī)。在五十年 代到六十年代，工業(yè)發(fā)達(dá)的國家把半導(dǎo)體整流的發(fā)電機(jī)應(yīng)用到汽車上，并取代 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 了老式直流發(fā)電機(jī)，國內(nèi)從六十年代中期丌始設(shè)計(jì)制造交流發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)生 產(chǎn)成品后必須經(jīng)過嚴(yán)格的測試各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到規(guī)格值后才能出廠。 2 2 汽車交流發(fā)電機(jī)的新技術(shù) 六、七十年代、國際上汽車發(fā)電機(jī)技術(shù)取得了許多突破性的發(fā)展，車用發(fā) 電機(jī)全部更新?lián)Q代，如帶調(diào)節(jié)器的整體式交流發(fā)電機(jī)，適用于柴油機(jī)的帶真空 泵交流發(fā)電機(jī)，適用于工程機(jī)械及野外作業(yè)的無刷交流發(fā)電機(jī)，以及適用于工 具車的充電電焊兩用大功率發(fā)電機(jī)等相繼研制成功并投入使用。進(jìn)入八十年 代，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，車內(nèi)設(shè)備不斷完善。包括各種小型電動(dòng)機(jī)，照明設(shè) 備、空調(diào)設(shè)備、信號系統(tǒng)、閉路電視、音響等五十余種用電設(shè)備，用電量正以 每年2 3 a 的速度增長，迫使發(fā)電機(jī)的輸出功率不斷增大，另一方面，汽車技 術(shù)的發(fā)展要求汽車( 主要是轎車) 整體重量減輕，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室集成度提高，要 求發(fā)電機(jī)小型化，輕量化，由于發(fā)動(dòng)機(jī)室布局日趨緊湊，發(fā)電機(jī)所處環(huán)境的溫 度有繼續(xù)上升的傾向，所以，對發(fā)電機(jī)零部件的耐熱性能要求越來越高，因此 減少發(fā)電機(jī)體積，降低重量，提高輸出功率和耐熱等級，并設(shè)法提高發(fā)電機(jī)的 壽命是八十年代汽車發(fā)電機(jī)技術(shù)進(jìn)步的主要方面9 l 。經(jīng)過不斷的改進(jìn)，在過去 的二十年內(nèi)，交流發(fā)電機(jī)單位輸出重量減少了1 3 ，某些發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力增 加了2 3 倍，而重量只有原來的3 4 。例如成為美國通用公司l9 9 6 年七項(xiàng)技 術(shù)精華之一的改進(jìn)后的交流發(fā)電機(jī)輸出增加了( 最大的8 5a ) 而重量減少了 3 0 ，直徑減小1 0 一2 0 毫米，內(nèi)部緊固件減少6 0 ，1 9 8 9 年北京國際汽車 零部件工業(yè)展覽會(huì)上展出的韓國與通用公司臺(tái)作生產(chǎn)的9 a 2 0 型交流發(fā)電機(jī)， 比功達(dá)到2 5 0 w k g 。 汽車用途交流發(fā)電機(jī)問世以來，以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)深受廣大用戶的歡迎。但 隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，車內(nèi)設(shè)備的不斷完善和增加，對交流發(fā)電機(jī)的要求 也越來越高：輸出功率大、可靠性好、使用壽命長，體積小、重量輕、維護(hù)方 便。2 0 年來交流發(fā)電機(jī)單位重量的輸出功率增加了近8 倍，外徑減小了3 0 左右，在結(jié)構(gòu)和加工工藝方面，都有了很大的改進(jìn)。 1 結(jié)構(gòu)方面的改迸m 1 ( 1 ) 調(diào)節(jié)器內(nèi)裝 就是把集成電路調(diào)節(jié)器( i c 調(diào)節(jié)器) 安裝在發(fā)電機(jī)的內(nèi)部，使其與發(fā)電機(jī)成 7 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 為一體，既減少了汽車上的布線提高了可靠性，又可以具有多種功能，如充 電指示、故障報(bào)警與判斷等?，F(xiàn)在美國摩托羅拉公司等都已系列化生產(chǎn)了這種 類型的調(diào)節(jié)器。 ( 2 ) 風(fēng)扇內(nèi)裝 將風(fēng)扇葉焊在前后半殼的爪極上，使前后端蓋的兩端形成兩個(gè)獨(dú)立的散熱 風(fēng)道。前端蓋風(fēng)道主要冷卻定子線圈及激磁線圈通過磁爪散發(fā)熱量；后端蓋風(fēng) 道主要冷卻并帶走整流器、調(diào)節(jié)器、定子線圈及激磁線圈通過磁爪散發(fā)出來的 熱量。這種結(jié)構(gòu)不僅能增加通風(fēng)量，提高冷卻效果，還可以降低風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn) 時(shí)所產(chǎn)生的噪聲和所消耗的功率。 ( 3 ) 采用多齒v 形皮帶輪 為了增加發(fā)電機(jī)的輸出功率，要適當(dāng)?shù)靥岣甙l(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因而需要增大 傳動(dòng)比，并解決由于皮帶的包角減小、高速運(yùn)轉(zhuǎn)打滑、皮帶易損壞等問題。多 齒v 形皮帶輪能較好地解決這問題。它是一種經(jīng)冷鍛與旋壓成形的皮帶輪，因 而可減小重量，并提高強(qiáng)度。 ( 4 ) 整體直焊式整流器 整流二極管管芯直接焊在散熱板上，形成一個(gè)整體，有利于散熱，并降低 成本。為了增大交流發(fā)電機(jī)的輸出電流，其整流器加了中性點(diǎn)整流二極管，輸 出電流可增大1 5 左右。一些交流發(fā)電機(jī)上還采用了具有齊納特性的整流二極 管防止過電壓產(chǎn)生以保護(hù)車用電子設(shè)備及減小電磁干擾，提高其可靠性。 ( 5 ) 采用專用滾動(dòng)軸承 為了適應(yīng)發(fā)電機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)及免維護(hù)性滾動(dòng)軸承采用非接觸式雙面密封 軸承，其內(nèi)部為迷宮式結(jié)構(gòu)。潤滑油用高溫高速潤滑脂，增加了可靠性。 ( 6 ) 采用小直徑滑環(huán)、電刷增加添加劑，增加了使用壽命 2 改進(jìn)加工工藝方面 ( 1 ) 定子鐵芯帶料卷繞 定子鐵芯采用低碳鋼帶料給高速?zèng)_槽、自動(dòng)卷繞成形疊壓及焊接工藝可 大大提高材料的利用率( 從原來的3 0 提高到9 0 ) 。 ( 2 ) 定子線圈的自動(dòng)嵌線 隨著交流發(fā)電機(jī)輸出電流的不斷增大定子線圈的線徑也要相應(yīng)地加粗。 人工嵌線不僅無法保證質(zhì)量，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，工效低，無法大批量生產(chǎn)。采 用自動(dòng)嵌線工藝可以克服上述缺點(diǎn)，使嵌線質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 3 ) 轉(zhuǎn)子磁爪采用冷擠 新型的交流發(fā)電機(jī)采用導(dǎo)磁性能好的電工純鐵冷擠而成。使磁爪具有平衡 度好、材質(zhì)均勻、強(qiáng)度好、導(dǎo)磁性能佳、加工工效高的優(yōu)點(diǎn)，而且，由于極爪 分布均勻爪極的拐彎處由圓弧過渡。因而，使極爪磁通密度逐漸變化，電磁 噪聲小。 ( 4 ) 用拉伸工藝制作風(fēng)扇葉 這種扇葉的厚度從風(fēng)扇中心到外圓逐漸減薄，并且各葉片之間采用不等距 分布，具有風(fēng)量大，噪聲小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 3 調(diào)節(jié)器的改進(jìn) 隨著汽較流發(fā)電機(jī)的廣泛使用，在發(fā)電機(jī)中起輸出電壓調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié) 器也得到不斷發(fā)展，尤其是電子電壓調(diào)節(jié)器，因?yàn)樗c機(jī)械式電壓調(diào)節(jié)器相比 具有體積更小、調(diào)節(jié)更精確、性能更可靠的特點(diǎn)，所以幾乎在所有車用發(fā)電機(jī) 中得到了使用，基本取代了機(jī)械式調(diào)節(jié)器。作為發(fā)電機(jī)的電壓輸出管理器件電 壓調(diào)節(jié)器最主要的功能就是在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)( 一般為一4 0 9 0 ) ，通過 采樣交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓，經(jīng)內(nèi)部邏輯電路的判斷結(jié)果來控制轉(zhuǎn)子繞組的 電流，繼而調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度來控制發(fā)電機(jī)的輸出以防止蓄電池的過充電。調(diào)節(jié) 器的作用見圖2 1 。 圖2 1 調(diào)節(jié)器的主要功能模塊 所謂的多功能電子電壓調(diào)節(jié)器就是在此基礎(chǔ)上，增加了遠(yuǎn)端電壓采樣、電 位警示及自動(dòng)保護(hù)等功能，以方便駕駛和維修人員對發(fā)電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行更好的監(jiān) 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 控，也提高了發(fā)電機(jī)的可靠性。幾大汽車電機(jī)制造商，如博世、電裝、德爾福、 法雷奧和摩托羅拉等都根據(jù)自己對交流發(fā)電機(jī)的工作方式環(huán)境的理解以及各 自的制造水平，分別推出了各具特色的電子電壓調(diào)節(jié)器，并結(jié)合同時(shí)代汽車技 術(shù)的發(fā)展不斷改進(jìn)，演變出新的型號。摩托羅拉較早推出的調(diào)節(jié)器限于當(dāng)時(shí)的 制造工藝水平和設(shè)計(jì)思路，把除磁場功率管外的模塊集成在一塊厚膜電路板 上，稱為厚膜型調(diào)節(jié)器，如圖2 2 所示。 囝2 - - 2 厚膜型調(diào)節(jié)器 圖2 - - 3 單片調(diào)節(jié)器 后來，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展和批量生產(chǎn)的需要，摩托羅拉又推出了集 成度更高的單片電路具有與厚膜型調(diào)節(jié)器相同的功能。 在更本質(zhì)性的變化發(fā)生在近十年智能網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)在運(yùn)輸工具上的應(yīng) 0 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 用。第一代的發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器只具有最基本的輸出電壓控制功能。從第二代開始， 調(diào)節(jié)器已經(jīng)進(jìn)化到具有一些“原始智能”的汽車電子部件，它可以在示警提醒 的同時(shí)進(jìn)行自我保護(hù)和調(diào)節(jié)，給汽車的整個(gè)控制系統(tǒng)增添了一個(gè)較和諧的節(jié) 點(diǎn)。第三代調(diào)節(jié)器有了一個(gè)更大的跨越。它在自控的同時(shí)，還向發(fā)動(dòng)機(jī)的大 腦e c u 匯報(bào)發(fā)電機(jī)的狀態(tài)“”。即對應(yīng)轉(zhuǎn)速的頻率、磁場開通周期比。從“小 我”開始溶入大我，現(xiàn)在，第四代“未來型”的調(diào)節(jié)器已經(jīng)在許多制造商的 實(shí)驗(yàn)室里孕育了數(shù)個(gè)寒暑，呼之欲出。發(fā)動(dòng)機(jī)e c u 采集備端信號，并發(fā)布指令 讓各器件做出相應(yīng)的動(dòng)作。新一代調(diào)節(jié)器也溶入了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。輸出電壓由e c u 根據(jù)蓄電池和用電器狀態(tài)決定：發(fā)生故障后也由e c u 決定調(diào)節(jié)器如何動(dòng)作，并 由e c u 記錄故障代碼。駕駛和維修人員可以根據(jù)讀碼器直觀地知道發(fā)電機(jī)發(fā)生 過什么現(xiàn)在怎么了。也許以后發(fā)電機(jī)會(huì)被稱作起動(dòng)發(fā)電一體機(jī)或別的什么， 但調(diào)節(jié)器成行使調(diào)節(jié)器職能的器件將會(huì)成為e c u 的一個(gè)有感知和動(dòng)作功能的“腕 足”，并有很多“兄弟姊妹”在汽車的控制網(wǎng)絡(luò)中和它一起傾聽“大腦e c u ” 的召喚，使人們可以更安全地駕駛汽車。 2 3 汽車交流發(fā)電機(jī)要測試的性能 汽車交流發(fā)電機(jī)的使用條件與一般工業(yè)用的交流發(fā)電機(jī)不同。一般工業(yè)用 的交流發(fā)電機(jī)的使用轉(zhuǎn)速是固定的，而汽車交流發(fā)電機(jī)是安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，按 固定的傳動(dòng)比( 即發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸皮帶輪直徑與發(fā)電機(jī)皮帶輪直徑之比) 由發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸帶動(dòng)；所以，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在很大的范圍內(nèi)變化，即在相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)最低 速度( 即發(fā)動(dòng)機(jī)怠轉(zhuǎn)時(shí)) 到相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)變化。對一般現(xiàn)代 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來說，它的轉(zhuǎn)速變化為1 ：8 ：對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來說，可以為l ：3 5 。所 以，表示汽車交流發(fā)電機(jī)特性的方法也不同，一般以速度變化為基準(zhǔn)，表示出 各變量之間的關(guān)系，并且要求在這么大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)的電壓保持在一定 的數(shù)值這要通過電壓調(diào)節(jié)器來達(dá)到。 l 空載特性測試。 檢測發(fā)電機(jī)在不帶負(fù)載的情況下的轉(zhuǎn)速，也即測試發(fā)電機(jī)的起始充電轉(zhuǎn) 速。給變頻器送出一電壓值，使拖動(dòng)發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)輸出電壓 不斷上升，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓等于蓄電池電壓時(shí)，充電指示燈泡熄滅，此后發(fā) 電機(jī)開始對蓄電池充電，記錄此時(shí)的轉(zhuǎn)速即為發(fā)電機(jī)起始充電轉(zhuǎn)速，判斷其是 湖北_ t - 業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 否與規(guī)格值相符“”。 2 負(fù)載特性測試。 輸出特性即保持發(fā)電機(jī)輸出電壓一定時(shí)( 對1 2 伏的發(fā)電機(jī)規(guī)定為1 4 伏，對2 4 伏發(fā)電機(jī)規(guī)定為2 8 伏) ，轉(zhuǎn)速與輸出電流之間的關(guān)系。這是汽車交 流發(fā)電機(jī)最重要的特性，因?yàn)閺乃梢钥闯霭l(fā)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)輸出功率的情 況。發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比的選擇，要考慮發(fā)電機(jī)起始發(fā)電的轉(zhuǎn)速( 使發(fā)動(dòng)機(jī) 在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)已開始建立起蓄電池充電的電壓) 及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在常用轉(zhuǎn) 速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)電機(jī)是否能達(dá)到額定的輸出功率。因此，汽車交流發(fā)電機(jī)的特性， 常常用一條輸出特性曲線來表示“。 檢測發(fā)電機(jī)在帶負(fù)載的情況下的電流。給變頻器送出一電壓值，使拖動(dòng)發(fā) 電機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過數(shù)字控制器將其調(diào)節(jié)至設(shè)定值。發(fā)電機(jī)丌始發(fā)電后， 其輸出電流將迅速上升，為使其電壓穩(wěn)定在設(shè)定值，通過數(shù)字控制器調(diào)節(jié)電子 負(fù)載，使發(fā)電機(jī)輸出電流上升，從而發(fā)電機(jī)輸出電壓下降，同時(shí)檢測發(fā)電機(jī)輸 出電壓與發(fā)電機(jī)輸出電流。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓調(diào)節(jié)至設(shè)定值時(shí)，記錄此時(shí)發(fā)電 機(jī)輸出電流，判斷其是否與規(guī)格值相符。 3 調(diào)節(jié)電壓特性測試。 檢測發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下和額定電流狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)輸出電壓。測試的 過程與負(fù)載特性測試基本相似，也即給變頻器送出一電壓值，使拖動(dòng)發(fā)電機(jī)帶 動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過數(shù)字控制器將其調(diào)節(jié)至設(shè)定值，發(fā)電機(jī)開始發(fā)電后，其輸 出電流將迅速上升，通過數(shù)字控制器調(diào)節(jié)電子負(fù)載，使發(fā)電機(jī)輸出電流穩(wěn)定在 設(shè)定值，檢測發(fā)電機(jī)輸出電壓并記錄此時(shí)的發(fā)電機(jī)輸出電壓，判斷其是否與規(guī) 格值相符。 4 汽車交流發(fā)電機(jī)的耐久性測試 在室內(nèi)專業(yè)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行耐久性試驗(yàn)時(shí)，交流發(fā)電機(jī)在室溫，3 0 0 0 r m i n 和2 3 t r 輸出條件下運(yùn)行，每次連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不小于4 小時(shí)。試驗(yàn)2 0 0 0 d 、時(shí)后， 允許更換電刷，保養(yǎng)集電環(huán)和軸承各一次。 交流發(fā)電機(jī)耐久性試驗(yàn)也允許按下面的方案進(jìn)行“”。 ( 1 ) 定速定載實(shí)驗(yàn) 在室溫，3 0 0 0 d m i n 和2 1 3l r 輸出條件下。每次連續(xù)運(yùn)行 = 4 h ( 2 ) 變速變載實(shí)驗(yàn)見表2 一l 所示， 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 表2 1 變速變載試驗(yàn) 循 環(huán) 輸出電 工作轉(zhuǎn)速及時(shí)間 周期 周流( a ) ( h ) 2 5 。 5 0 n1 n 。停 期 1 2 0 l r 8 0 m i n8 0 m i n1 5 m i n，m l n3 2 5 0 1 r 8 0 m i n8 0 r a i n1 5 r a i n5 r a i n3 3 1 0 0 i r 8 0 m i n8 0 m i n1 5 m i n5 r a i n3 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第3 章汽車交流發(fā)電機(jī)微機(jī)測試試驗(yàn)臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu) 及原理 3 1 汽車交流發(fā)電機(jī)測試臺(tái)的基本組成 1 基本組成： 交流發(fā)電機(jī)測試臺(tái)由機(jī)械系統(tǒng)、測量控制系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及變頻調(diào) 速控制等組成n 6 1 。 ( 1 ) 機(jī)械系統(tǒng) 該系統(tǒng)由操作臺(tái)、夾具、傳動(dòng)及升速等三部分組成。操作臺(tái)包括機(jī)座、機(jī) 箱、支架和夾具座等，應(yīng)具有其美觀、牢固、防爆、隔熱等能力。傳動(dòng)采用皮 帶傳動(dòng)，兩級升速。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本布局如圖3 1 所示： 交蠢發(fā)電機(jī)性麓試驗(yàn)臺(tái) 計(jì)算機(jī)外匿板卡 顯示器 鍵盤 電源及附件 j - l f j 胃 一c 圖3 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布局 ( 2 ) 工控測量控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)由控制柜、溫度測量傳感器、轉(zhuǎn)速測量傳感器、扭矩儀等組成。控 制柜柜體采用專用型材骨架，使其堅(jiān)固而輕便。機(jī)柜由上向下依次安裝工控機(jī)、 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 計(jì)算機(jī)、外圍板卡、顯示器、鍵盤、穩(wěn)壓電源及繼電器、接觸器等控制設(shè)備： 溫度測量傳感器分為環(huán)境溫度測量和轉(zhuǎn)子溫度測量兩類。環(huán)境溫度測量采用普 通熱電阻或熱電偶式，轉(zhuǎn)子溫度測量采用紅外測溫傳感器，具有非接觸，精度 高等特點(diǎn)；轉(zhuǎn)速測量傳感器選用軍品傳感器，耐高溫，響應(yīng)速度快，采樣精確。 ( 3 ) 工控機(jī)及輔助條件控制 整個(gè)系統(tǒng)的檢測與控制是由一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)利用研華p c l 8 1 2 p g 數(shù)據(jù) 采集卡來完成。系統(tǒng)傳感器的信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡直接送到計(jì)算機(jī)采集、記錄。 工控機(jī)除了自動(dòng)檢測、打印電壓、電流、轉(zhuǎn)速、溫度等參數(shù)外。并根據(jù)要求自 動(dòng)控制發(fā)電機(jī)的環(huán)境溫度及潤滑油的溫度、自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載的工作方式及電壓、 電流的大??；i 還與變頻器、轉(zhuǎn)速傳感器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速“”。輔助條件控制由加熱器、潤滑及真空穩(wěn)壓部分、電阻負(fù)載箱及儀器 儀表等部分組成。加熱器采用板式加熱器，配以溫控儀表控制環(huán)境溫度，電 阻負(fù)載能很好的與各種發(fā)電機(jī)相容降低干擾，增加測量精度及穩(wěn)定性。 其原理圖如圖3 2 ： 刪拳 i 算 叫一 | f 1 l 一變頻器 一卜五葑研 l | = 4 h 。 ( 2 ) 變速變載實(shí)驗(yàn) 變速變載試驗(yàn)可按以下循環(huán)進(jìn)行見表3 1 ： 表3 1 變速變載試驗(yàn)方法 循 環(huán)輸出電 工作轉(zhuǎn)速及時(shí)間 周期 周流( a ) ( h ) 2 5 n 5 0 n 岫x1 0 0 n 。 停 期 1 2 0 i r 8 0 m i n8 0 m i n1 5 m i n，m i n3 2 5 0 i r 8 0 r a i n8 0 r a i n1 5 r a i n5 m i n3 3 1 0 0 i r 8 0 r a i n8 0 r a i n1 5 m i n5 r a i n3 轉(zhuǎn)速控制采用閉環(huán)控制。 即由計(jì)算機(jī)送呻設(shè)定轉(zhuǎn)速信號一變頻器工作_ 計(jì)算機(jī)采樣信號_ 修正參數(shù) 一至穩(wěn)定狀態(tài)。 3 2 汽車交流發(fā)電機(jī)測試臺(tái)的主電路 系統(tǒng)的具體電路如下： 汽車交流發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的照明電路見圖3 4 ： s 2 是總啟動(dòng)開關(guān)，s 2 按下，電路就開始啟動(dòng)了。此時(shí)k m l 接觸器通電接 通。常閉觸電斷開，常開觸電閉合。各電器設(shè)備接通電源了此時(shí)是綠燈亮了。 s 1 是總停止開關(guān)，s l 被按下的話，此時(shí)k m l 接觸器由于斷電，常閉觸電 閉合，常開觸電斷開。各用電設(shè)備因此失去電源。電路不能工作。此時(shí)是紅燈 亮了。 s 3 是照明用的開關(guān)。按下一次，照明燈就亮了，再按一次，照明燈就熄滅。 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 g 1 閏3 4 照明部分電路 主電路如下2 們，見圖3 - - 5 ，圖3 - - 6 ，圖3 - - 7 ，圖3 8 ，圖3 9 ，圖3 一l o 圖3 1 1 ，圖3 1 2 。 g 2 u 2 圖3 5 電源電路 本系統(tǒng)由于用到變頻器來控制拖動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，采用了微機(jī) 的閉環(huán)交流調(diào)速方案。對系統(tǒng)的電源要求也比較高。所以采用了凈化電源和濾 波器來提高電源的質(zhì)量，從而向工控機(jī)和開關(guān)電源供電。 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 國3 - - 6 變頻器起停電鼯 本系統(tǒng)采用了智能型溫控儀加以電阻溫度傳感的配合來自動(dòng)的測量，顯示， 控制交流發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)真空的溫度。 k l 繼電器是手動(dòng)繼電器。當(dāng)k 1 接通帶電時(shí)表示此時(shí)控制操作采用的足 人為的手動(dòng)操作測試。當(dāng)k 1 繼電器掉電時(shí)，表示操作類型是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制 來測量電機(jī)的參數(shù)。 k 2 繼電器是監(jiān)控繼電器，監(jiān)控電路的正常運(yùn)行的。當(dāng)k 2 不帶電時(shí)，表示 電路出現(xiàn)了故障，切斷變頻器和加熱器的電源。當(dāng)k 2 帶電時(shí)，表明此時(shí)電路 工作正常。 k 3 是向變頻器提供電源的繼電器。k m 2 是向變頻器提供電源的接觸器。當(dāng) k 3 帶電，接通k m 2 向變頻器供電。 k 4 是向加熱器提供電源的繼電器。k m 3 是向加熱器提供電源的接觸器。當(dāng) k 4 帶電接通時(shí)，接通k m 3 向加熱器供電。 s 5 是變頻器啟動(dòng)的手動(dòng)按鈕。 s 6 是加熱器啟動(dòng)的手動(dòng)按鈕。s 7 是手動(dòng)按鈕。當(dāng)s 7 沒有按下時(shí)，計(jì)算機(jī) 采集到的是手動(dòng)操作信號。表示測量操作將采取手動(dòng)控制的方法。當(dāng)s 7 按下 時(shí)，計(jì)算機(jī)采集到的是自動(dòng)操作信號。表示測量操作將采取計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的 方案。 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 m m b 埴一、 1 7 1j - 一寸i 盤 丘 f 奪 廣 l 自動(dòng)1 雨封f 罰h “3i d i o藹i i l rlf 1 】i 審品s i c 一 s 1 1 lil | i 海 i飪 d 2id j j 電帛按蠲 l i l i f 圈3 7 啟動(dòng)電路 d i o 表示計(jì)算機(jī)的輸入端口0 ，若為1 ， d 1 1 表示計(jì)算機(jī)的輸入端口1 。若為1 ， 黜 手動(dòng) 載 則計(jì)算機(jī)采用自動(dòng)的控制方法。 則計(jì)算機(jī)不動(dòng)作，操作采用手動(dòng)進(jìn) 行e d 1 2 表示計(jì)算機(jī)的輸入端口2 ，若為l ，則表示發(fā)電機(jī)輸出的直流電電壓為 2 8 v 。 d 1 3 表示計(jì)算機(jī)的輸入端口3 。若為1 ，則表示發(fā)電機(jī)輸出的直流電壓為 1 4 v 。 k 2 4 是報(bào)警繼電器。 s 8 是取消變頻器和加熱器電源的手動(dòng)按鈕。 s 9 是決定發(fā)電機(jī)輸出電壓種類的按鈕。當(dāng)s 9 被按下時(shí)，表示交流發(fā)電機(jī) 輸出的電壓是2 8 v ；當(dāng)s 9 沒有被按下時(shí)，表示交流發(fā)電機(jī)輸出的電壓是1 4 v 。 s i o 是啟動(dòng)電平的手動(dòng)按鈕。 s l l 是接通負(fù)載的手動(dòng)按鈕。 k 5 是負(fù)載電流調(diào)節(jié)繼電器。k 5 控制k m l 3 ，k m l 4 ，k m l 5 三個(gè)接觸器。達(dá)到改 變負(fù)載電流的目的。當(dāng)k 5 帶電接通時(shí)，控制k m l 3 。k m l 4 ，k m l 5 三個(gè)接觸器接通， 使負(fù)載的電阻減小一半，達(dá)到調(diào)節(jié)電流的目的。 k 6 是啟動(dòng)蓄電池電平的繼電器，k w 4 是啟動(dòng)蓄電池電平的接觸器。當(dāng)k 6 帶電接通時(shí)，控制k m 4 的接通，從而將蓄電池接入到電路中。當(dāng)k 6 失電不接 2 0 湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 通時(shí)，k m 4 接觸器失電，從而將蓄電池與電路斷開。 k 7 是接通負(fù)載的繼電器，k m 5 是接通負(fù)載的接觸器。當(dāng)k 7 帶電接通時(shí)， 控制k m 5 的接通，從而將負(fù)載按入到電路中。當(dāng)k 7 失電不接通時(shí)，k m 5 接觸器 失電，從而將負(fù)載與電路斷開。 d 0 2 是啟動(dòng)蓄電池的計(jì)算機(jī)輸出信號。 d 0 3 是接通負(fù)載的計(jì)算機(jī)輸出信號。 繼電器k 1 2 控制接觸器k m 6 的接通，而k m 6 控制負(fù)載支路5 a 的接通。 繼電器k 1 3 控制接觸器k m 7 的接通，而k m 7 控制負(fù)載支路l o a 的接通。 繼電器k 1 4 控制接觸器聊8 的接通，而k m 8 控制負(fù)載支路2 0 a 的接通。 繼電器k 1 5 控制接觸器k m 9 的接通，而k m 9 控制負(fù)載支路2 0 a 的接通。 繼電器k 1 6 控制接觸器k l d l o 的接通，而k k t l o 控制負(fù)載支路2 0 h 的接通。 繼電器k 1 7 控制接觸器k m l l 的接通，而k m l l 控制負(fù)載支路2 6 a 的接通。 繼電器k 1 8 控制接觸器j ( m 1 2 的接通，而k m l 2 控制負(fù)載支路2 6 a 的接通。 220v蜘啦 接通蓄電池接通6 電流通2 0 h 通2 0 a 通2 0 a 通2 6 a 通2 6 a 接通負(fù)載 i $ 1 0 h 圖3 - - 8 負(fù)載電流 如下圖3 9 所示： s 1 2 是負(fù)載支路1 a 電流的接通按鈕， 出信號端 s 1 3 是負(fù)載支路2 a 電流的接通按鈕， 出信號端 s 1 4 是負(fù)載支路2 a 電流的接通按鈕， 出信號端 d 0 4 是負(fù)載支路l a 電流的計(jì)算機(jī)輸 d 0 5 是負(fù)載支路2 a 電流的計(jì)算機(jī)輸 0 0 6 是負(fù)載支路2 a 電流的計(jì)算機(jī)輸 湖北_ 7 - 業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 s 1 5 是負(fù)載支路5 a 電流的接通按鈕，d 0 7 是負(fù)載支路5 a 電流的計(jì)算機(jī)輸 出信號端 $ 1 6 是負(fù)載支路i o a 電流的接通按鈕