呂德剛， 張 娜， 王 強(qiáng)， 商 進(jìn)， 王希鳳

(1.黑龍江工程學(xué)院 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 黑龍江 哈爾濱150050;2.黑龍江工程學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150050)

0 引 言

汽車(chē)發(fā)電機(jī)是三相交流同步發(fā)電機(jī)，其定子上有三相繞組，三相繞組對(duì)稱(chēng)分布，匝數(shù)相同，定子內(nèi)部有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子內(nèi)裝有勵(lì)磁繞組，當(dāng)勵(lì)磁繞組通以直流電時(shí)，磁極被磁化，轉(zhuǎn)子被汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，磁力線切割定子三相繞組，定子中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過(guò)整流器整流后，產(chǎn)生12V 或24V 直流電［1］.其原理如圖1 所示，定子三相電壓和整流后直流電壓如圖2 所示:

圖1 發(fā)電機(jī)原理圖

從圖中可看出，整流器由六個(gè)二極管組成，實(shí)際汽車(chē)發(fā)電機(jī)為了改善發(fā)電質(zhì)量，整流器的二極管數(shù)量會(huì)多于六個(gè)，常用的有八管整流器、九管整流器、十一管整流器. 其作用就是將汽車(chē)發(fā)電機(jī)定子三相繞組產(chǎn)生的交流電整流成直流電，長(zhǎng)期承受變化的電壓負(fù)荷，另外汽車(chē)用電負(fù)載經(jīng)常變化，會(huì)大大增加整流器損壞的概率. 整流器損壞，一般是二極管損壞，如短路、斷路等，部分二極管短路或者斷路，發(fā)電機(jī)仍然可以輸出電能，但是電壓波形會(huì)發(fā)生畸變，損壞所供電的負(fù)載.

對(duì)于發(fā)電機(jī)整流器損壞，可以通過(guò)不解體的方法進(jìn)行檢測(cè)，目前大多數(shù)汽車(chē)發(fā)電機(jī)檢測(cè)設(shè)備，體積龐大，價(jià)格昂貴，操作不便，利用LabVIEW 軟件，把虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到發(fā)電機(jī)整流器故障檢測(cè)中，能夠直觀的顯示發(fā)電機(jī)輸出波形，對(duì)教學(xué)工作，非常有利［2］.

1 系統(tǒng)硬件組成

本系統(tǒng)硬件組成主要包括:(1)計(jì)算機(jī)1 臺(tái);(2)程控直流電子負(fù)載l 臺(tái);(3)驅(qū)動(dòng)調(diào)速電機(jī)1臺(tái);(4)汽車(chē)用蓄電池1 個(gè);直流電子負(fù)載通過(guò)GPIB 接口，把所測(cè)試汽車(chē)發(fā)電機(jī)的輸出電壓數(shù)據(jù)輸入主控計(jì)算機(jī)，蓄電池采用普通車(chē)用電池，測(cè)試前需充電，為汽車(chē)發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電能［3～4］發(fā)電機(jī)整流器故障的虛擬檢測(cè)系統(tǒng)組成如下圖所示:

直流電子負(fù)載采用臺(tái)灣產(chǎn)Chroma 63201 型直流電子負(fù)載，其主要技術(shù)參數(shù)有:

最大功率:2.6kW;工作電壓:0 ～80V ;工作電流:可達(dá)到1000A;具有多種工作模式，如定電流(CC)、定電阻(CR)、定電壓(CV)、定功率(CP)等;同時(shí)具有多種保護(hù)功能，如過(guò)功率(OP)保護(hù)，過(guò)電壓(OV)保護(hù)，過(guò)電流(OC)保護(hù)，過(guò)溫度(OT)保護(hù)等;具有GPIB、RS -232 控制接口. 汽車(chē)發(fā)電機(jī)輸出電壓經(jīng)過(guò)整流后，一般為14V 左右，完全滿足需要，這種電子負(fù)載還能對(duì)電流進(jìn)行測(cè)試，有利于虛擬儀器功能擴(kuò)充.

蓄電池采取普通汽車(chē)用蓄電池即可，使用前充滿電.

圖2 交直流電壓波形圖

圖3 系統(tǒng)硬件組成圖

圖4 輸出電壓波形圖

2 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)測(cè)量演示

為了測(cè)量和演示汽車(chē)發(fā)電機(jī)整流器故障現(xiàn)象，使用LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)了虛擬儀器系統(tǒng)界面.硬件連接好后開(kāi)始測(cè)量，首先將圖1 中VD1 ～VD6 六個(gè)二極管中任意斷開(kāi)一個(gè)，經(jīng)測(cè)試輸出電壓波形圖如圖4 a 所示，把VD1 ～VD6 六個(gè)二極管挑出任意兩個(gè)同極的二極管斷開(kāi)，測(cè)試結(jié)果如圖4 b 所示，把VD1 ～VD6 六個(gè)二極管任意兩個(gè)不同極的二極管斷開(kāi)，測(cè)試結(jié)果如圖4 c 所示.獲得的波形既可用于實(shí)驗(yàn)演示，也可作為發(fā)電機(jī)整流器故障檢修的依據(jù).

3 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)汽車(chē)發(fā)電機(jī)故障判斷檢測(cè)是汽車(chē)發(fā)電機(jī)應(yīng)用中的重要方面. 本文采用虛擬儀器方法，對(duì)汽車(chē)發(fā)電機(jī)整流器的多種斷路故障輸出波形進(jìn)行了測(cè)試，借助LabVIEW 軟件的強(qiáng)大圖形化功能，借助軟件儲(chǔ)存功能，可以把故障波形儲(chǔ)存起來(lái)，便于日后對(duì)故障發(fā)電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比波形即可判斷出整流器的具體故障.還可以測(cè)試整流器的短路波形，進(jìn)行故障診斷并演示.

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，可以看出虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有如下特點(diǎn):1)開(kāi)發(fā)效率高，造價(jià)低廉;2)系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充性;3)測(cè)試數(shù)據(jù)后處理功能強(qiáng)，可隨時(shí)調(diào)用.

［1］ 毛峰. 汽車(chē)電器［M］. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011:12 -14.

［2］ 吳明贊，陳曉寧，潘亭，等.基于LabVIEW 的電機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(6):70 -71.

［3］ 陳曉玲，師學(xué)明，劉迎. 基于LabVIEW 的聲卡虛擬儀器性能測(cè)試與實(shí)驗(yàn)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索2010，29(1):26 -27.

［4］ 黃震宇.基于Labview 軟件及聲卡采集的測(cè)溫系統(tǒng)研究［J］.湖北廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30(9):157 -158.

［5］ 丁斌，楊平，李平.遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)及訪問(wèn)［J］.上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，25(3):46 -48.