【文章內(nèi)容簡介】 通過對開環(huán)試驗臺、機械封閉試驗臺和電封閉試驗臺進(jìn)行對比分析，確定本試變速器試驗臺采用交流電封閉設(shè)計。： 試驗臺組成框圖驅(qū)動電機模擬汽車發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下的工況，考慮到試驗臺經(jīng)濟(jì)性，在驅(qū)動電機的選型上，由于電機轉(zhuǎn)速在6000r/min的電機較少，且非常昂貴，故而選擇轉(zhuǎn)速較為常見的轉(zhuǎn)速在3000r/min左右的電機。然后通過升速箱來獲得更高的轉(zhuǎn)速以滿足設(shè)計參數(shù)的要求。負(fù)載電機模擬汽車驅(qū)動輪在地面上行駛時的負(fù)載，負(fù)載電機要求的轉(zhuǎn)矩較高，一般常見的電機也滿足不了設(shè)計要求，故而要在負(fù)載電機前端加上一個加速箱，起到減速增扭的效果。本試驗臺變速器前后裝有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，主要用來測量變速器輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 變速器試驗臺測控系統(tǒng)硬件組成 本變速器試驗臺的主要控制部分由工控機和數(shù)據(jù)采集卡兩部分組成，測控系統(tǒng)的主要功能是工控機向變頻器發(fā)出指令，實現(xiàn)對電機的控制，然后接受轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器的輸入信號，經(jīng)過處理和計算，將結(jié)果以直觀的形式顯示出來。整個系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)實現(xiàn)。由于轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器輸出的信號為頻率信號，所以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器有一個配套的頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊，將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器輸出的頻率信號轉(zhuǎn)化為電壓信號功數(shù)據(jù)采集卡采集。數(shù)據(jù)采集卡與總線之間采用PCI總線傳輸信號。： 變速器試驗臺測控系統(tǒng)硬件組成框圖3 變速器試驗臺電機控制系統(tǒng) 本變速器試驗臺的驅(qū)動系統(tǒng)由工控計算機發(fā)出指令，通過變頻器控制驅(qū)動電機的運行狀態(tài)，為變速器提供動力來源。本變速器試驗臺的加載系統(tǒng)由工控機發(fā)出指令，通過變頻器控制負(fù)載電機的轉(zhuǎn)差率，模擬汽車在不同路面條件和行駛工況下的阻力狀況，為傳動部件的測試提供各種阻力工況的載荷。驅(qū)動電機提供動力，負(fù)載電機吸收變速器的輸出功率，系統(tǒng)選用交流異步變頻電動機，作為驅(qū)動電機和負(fù)載電機，在測試過程中由變頻器哈有源逆變器對電機的運行狀態(tài)進(jìn)行控制，同時將完成能量反饋。： 控制框圖 電機的選型 參照設(shè)計參數(shù)，變速箱輸入軸的最高轉(zhuǎn)速為6000r/min，由于常見的電機滿足不了這么高的轉(zhuǎn)速，故而需在驅(qū)動電機和變速箱之間加上一個升速箱，此升速箱的傳動比定為i=1：2，由此可得驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速最高要求為：變速器輸入軸最大轉(zhuǎn)矩為，得驅(qū)動電機的輸出的轉(zhuǎn)矩為。根據(jù)公式：，得?？紤]到本試驗臺適應(yīng)不同變速器測試，故而將轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩選用最大來滿足不同容量的變速器。 參照大連電機有限公司電機樣本選擇選擇驅(qū)動電機的型號為MDSP355L2的變頻調(diào)速三相異步電動機，額定功率315kw，額定轉(zhuǎn)矩1000Nm。： ，故而據(jù)此可以算出加載電機的最大轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分，加載電機的最大轉(zhuǎn)矩為6000，分解到兩個加載電機上的轉(zhuǎn)矩為3000。常見電機的轉(zhuǎn)矩滿足不了要求，故而要在變速器和負(fù)載電機之間加上減速箱，達(dá)到減速增扭的效果。減速箱的傳動比設(shè)為6：1，得負(fù)載電機的最大轉(zhuǎn)矩為500，根據(jù)公式：，得。 參照大連電機有限公司電機樣本選擇負(fù)載電機的型號為MDSP315L2的變頻調(diào)速三相異步電動機，額定功率160kw，額定轉(zhuǎn)矩513Nm。： 電機控制 變頻調(diào)速三相異步電動機的原理及方法 異步電動機定子三相對稱繞組空間相隔角，當(dāng)通以三相對稱電流后，便產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（亦稱同步轉(zhuǎn)速）：式中 ——定子繞組電源頻率 ——磁場對數(shù)異步電動機的轉(zhuǎn)差率：式中 ——轉(zhuǎn)差率 ——異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由上式可知，異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法有以下幾種：?改變異步電動機的磁極對數(shù)調(diào)速?改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速?改變供電電源頻率調(diào)速要改變異步電動機的轉(zhuǎn)速，可從以上方法中選取一種即可。 采用方法?不能滿足傳動試驗臺驅(qū)動部分連續(xù)調(diào)速的要求，方法?不易于控制的實現(xiàn)，而采用方法?則簡單易行。 根據(jù)電機學(xué)原理，電機轉(zhuǎn)子跟定子旋轉(zhuǎn)磁場之間存在相對運動將產(chǎn)生電磁感應(yīng)作用，電機轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。設(shè)定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，由電機機械特性可知，工作在第二象限的電機定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向雖然一致，但定子傳轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率，此時產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，為制動力矩。電機轉(zhuǎn)為發(fā)電機運行。電機處于回饋制動狀態(tài)。 ： 電動機機械特性曲線本試驗臺的加載系統(tǒng)，利用工作在第二象限的異步電機作為加載裝置，假設(shè)負(fù)載電機現(xiàn)在機械特性曲線1上運行，通過控制變頻器的頻率確保傳動部件的輸出軸轉(zhuǎn)速和加載電機定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速保持同步，即保證轉(zhuǎn)差率，電磁轉(zhuǎn)矩，此時傳動部件的輸出端為空載狀態(tài)，當(dāng)加載信號發(fā)出時，變頻器降低負(fù)載電機的指令頻率，將電機電子磁場轉(zhuǎn)速降低，其機械特性曲線變?yōu)?，由于被傳動部件的輸出軸和工作在穩(wěn)定工況的驅(qū)動電機剛性相連，轉(zhuǎn)速基本發(fā)生變化，負(fù)載電機改為B點工作，器轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，傳動部件的輸出端為加載狀態(tài)。因此，通過精確調(diào)節(jié)負(fù)載電機的頻率將，即能控制旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率，進(jìn)而控制加載力矩的變化，實現(xiàn)定量加載。綜上，采用變頻器對驅(qū)動電機進(jìn)行調(diào)速。 變速器選型 驅(qū)動電機的額定功率為513KW，根據(jù)普傳科技有限公司變頻器樣本選用PI7800 315G3 的變頻器，315表示功率為315KW，G表示標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載，3表示三相380V電壓輸入。負(fù)載電機的額定功率為160KW，根據(jù)普傳科技有限公司變頻器樣本選用PI7800 160M3 的變頻器，160表示功率為160KW，M表示較重型負(fù)載，3表示三相380V電壓輸入。本型號變頻器具有特定的逆變模塊，能夠反饋電能。PI7800的技術(shù)規(guī)格：變頻器的安裝方向與空間：變頻器應(yīng)安裝在室內(nèi)通風(fēng)良好的場所，并采用壁掛式，且必須與周圍相鄰物品或擋板保持足夠空間，： 安裝方向與空間變頻器配線，分為主回路及控制回路兩部分。： 配線圖變頻器接線端子功能說明：變頻器控制端子功能說明： 交流電抗器選用普傳變頻器有限公司與PI7800相匹配的電抗器，變頻器在工作時將產(chǎn)生較大的諧波含量很高，如果不裝進(jìn)線電抗器，將大大縮短變頻器及其它設(shè)備的使用壽命，諧波干擾嚴(yán)重時，會導(dǎo)致有些設(shè)備不能正常運行，加裝進(jìn)線電抗器后將大大降低各諧波的含量，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，保證變頻器及其它負(fù)載的安全運行，確保其它設(shè)備不受諧波干擾影響。常用交流電抗器的外行尺寸： 濾波器 濾波器主要用來過濾回饋電網(wǎng)中那些雜亂信號。因為該系統(tǒng)中變頻器數(shù)量不多，數(shù)量傳輸量不大，采用RS485總線來實現(xiàn)工控機與變頻器之間的通訊，滿足了實時性要求，由于變頻器通訊采用RS485標(biāo)準(zhǔn)，與工控機的RS232標(biāo)準(zhǔn)之間需要進(jìn)行交換，因此，在變頻器與工控機之間采用RS２３２/RS４８５轉(zhuǎn)換模塊連接。 工控機的選型本變速器試驗臺工控機選用研華IPC610MB。IPC610MB 采用AIMB763VG的主板，Intel 奔騰雙核 E5300（）的CPU ，板上帶有2個COM 口，5個PCI，1個PCIex1/ PCIex16，1個千兆網(wǎng)卡。AIMB763 使用的是 Intel 945G 芯片組，支持用以提升系統(tǒng)性能的先進(jìn)雙核處理器技術(shù)。其集成的 Intel GMA 950 圖形控制器擁有一個 400 MHz 核心、224 MB 的共享視頻內(nèi)存及 DirectX174。 9 3D硬件加速。這些特性可確保得到高質(zhì)量的圖形，視覺表現(xiàn)更加平滑。為配合多顯示器的使用并方便未來圖形升級，它有一個 PCI Express174。 x16插槽可對更高性能的圖形卡提供支持，便于連接 CRT、LCD 以及其他各種顯示設(shè)備 Specifications。該工控機輸出信號為RS232協(xié)議。 轉(zhuǎn)換模塊的選型由于常用的工控機協(xié)議均為RS232協(xié)議，本試驗臺采用的研華IPC610MB也為RS232協(xié)議，而變頻器采用的是RS485協(xié)議通訊，故而要在工控機和變頻器之間加上一個RS232/RS485轉(zhuǎn)換模塊，以實現(xiàn)二者通訊。本變速器