基于PLC汽车发电机性能测试实验仪的设计

摘 要：文章主要介绍了汽车发电机性能测试实验仪的设计与实现。该测试仪将能够在汽车多工况下进行汽车发电机测试实验的装置。该装置的测试系统由电源、电机、显示装置以及电路调节装置组成。该设计的新颖之处在于可实现发电机动静态检测，且能准确可靠的测试出发电机的实际故障状态。

关键词：汽车发电机；性能；测试仪；设计

引言

目前，用于汽车维修、检测人员检测和诊断发电机的设备与方法主要包括三类：第一类是演示设备，如各种多媒体资料和示教板。第二类是各种车型的发电机的实物拆装及使用万用表进行原始性的手段进行测量等等。第三类是在传统的测试仪器上，对汽车发电机进行简单的实验。

上述三类设备相对来说都各有缺点，且不容易实现，效果不佳。因此，研制一种适应汽车技术发展的汽车发电机测试实验装置，以帮助广大技术人员迅速完成对发电机的检测与故障排除，便于汽车发电机维修及拆装检修后的检验使用，也可作为发电机生产厂家检验产品使用，具有非常重要的现实意义。

1 测试仪设计实现

为了使本汽车发电机性能测试试验仪更方便改进和维护，我们对汽车发电机性能测试试验仪采用了模块化设计的方法，如图1所示。

1.1 整机结构设计

汽车发电机性能测试实验仪，包括有机架，安装在机架上的驱动电机2、PLC数据处理器3和变频器4，机架上设有供发电机5可拆卸安装的电机安装座，发电机5安装在电机安装座上，驱动电机2经传动带驱动连接，其采用三角带驱动带设置，驱动更加平稳可靠。变频器4与驱动电机2控制连接，变频器4用于调节驱动电机2输出的转速；PLC数据处理器3输入端与发电机5、发电机转速传感器7通讯连接，用于接收和处理输出数据，发电机5的各个性能数据，如发电机转速值、发电机输出电流值、发电机输出电压值以及发电机负载特性曲线，都在PLC数据处理器3输出端连接的显示器31上显示；PLC数据处理器3输入连接有用于将发电机5输出端接入PLC数据处理器3的负载电阻器9，负载电阻器9一端连接在发电机5输出端上，另一端与PLC数据处理器3输入端通信连接。

在驱动电机2上还安装有用于测量驱动电机输出转速的驱动电机速度传感器8；驱动电机速度传感器8与PLC数据处理器3输入端通讯连接，驱动电机2的转速数据在PLC数据处理器3上的显示器31上显示，方便对驱动电机2与发电机5的转速进行比较，用于判断和调节驱动电机2和发电机5之间传动，保证传动可靠（如图2所示）。

1.2 电机的选择

（1）根据负载的启动特性及运行特性，选出最适合于这些特性的电动；选择具有与使用场所环境相适应的防护方式及冷却方式的电动机，在结构上应能适合电动机所处的环境条件。（2）计算和确定合适的电动机容量。通常设计制造的电动机，在75%-100%额定负载时，效率最高。因此，应使设备需求的容量与被选电动机的容量差值最小，使电动机的功率被充分利用。（3）选择可靠性高、便于维护的电动机。考虑到互换性，尽量选择标准电动机。（4）为使整个系统高效率运行，要综合考虑电机的极数及电压等级。

1.3 调速机构的设计与实现

采用调速器实现电动机原动转速从0-1390转/分的无级调节，传动带通过传动比的改变实现发电机转速能够从0-4000转/分速度调节。安装布线时应将电源线和控制电缆分开，例如使用独立的线槽等。使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。避免变频器的重力线（输出输入线）与信号线平行布线和集束布线，应分散布线。检测器的连接线，控制用信号线，使用双绞线屏蔽线，屏蔽线的外皮连接COM端，变频器，电机等等的接地线接到同一点上，加数据线滤波器到信号线上。将检测器的连接线，控制用信号线的屏蔽线层，用电缆金属夹接地。控制回路接线：端子“COM”为控制信号的公共端；控制回路端子的接线应使用屏蔽或双绞线，而且必须与主回路，强电回路分开布线。由于控制回路的频率输入信号是微小电流，所以在接点输入的场合，为了防止接触不良，使用两个并排的接点或使用双生接点。控制回路用大于0.75平方毫米的电缆接线。

1.4 数据采集与控制系统的设计与实现

变频器控制驱动电机驱动发电机不同转速下工作，实现不同工况的模拟，经变频调节器收集发电机不同工况下的电压、电流、转速以及负载特性等，发电机检测值，直观的显示在显示屏上，操作直观方便，参照驱动电机输出转速和发电机输出转速，进行比较，可直观的知晓，驱动电机与发电机的传动是否可靠，便于检测人员进行调整，保证数据的可靠性。

2 结束语

本汽车发电机性能测试实验仪设计主要包括整机结构的设计、电机的选择以及调速机构的设计和数据采和控制系统的设计与实现。驱动电机的转速数据以及输出电流及电压等相关数据都能在变频器上的显示器上显示，方便对驱动电机与发电机的相关参数进行比较，用于判断和确定发电机的实际故障状态。

参考文献

[1]吴玉芬，易扬 .自动测试系统软件设计[J].硅谷，2012（12）.

[2]阳春华，桂卫华，王雅琳.起动电机试验台工控系统设计[J].电工技术杂志，1999（4）.

作者简介：张余（1983-），男，安徽蚌埠人，硕士，讲师，主要研究方向：机械工程。