基于PLC汽車發電機性能測試實驗儀的設計

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

關鍵詞：汽車發電機；性能；測試儀；設計

引言

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

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

1 測試儀設計實現

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

1.1 整機結構設計

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

在驅動電機2上還安裝有用于測量驅動電機輸出轉速的驅動電機速度傳感器8；驅動電機速度傳感器8與PLC數據處理器3輸入端通訊連接，驅動電機2的轉速數據在PLC數據處理器3上的顯示器31上顯示，方便對驅動電機2與發電機5的轉速進行比較，用于判斷和調節驅動電機2和發電機5之間傳動，保證傳動可靠（如圖2所示）。

1.2 電機的選擇

（1）根據負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境相適應的防護方式及冷卻方式的電動機，在結構上應能適合電動機所處的環境條件。（2）計算和確定合適的電動機容量。通常設計制造的電動機，在75%-100%額定負載時，效率最高。因此，應使設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、便于維護的電動機。考慮到互換性，盡量選擇標準電動機。（4）為使整個系統高效率運行，要綜合考慮電機的極數及電壓等級。

1.3 調速機構的設計與實現

采用調速器實現電動機原動轉速從0-1390轉/分的無級調節，傳動帶通過傳動比的改變實現發電機轉速能夠從0-4000轉/分速度調節。安裝布線時應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，加數據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。控制回路接線：端子“COM”為控制信號的公共端；控制回路端子的接線應使用屏蔽或雙絞線，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。控制回路用大于0.75平方毫米的電纜接線。

1.4 數據采集與控制系統的設計與實現

變頻器控制驅動電機驅動發電機不同轉速下工作，實現不同工況的模擬，經變頻調節器收集發電機不同工況下的電壓、電流、轉速以及負載特性等，發電機檢測值，直觀的顯示在顯示屏上，操作直觀方便，參照驅動電機輸出轉速和發電機輸出轉速，進行比較，可直觀的知曉，驅動電機與發電機的傳動是否可靠，便于檢測人員進行調整，保證數據的可靠性。

2 結束語

本汽車發電機性能測試實驗儀設計主要包括整機結構的設計、電機的選擇以及調速機構的設計和數據采和控制系統的設計與實現。驅動電機的轉速數據以及輸出電流及電壓等相關數據都能在變頻器上的顯示器上顯示，方便對驅動電機與發電機的相關參數進行比較，用于判斷和確定發電機的實際故障狀態。

參考文獻

[1]吳玉芬，易揚 .自動測試系統軟件設計[J].硅谷，2012（12）.

[2]陽春華，桂衛華，王雅琳.起動電機試驗臺工控系統設計[J].電工技術雜志，1999（4）.

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。