汽车发电机整流器故障虚拟仪器检测实验研究①

吕德刚， 张 娜， 王 强， 商 进， 王希凤

(1.黑龙江工程学院 汽车与交通工程学院 黑龙江 哈尔滨150050;2.黑龙江工程学院 电气与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨150050)

0 引 言

汽车发电机是三相交流同步发电机，其定子上有三相绕组，三相绕组对称分布，匝数相同，定子内部有转子，转子内装有励磁绕组，当励磁绕组通以直流电时，磁极被磁化，转子被汽车发动机拖动，磁力线切割定子三相绕组，定子中就会产生感应电动势，经过整流器整流后，产生12V 或24V 直流电［1］.其原理如图1 所示，定子三相电压和整流后直流电压如图2 所示:

图1 发电机原理图

从图中可看出，整流器由六个二极管组成，实际汽车发电机为了改善发电质量，整流器的二极管数量会多于六个，常用的有八管整流器、九管整流器、十一管整流器. 其作用就是将汽车发电机定子三相绕组产生的交流电整流成直流电，长期承受变化的电压负荷，另外汽车用电负载经常变化，会大大增加整流器损坏的概率. 整流器损坏，一般是二极管损坏，如短路、断路等，部分二极管短路或者断路，发电机仍然可以输出电能，但是电压波形会发生畸变，损坏所供电的负载.

对于发电机整流器损坏，可以通过不解体的方法进行检测，目前大多数汽车发电机检测设备，体积庞大，价格昂贵，操作不便，利用LabVIEW 软件，把虚拟仪器技术应用到发电机整流器故障检测中，能够直观的显示发电机输出波形，对教学工作，非常有利［2］.

1 系统硬件组成

本系统硬件组成主要包括:(1)计算机1 台;(2)程控直流电子负载l 台;(3)驱动调速电机1台;(4)汽车用蓄电池1 个;直流电子负载通过GPIB 接口，把所测试汽车发电机的输出电压数据输入主控计算机，蓄电池采用普通车用电池，测试前需充电，为汽车发电机提供励磁电能［3～4］发电机整流器故障的虚拟检测系统组成如下图所示:

直流电子负载采用台湾产Chroma 63201 型直流电子负载，其主要技术参数有:

最大功率:2.6kW;工作电压:0 ～80V ;工作电流:可达到1000A;具有多种工作模式，如定电流(CC)、定电阻(CR)、定电压(CV)、定功率(CP)等;同时具有多种保护功能，如过功率(OP)保护，过电压(OV)保护，过电流(OC)保护，过温度(OT)保护等;具有GPIB、RS -232 控制接口. 汽车发电机输出电压经过整流后，一般为14V 左右，完全满足需要，这种电子负载还能对电流进行测试，有利于虚拟仪器功能扩充.

蓄电池采取普通汽车用蓄电池即可，使用前充满电.

图2 交直流电压波形图

图3 系统硬件组成图

图4 输出电压波形图

2 软件设计及实验测量演示

为了测量和演示汽车发电机整流器故障现象，使用LabVIEW 软件设计了虚拟仪器系统界面.硬件连接好后开始测量，首先将图1 中VD1 ～VD6 六个二极管中任意断开一个，经测试输出电压波形图如图4 a 所示，把VD1 ～VD6 六个二极管挑出任意两个同极的二极管断开，测试结果如图4 b 所示，把VD1 ～VD6 六个二极管任意两个不同极的二极管断开，测试结果如图4 c 所示.获得的波形既可用于实验演示，也可作为发电机整流器故障检修的依据.

3 结 语

对汽车发电机故障判断检测是汽车发电机应用中的重要方面. 本文采用虚拟仪器方法，对汽车发电机整流器的多种断路故障输出波形进行了测试，借助LabVIEW 软件的强大图形化功能，借助软件储存功能，可以把故障波形储存起来，便于日后对故障发电机进行测试，对比波形即可判断出整流器的具体故障.还可以测试整流器的短路波形，进行故障诊断并演示.

通过实际应用，可以看出虚拟仪器实验系统有如下特点:1)开发效率高，造价低廉;2)系统具有良好的扩充性;3)测试数据后处理功能强，可随时调用.

［1］ 毛峰. 汽车电器［M］. 北京:机械工业出版社，2011:12 -14.

［2］ 吴明赞，陈晓宁，潘亭，等.基于LabVIEW 的电机虚拟实验平台设计［J］.电气电子教学学报，2008，30(6):70 -71.

［3］ 陈晓玲，师学明，刘迎. 基于LabVIEW 的声卡虚拟仪器性能测试与实验［J］.实验室研究与探索2010，29(1):26 -27.

［4］ 黄震宇.基于Labview 软件及声卡采集的测温系统研究［J］.湖北广播电视大学学报，2010，30(9):157 -158.

［5］ 丁斌，杨平，李平.远程虚拟实验室数据库的设计及访问［J］.上海电力学院学报，2009，25(3):46 -48.