电涡流测功器在柴油发电机组上的使用特性和原理

电涡流测功器在柴油发电机组上的使用特性和原理
电涡流测功机一直是国内柴油发电机组市场应用比较多的测量试验设备，主要由涡流制动器(转子部分、涡流环和励磁绕组等)、测力组件、测速组件和控制系统等组成，由测功机、控制器及测力装置组成测功装置，可以测取被测机械的输出转矩和转速、从而得出输出功率，它可以取代磁粉离合器、水力测功机、直流发电机组等，用来测量不同型号和品牌的柴油发电机动力机械的性能，成为型式试验的必要设备。
电涡流测功机结构图
一、电涡流测功机主要特点
1、结构简单，操作维护方便；
2、制动力矩大，测试精度高，工作稳定；
3、转动惯量小，动态响应速度快；
4、与测控系统配套，可实现自动化操作。
二、电涡流测功机原理
测功机是根据作用力矩与反作用力矩大小相等方向相反的原理来测量扭矩，因此所测扭矩可以通过作用在测功器上的旋转力矩（即制动器外壳反力矩）来指示。电涡流测功机由制动器、测力机构和测速装置等几部分组成。制动器调节原动机的载荷，并同时把所吸收的原动机功率转换为热能，经水冷却后带走热量。具体来说，电涡流测功机主要由旋转部分（感应体）、摆动部分（电枢和励磁部分）、测力部分和校正部分组成。gw系列其结构简图见下图。由结构简图可知，感应体形状犹如直齿轮，产生涡流地方在导磁涡流环的孔壁上。励磁绕组通上直流电后，则围绕励磁绕组产生一个闭合磁通。
当感应体被原动机带动旋转时，气隙磁密随感应体的旋转而发生周期性变化，在涡流环孔壁表面及一定深度范围内将产生涡流电势，并产生涡流，该涡流所形成的磁场又与气隙磁场相互作用，就产生了制动转矩。该转矩通过外环及传力臂传至测力装置上，由力传感器将力的大小转换成电信号输出，从而达到测转矩的目的。
三、电涡流测功器结构
电涡流测功器由电涡流制动器和测力机构组成。
（1）电涡流制动器由转子部分、摆动部分和固定部分组成。转子部分是以转子轴带动转子盘转动。摆动部分有涡流环、励磁线圈和外环。固定部分有底座和支架。
（2）当励磁线圈中通入直流电时，产生磁场，磁力线通过转子盘、涡流环、摆动体外环和一们之间的空气隙而闭合。转子盘外圆上有均布的齿槽相间，转子盘外圆上的空气隙宽窄间隔均布。因此，转子盘外缘产生疏密相间的磁力线。当转子盘转动时，疏密相间的磁力线与转子盘同步旋转。对于涡流环内表面上的任一固定点，穿过它的磁力线发生周期性变化，就产生了电涡流。
（3）电涡流在励磁磁场的作用下，受力方向与转动方向相同，使摆动体向转子转动的方向偏转，摆动体对转子产生制动扭矩。此制动扭矩由摆动体通过测力臂架作用在扭矩传感器上，将扭矩值信号输出。
（4）转速信号是由安装在电涡流制动器转轴上的测速齿盘（一般有60个齿）产生脉冲信号，与之对应安装的转速传感器接收脉冲信号，输出转速信号。
（5）柴油发电机输出的功率，可由测得的扭矩和转速，经自动测控系统精确“计算”后，由显示系统标出。
（6）涡流环和转子盘都采用高磁导率、高电导率的纯铁制造，转子尺寸和质量与相同功率容量的直流电机要小得多，其结构简单，可在高转速下运行。
四、电涡流测功器的工作特性
1、在低转速范围内，制动力矩随励磁电流和转速的增加而迅速增大。当电流值一定时，在达到一定转速后，扭矩几乎不再增加；当转速不变时，扭矩随电流丆值增加而增大，在电流值增大到励磁线路的磁通饱和时，扭矩则不再增加。
2、在进行柴油发电机试验时，柴油发电机扭矩曲线随转速上升至某一转速区间，单纯增减励磁电流来保持转速一定进行试验是很困难的。因此，电涡流测功器除了用手动调整励磁电流的控制方式外，多附加自动控制装置，使励磁电流随转速自动变化。
3、电涡流测功器控制方式
（1）不少电涡流测功器采用等电流自动控制装置，其接线使励磁电流保持一定，与转速、电源电压和励磁线圈电阻的变化无关。
（2）自动等速控制方式。在测出转速偏离给定转速时，反馈到励磁回路中，使励磁电流急剧增减，保持恒定转速。
（3）增压控制方式，它使励磁电流与转速成正比增加，其增加比例及调整范围可任意设定。
电涡流测功器所消耗的励磁功率很小，只需变动几个安培励磁电流就能自由控制吸收的扭矩，这样，便能方便地实现控制自动化，有利于实现按预定规范试验和耐久性试验时无人操纵运转。