汽车耐久性汽车交流发电机综合性能测试系统

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。

    电气控制柜々：工控机19寸宽屏液显及接口，三菱变频ぷ器、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ξ　性能试验系统的主要技←术指标参数如下表所示：

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Ψ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ω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ㄨ。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ㄨ警（与发电︽机负载也有关，负载大减速效果就越好）。如出现ξ　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。 在界面ぷ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Ψ 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①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！