第七章 速度及功率的测量

1、第七章 转速和功率的测量2022-3-20测试技术测试技术 洪冶洪冶1物体转动的速度称为转速。转速又有角速度和线速度之分，这里重点介绍基于角速度的传感器。转动角速度等于t时间内转动的角位移与转动时间t之比 当（或t ）取得极小时，称 为瞬时角速度，角速度的单位为弧度/秒即rad/s。转速通常用单位时间内的转数来表示，单位为转/分，即 r/min。每秒钟的转数也称为转动频率，它是转动周期的倒数。转速的电测法很多，按其测量原理可分为模拟式和数字式t 概述概述2022-3-20测试技术 洪冶2 转速：单位时间内转轴的平均旋转次数。.记为： n ，单位： r/min ； 转矩：作用在转轴上的扭矩。 记

2、为：Me，单位：Nm； 功率：单位时间内转轴对外所作的功。 记为：Pe ，单位：kW.。(kW) 9550(W) 602nMePenMeMePe转速和功率是反映热能动力机械的动力性能指标。转速和功率是反映热能动力机械的动力性能指标。2022-3-20测试技术 洪冶37.1 7.1 转速的测定转速的测定一、常用测速方法一、常用测速方法 1.接触式测速仪 2.非接触式测速仪二、测速传感器二、测速传感器 磁电式 光电式三、两种基本测速方法三、两种基本测速方法 测频法 测周法2022-3-20测试技术 洪冶4编码器转速传感器实物模型转速传感器实物模型2022-3-20测试技术 洪冶57.1.17.1.

3、1非接触式测速仪非接触式测速仪1.1.光电式转速传感器光电式转速传感器照射式照射式反射式反射式结构：光源，遮光盘（反光结构：光源，遮光盘（反光盘），光电管，测频电路。盘），光电管，测频电路。原理：测频原理：测频znf60输出信号输出信号光敏二极管光敏二极管发光二极管发光二极管遮光盘遮光盘2022-3-20测试技术 洪冶6 黑 发射管 接收管 12V12V 白 整形放大稳压电源频率表2022-3-20测试技术 洪冶7z_齿数T_没计一次数所需时间2022-3-20测试技术 洪冶8码盘式转速测量原理码盘式转速测量原理光电编码器实例光电编码器实例uo/VtE0.3脉冲信号fn波形不适当整形码盘式转速

4、测量的原理将圆盘等分成60的整数倍份，形成黑白相间的条码，并于旋转机构同轴安装，码盘的边缘插在光电对管的中缝处，当被测旋转机构均匀转动时，码盘边缘的条码交替档光、透光，光电对管就会输出一连串脉冲信号，把这个信号进行调理与显示，就构成转速测量系统。2022-3-20测试技术 洪冶9信号调理电路传感器码盘光电对管F/V转换电路显示装置转速 n整形电路脉冲信号电压信号 转速测量系统框图 信号调理 光是有直径的，故码盘转动时，挡光、透光不可能在瞬间完成，光电对管的输出波形就不可能是理想的矩形波，而是如下波形。2022-3-20测试技术 洪冶10比较器（整形电路）比较器（整形电路）maxmax0.30.

5、7irooiroouVuuEVuVuuEV(,)oAuEE ()()oiriuAVA VVA Vu过零比较器常用于做信号整形工作在饱和区及截止区与参考电压Vr做比较，输出为比较的结果；故称比较器2022-3-20测试技术 洪冶111）运放工作在开环状态 A2）u+为比较电平，用 表示3）uo的大小取决ui与uR比较的结果，故整形电路也叫比较器 ui uR ， uo极小（0或V）； ui uR ，uo极大(+V)。4）传输特性2022-3-20测试技术 洪冶12uoui0+uom-uom当当ui 时时 , uo = -uom ui从反相端输入从反相端输入ui+10VuoR1100kWR2100k

6、W-10v2022-3-20测试技术 洪冶13取平均值取平均值（滤波）（滤波）C2uotAR0uo 频率电压转换器频率电压转换器一、定义：将频率信号转化为电压信号，而且输出电压与输入信号频率成比例的电路叫频率/电压变换器。二、基本原理2022-3-20测试技术 洪冶14信号调理电路码盘光电对管F/V转换电路显示装置传感器转速 n整形电路脉冲信号电压信号取平均值（滤波）C2uotAR0uo2022-3-20测试技术 洪冶15 2. 闪光测转速法闪光测转速法 闪光测转速法是利用人眼的视觉暂留现象来测量转速。一个闪光目标，当闪动频率大于10Hz时，人眼看上去就是连续发亮的。根据这一原理，用一个频率连

7、续可调的闪光灯照射被测旋转轴上的某一固定标记(如齿轮的齿，圆盘的辐条或在旋转轴上涂以黑白点)，并调节闪光频率f，直到旋转轴上出现一个单定象为止，即达到n=f的条件，这时便可以从电子计数器或圆刻度盘上读出被测的转速值。 2022-3-20测试技术 洪冶16 但是若在连续两次闪光的时间间隔内，旋转轴转过整数倍的因数时，即nk0f时，也会出现单定象。式中的k0为单定象停留的次数(1、2、3、)。 还可能出现另一种情况，即当闪光频率比被测转速高二倍、 三倍、m倍时，则会出现二重象、三重象以至于m重象。 f=mn2022-3-20测试技术 洪冶172022-3-20测试技术 洪冶182022-3-20测

8、试技术 洪冶19 1.1.磁电式转速传感器磁电式转速传感器fnzznf时6060 结构：齿轮，磁头结构：齿轮，磁头(磁铁，线圈磁铁，线圈) 原理：齿轮随转轴旋转，每转过原理：齿轮随转轴旋转，每转过一齿，就切割一次磁力线，在线一齿，就切割一次磁力线，在线圈中产生一个感应电动势的脉冲圈中产生一个感应电动势的脉冲信号。每转将产生信号。每转将产生z个电脉冲信号。个电脉冲信号。7.1.2接触式测速仪接触式测速仪2022-3-20测试技术 洪冶20随着转速下降输出电压幅值减小，当转速低到一定程度时，电压幅值将会减小到无法检测出来的程度。故这种传成器不适合于低速测量。2022-3-20测试技术 洪冶217.

9、2 常用转速测量方法常用转速测量方法7.2.1.数字式转速表（1）测量原理： 数字式转速测量系统由频率式转速传感器、数字转换电路和数字显示器等部分组成。首先由传感器把转速转变成频率信号，再通过测量信号的频率或周期来测量转速。2022-3-20测试技术 洪冶22 1）频率法测转速）频率法测转速 在电子计数器采样时间内对转速传感器输出的电脉冲信号进行计数。利用标准时间控制计数器闸门。当计数器的显示值为N时，被测量的转速n为60Nnzt式中，z为旋转体每转一转传感器发出的电脉冲信号数；t为采样时间(s)。2022-3-20测试技术 洪冶232022-3-20测试技术 洪冶242022-3-20测试技

10、术 洪冶252022-3-20测试技术 洪冶267.2.2 模拟式转速表模拟式转速表2022-3-20测试技术 洪冶273.测速发电机测速发电机 横穿导体的磁通发生变化时，该导体将产生电势。这一现象称为电磁感应作用。这样产生的电压称为感应电势。测速发电机是利用电磁感应原理制成的一种把转动的机械能转换成电信号输出的装置，与普通发电机不同之处是它有较好的测速特性，例如输出电压与转速之间有较好的线性关系，较高的灵敏度等。测速发电机也分为直流和交流两类。2022-3-20测试技术 洪冶284.直流测速发电机直流测速发电机直流测速发电机的平均直流输出电压U0与转速N大体上成正比，表达式为2022-3-2

11、0测试技术 洪冶292022-3-20测试技术 洪冶30 7.3 功率的测量功率的测量 7.3.1转矩 功率和转速、转矩是表征发动机动力性能的重要指标 。 发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示，单位为kW 发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，用Te表示，单位为Nm 2022-3-20测试技术 洪冶312022-3-20测试技术 洪冶32 内燃机飞轮端带负载达到稳定转速。 将飞轮受力简化为边缘受到负载的抵抗力F。此时转速为n，相应的曲轴旋转的角速度为 则输出功率： 而： 将2带入1，得到：eeTrFP)/(602sradn12)(602WnTePe3图3.1 飞轮受力示意图

12、2022-3-20测试技术 洪冶33 将3的单位化成kW则有： Pe 内燃机有效功率(kW) Te 内燃机有效转矩(N.m) N 内燃机输出轴转速(r/min 简化上式则有： 这个公式就是我们测量内燃机有效功率的根本依据。)(1000/602kWnTPee)(9550kWnTPee2022-3-20测试技术 洪冶347.3.2 功率测量常用的三种方法1. 测量转矩和转速的方法 2. 测量电机输入功率和效率的方法 3. 热平衡法 30nMMNemeeiNNmcrcgggQQhhmN)(122022-3-20测试技术 洪冶357.3.3 转矩的测量 扭矩测量基本方法： （1）传递法 （2）力平衡法

13、 （3）能量转换法2022-3-20测试技术 洪冶36q对旋转轴测量力矩，可以确定输出的功也可以监测剪切应力下的材料失效。q力矩（转矩）测量常常和功率、转速测量联系在一起。力所作的功力在力方向上的位移 每秒所作的功=F2rn= 旋转轴所传递的功率2nT=TF: 半径 r处的切向力T: 作用在轴上使其旋转的力矩22TrnnTr2022-3-20测试技术 洪冶37力矩测量的基本方法：（1）传递法（Transmission method ） （扭轴法）：转矩使弹性轴产生扭转变形（2）力平衡法（Force balance method ）（3）能量转换法（Power transformation me

14、thod）: E1=E2+E，测量各种电机的转矩 2022-3-20测试技术 洪冶382022-3-20测试技术 洪冶39扭矩测量的几种常用传感器 一、电力测功机一、电力测功机（一）直流电力测功机（一）直流电力测功机1 1、结构原理、结构原理：转子转子定子外壳定子外壳：浮动于支座：浮动于支座测力机构测力机构：拉压力传感器：拉压力传感器n测功机作发电机运行时：测功机作发电机运行时：发动机带动转子旋转，电枢绕组切割定子励磁绕组的发动机带动转子旋转，电枢绕组切割定子励磁绕组的磁场，在电枢绕组中产生感应电动势，同时转子受到磁场，在电枢绕组中产生感应电动势，同时转子受到一个与转向相反的制动力矩，此制动力

15、矩与发动机的一个与转向相反的制动力矩，此制动力矩与发动机的驱动力矩平衡。制动力矩的反力矩作用于定子，欲使驱动力矩平衡。制动力矩的反力矩作用于定子，欲使定子转动，但被测力机构约束住。发动机的驱动力矩定子转动，但被测力机构约束住。发动机的驱动力矩即可通过测力机构测出。即可通过测力机构测出。测功机测功机测功测功时，电枢绕组中的时，电枢绕组中的感应电动势感应电动势E为：为：nKE1式中：式中：定子励磁绕组的磁通定子励磁绕组的磁通 K K1 1电机电动势系数电机电动势系数 n n转子转速转子转速若：电枢回路内若：电枢回路内串联负载电阻串联负载电阻R，并忽略电枢内阻，并忽略电枢内阻，则：电枢则：电枢回路流

16、过的电流回路流过的电流为：为：RnKREI/1制动力矩制动力矩：RnKPRnKKIKTet/2232212功率功率：改变改变和和 R R，均可以调节转矩。，均可以调节转矩。2.2.电力测功机的控制方式和特性电力测功机的控制方式和特性(1). 负荷电阻控制方式负荷电阻控制方式中小功率测功机用，电能不回收，中小功率测功机用，电能不回收，消耗于消耗于主调节变阻器主调节变阻器P和和负荷电负荷电阻阻RL上。上。 测功时测功时：S2G调节：粗、细调节电阻调节：粗、细调节电阻W，V-改改变变； 主调节变阻器主调节变阻器PP改变改变R R。 倒拖时倒拖时：S2-S2-M M 调节：粗、细调节电阻调节：粗、细调

17、节电阻W，V-改改变变；主调节变阻器主调节变阻器P 改变电枢电流。改变电枢电流。n 测功机工作特性测功机工作特性A最大电流线，最大电流线，maxmax，RminRminA1,A2A1,A2中间负荷线中间负荷线B最大转矩线，机械最大转矩线，机械强度限强度限C最大功率线，散热最大功率线，散热条件限条件限D最高转速线，最大最高转速线，最大离心力限离心力限E空载线，轴承、空空载线，轴承、空气阻力限气阻力限F 倒拖工作特性。倒拖工作特性。n测功时测功机工作范围：测功时测功机工作范围：A、B、C、D、E线所线所围范围围范围（2）自动馈网控制方式）自动馈网控制方式 对于大型测功机，需将发动机发出对于大型测功

18、机，需将发动机发出的能量回收，故采用自动馈网控制方的能量回收，故采用自动馈网控制方法。法。 组成：组成：电力测功机电力测功机2主变流机组主变流机组3：交、直流电机串联：交、直流电机串联 励磁变流机组励磁变流机组4励磁调整电阻励磁调整电阻工作原理：工作原理：n 测功时测功时，励磁变流机组，励磁变流机组4的交流电动机驱动直流发电机，产生励磁电流供给测功机的交流电动机驱动直流发电机，产生励磁电流供给测功机定子中的励磁绕组。发动机定子中的励磁绕组。发动机1带动测功机带动测功机2的转子旋转，测功机即为一台直流发电机的转子旋转，测功机即为一台直流发电机向主变流机组向主变流机组3的直流电机供电，直流电机作为

19、电动机旋转，带动交流电机向电网发的直流电机供电，直流电机作为电动机旋转，带动交流电机向电网发出交流电。出交流电。n 倒拖时倒拖时，励磁变流机组，励磁变流机组4依然向励磁绕组供电，同时主变流机组依然向励磁绕组供电，同时主变流机组3的交流电机带动的交流电机带动直流电机旋转，向测功机转子电枢供给直流电，这时测功机作为直流电动机工作。直流电机旋转，向测功机转子电枢供给直流电，这时测功机作为直流电动机工作。n 改变改变励磁调整电阻励磁调整电阻的大小，调节的大小，调节励磁电流励磁电流，可以调节，可以调节测功机的负荷测功机的负荷。（二）、交流电力测功机（二）、交流电力测功机 常用的三相交流发电机组可以看作最

20、简单的交常用的三相交流发电机组可以看作最简单的交流电力测功机。由发电机的电压流电力测功机。由发电机的电压u、电流、电流I、功率因、功率因数数cos和效率和效率可知发动机的有效功率为：可知发动机的有效功率为：(kW) cos10003iuPe 如果将电机的定子外壳用轴承浮动起来，使如果将电机的定子外壳用轴承浮动起来，使之可以绕轴摆动，并在外壳与底座之间安装测力之可以绕轴摆动，并在外壳与底座之间安装测力机构，则可直接测量发动机转矩。机构，则可直接测量发动机转矩。根据电机的不同，交流电力测功机有以下三种形式：根据电机的不同，交流电力测功机有以下三种形式：1. 三相同步电机测功机三相同步电机测功机 同

21、步电机转速等于旋转磁场转速。即：同步电机转速等于旋转磁场转速。即：zfn/60式中：式中：n同步电机转速同步电机转速 f定子供电频率定子供电频率 z极对数极对数 当极对数当极对数z确定后，要改变转速确定后，要改变转速n，必须改变定子供电频率，必须改变定子供电频率f。然而，现在采用的变频方式多为他制式，其输出转速由系统外部然而，现在采用的变频方式多为他制式，其输出转速由系统外部的基准频率振荡器给定。当频率突变或者测功机过载时，电机容的基准频率振荡器给定。当频率突变或者测功机过载时，电机容易失步。因此必须精确控制供电频率，避免过载，以防失步。易失步。因此必须精确控制供电频率，避免过载，以防失步。

22、三相同步电机作发电机运行时，只有在定子供电频率三相同步电机作发电机运行时，只有在定子供电频率f等于等于电网频率时，才能将电能馈入电网。这就限制了测功机不能再对电网频率时，才能将电能馈入电网。这就限制了测功机不能再对转速进行调节。在其他转速下，测功机发出的电能必须用负荷电转速进行调节。在其他转速下，测功机发出的电能必须用负荷电阻来消耗掉。阻来消耗掉。2. 绕线式异步电机测功机绕线式异步电机测功机n 结构：结构： 采用绕线式异步电机作为测功机。采用绕线式异步电机作为测功机。n 调速方法：调速方法： 在转子电枢电路中串联可调电阻。在转子电枢电路中串联可调电阻。n 作电动机运行时的情况作电动机运行时的

23、情况 转速转速转矩曲线转矩曲线转差率定义：转差率定义：00nnns式中式中: n: n0 0旋转磁场转速旋转磁场转速 nn转子转速转子转速S=1，n=n0，无转差（滑差），无转差（滑差）S=0，n=0，由转速由转速转矩曲线可见转矩曲线可见： 电阻电阻R越大，曲线越软；越大，曲线越软； R改变，转矩最大值不变，但位置改变。改变，转矩最大值不变，但位置改变。 绕线式异步电机测功机通过增加电枢电路中的电阻来增加转差功率绕线式异步电机测功机通过增加电枢电路中的电阻来增加转差功率损耗，使转速降低。由于损耗主要发生在电机外部，低速时电机不会损耗，使转速降低。由于损耗主要发生在电机外部，低速时电机不会过热的

24、，但效率很低。过热的，但效率很低。n 作发电机运行时的情况作发电机运行时的情况 发动机的转速高于电机同步转速时，才能发电并向电网反馈能量。发动机的转速高于电机同步转速时，才能发电并向电网反馈能量。如果配置了变频机组，也可在低于电机同步转速时，向电网反馈如果配置了变频机组，也可在低于电机同步转速时，向电网反馈能量。能量。 测功机在低于同步转速下测功，可采用整流设备向定子励磁绕组测功机在低于同步转速下测功，可采用整流设备向定子励磁绕组供电，用变阻器调节励磁电流的大小来改变负荷与转速，此时发供电，用变阻器调节励磁电流的大小来改变负荷与转速，此时发出的电能将全部消耗在转子电路的负荷电阻上。出的电能将全

25、部消耗在转子电路的负荷电阻上。 测功机在高于同步转速下测功，可用转子电路中串连的调速变阻测功机在高于同步转速下测功，可用转子电路中串连的调速变阻器调节负荷与转速。阻值越大，以热能形式消耗于变阻器上的能器调节负荷与转速。阻值越大，以热能形式消耗于变阻器上的能量越多，输给电网的能量越少，测功机的转速可越高。阻值减少量越多，输给电网的能量越少，测功机的转速可越高。阻值减少时，转速降低并趋近于同步转速，测功机发出的电能大部分馈入时，转速降低并趋近于同步转速，测功机发出的电能大部分馈入电网，少部分消耗于变阻器。电网，少部分消耗于变阻器。n 变频技术的发展将使交流电力测功机克服工作转速范围不宽的弊端。变频

26、技术的发展将使交流电力测功机克服工作转速范围不宽的弊端。3. 无换向器电机测功机无换向器电机测功机 无换向器电机无换向器电机是是变频调速同步电机变频调速同步电机，其，其变频方式变频方式为为自制式自制式，即，即基准频率振荡器基准频率振荡器置于置于系统内部系统内部，由电机的，由电机的转速转速和和频率频率控制，不存在他制式变频方式的失步问题。控制，不存在他制式变频方式的失步问题。特点：特点： 调速特性与直流电力测功机一样，可以四象限运行（正、反转，测功、倒调速特性与直流电力测功机一样，可以四象限运行（正、反转，测功、倒拖），可用于瞬态工况测量；拖），可用于瞬态工况测量； 结构简单，便于维护；结构简单

27、，便于维护； 容易制成大容量（数千容易制成大容量（数千Kw）、）、 高转速（数万高转速（数万r/min)的测功机；的测功机； 电能可以馈入电网；电能可以馈入电网； 效率高效率高测功机测功机AVL AFA335AVL AFA335 交流变频测功机交流变频测功机 测量精度高测量精度高 、响应速度快、响应速度快 ， 可模拟正负力矩可模拟正负力矩 可在发动机台架上模拟汽车道路行驶可在发动机台架上模拟汽车道路行驶 用于发动机的研究和开发用于发动机的研究和开发（三）电涡流测功机（三）电涡流测功机1. 结构原理结构原理n 结构：结构：定子定子：励磁线圈：励磁线圈 涡流环涡流环 冷却系统冷却系统转轴转轴：感应

28、子（齿形）：感应子（齿形）支座与测力机构支座与测力机构n原理原理：励磁线圈通入直流电后，励磁线圈通入直流电后，产生磁场，磁力线通过产生磁场，磁力线通过感感应子、应子、气隙气隙、涡流环和、涡流环和磁磁轭定子轭定子闭合闭合。感应子为。感应子为齿齿型型，齿顶处，齿顶处磁阻小磁阻小，磁通磁通密度高密度高；齿根处齿根处磁阻大磁阻大，磁通磁通密度低，密度低，感应子感应子旋转旋转时，时，涡流环涡流环各处的各处的磁通磁通密密度不断变化，产生度不断变化，产生感应电感应电动势动势形成形成涡电流涡电流，力图，力图阻阻止磁通止磁通的变化，从而对的变化，从而对感感应子应子产生产生制动力矩制动力矩。涡电流产生大量的涡电流

29、产生大量的热量热量，通通水或空气水或空气冷却。冷却。2. 电涡流测功机的特性与控制方式电涡流测功机的特性与控制方式（1）等励磁电流特性）等励磁电流特性固有特性固有特性 （2）等转速特性等转速特性反馈控制反馈控制3）增压控制特性增压控制特性反馈控制反馈控制 （4）等电流自动控制）等电流自动控制3.电涡流测功机的特点电涡流测功机的特点 测量范围宽，低速性能好；测量范围宽，低速性能好； 结构简单，价格低廉；结构简单，价格低廉； 控制方便；控制方便； 只能测功，不能反拖；只能测功，不能反拖； 能量不能回收。能量不能回收。1.圆盘式水力测功机圆盘式水力测功机水经进水调解阀进入外壳水经进水调解阀进入外壳内

30、腔。从出水管排出。内腔。从出水管排出。转盘旋转，将水甩向外壳转盘旋转，将水甩向外壳内腔的外壁形成旋转的内腔的外壁形成旋转的水环，水环对外壳壁面水环，水环对外壳壁面的摩擦将发动机的转矩的摩擦将发动机的转矩由转子传给外壳，测力由转子传给外壳，测力机构可以指示该转矩的机构可以指示该转矩的数值。数值。通过进出水阀门调节水环通过进出水阀门调节水环厚度。水环厚度越大，厚度。水环厚度越大，负荷越大。负荷越大。2.涡流室式水力测功机涡流室式水力测功机主要结构：主要结构：转子和外壳上转子和外壳上的若干半椭圆形小室。的若干半椭圆形小室。原理：原理：转子上的小室内水转子上的小室内水压因旋转离心力的作用压因旋转离心力

31、的作用而内低外高。与外壳上而内低外高。与外壳上的小室相对后将形成环的小室相对后将形成环流，产生强烈扰动，传流，产生强烈扰动，传递转矩。递转矩。负荷调节：负荷调节：变压式（排水变压式（排水阀开度），变面积式阀开度），变面积式（2个半圆形闸套，可个半圆形闸套，可径向移动）径向移动）（二）水力测功机地固有特性和工作范围（二）水力测功机地固有特性和工作范围n圆盘式水力测功机转子受力分析圆盘式水力测功机转子受力分析 dR 圆环微元受水的制动力矩为：圆环微元受水的制动力矩为：dRRndRRnKRKnRdRRRKvdFdTt42422322360016 )602(22)(2上式对浸在水环里的部分圆盘面积积分

32、得：上式对浸在水环里的部分圆盘面积积分得：)( )()(5 55355255242ioTiotioRRtRRnPRRnTRRndRRnToin 水力测功机工作特性水力测功机工作特性A最大负荷调节位置（如水环厚度最大）时的固最大负荷调节位置（如水环厚度最大）时的固有特性有特性B最大转矩线，机械强度限最大转矩线，机械强度限C最大功率线，散热条件限最大功率线，散热条件限D最高转速线，最大离心力限最高转速线，最大离心力限E空载线，轴承、空气阻力限空载线，轴承、空气阻力限n测功时测功机工作范围：测功时测功机工作范围：A、B、C、D、E线所围范围线所围范围n 水力测功机与内燃机的匹配水力测功机与内燃机的匹

33、配内燃机特性曲线内燃机特性曲线外特性外特性负荷特性负荷特性螺旋桨特性螺旋桨特性道路行驶特性道路行驶特性三、测功机使用技术三、测功机使用技术（一）测功机选型（一）测功机选型1.工作范围工作范围 能够覆盖被测机械的工作范围能够覆盖被测机械的工作范围2.量程量程 实际测量尽可能在测功机量程的实际测量尽可能在测功机量程的 20%80%内进行内进行3.准确度准确度 符合标准和使用要求符合标准和使用要求4.响应速度响应速度 快，转子的转动惯量尽可能小快，转子的转动惯量尽可能小5.控制方式控制方式 向自动化发展，隔室操作向自动化发展，隔室操作6. 工作稳定性工作稳定性n 测功机的工作稳定性测功机的工作稳定性

34、测功机和工作机械的调节机构保测功机和工作机械的调节机构保持不变，输出转矩与制动转矩之间的平衡被破坏时，测持不变，输出转矩与制动转矩之间的平衡被破坏时，测功机恢复原平衡状态的能力。功机恢复原平衡状态的能力。Te发动机速度特性发动机速度特性 T-测功机固有特性测功机固有特性Th水力测功机固有特性水力测功机固有特性 Td支流电力测功机固有特性支流电力测功机固有特性 设在原平衡点设在原平衡点O：转速为：转速为 n，转矩，转矩 Te=Th=Td 平衡破坏后，转速升为平衡破坏后，转速升为n+n， TeTeT,T,使使 n n下降下降 恢复转矩恢复转矩 = T - Te= T - Te 可见可见水力测功机比

35、直流电力测功机的恢复转矩大。水力测功机比直流电力测功机的恢复转矩大。n 测功机固有特性越陡，工作稳定性越好测功机固有特性越陡，工作稳定性越好n 负荷调节方式对负荷调节方式对测功机工作稳定性的影响测功机工作稳定性的影响 电压稳定容易，水压稳定较难电压稳定容易，水压稳定较难7.7.低速制动性能低速制动性能 低速制动性能排位：低速制动性能排位：3 3电涡流测功机最好电涡流测功机最好2 2直流电力测功机一般直流电力测功机一般1 1水力测功机较差水力测功机较差（二）扩大测功机量程的方法（二）扩大测功机量程的方法1.1.采用组合式测功机采用组合式测功机 将水力测功机和电力测功机相连，以前者为主要测功机，将

36、水力测功机和电力测功机相连，以前者为主要测功机，后者为辅助测功机，这样就克服了水力测功机不能驱动以及后者为辅助测功机，这样就克服了水力测功机不能驱动以及低速时测量转矩不大的缺点。低速时测量转矩不大的缺点。 被组合的两台测功机可用爪式联轴器连接，这样，当辅助被组合的两台测功机可用爪式联轴器连接，这样，当辅助测功机无需投入运行时，可方便地待它与主测功机脱开。测功机无需投入运行时，可方便地待它与主测功机脱开。2.2.采用变速器采用变速器 在被测动力机械和测功机之间安装变速器，可以改变在被测动力机械和测功机之间安装变速器，可以改变测功机的转速。对测功机进行减速时，可使测功机固有测功机的转速。对测功机进

37、行减速时，可使测功机固有特性曲线左移，以满足低速大转矩测功的需要；对测功特性曲线左移，以满足低速大转矩测功的需要；对测功机进行增速，可使测功机固有特性曲线右移，以满足高机进行增速，可使测功机固有特性曲线右移，以满足高速测功的需要。不过，采用变速器来改变测功机的转速速测功的需要。不过，采用变速器来改变测功机的转速时，必须测出其机械效率，以便对测功读数进行修正。时，必须测出其机械效率，以便对测功读数进行修正。（三）测量误差的产生与消除（三）测量误差的产生与消除1.风阻风阻减小转动件的风阻，外部冷却，冷却风不对转子减小转动件的风阻，外部冷却，冷却风不对转子产生附加力矩，计算机补偿。产生附加力矩，计算机补偿。2.外壳摆动轴承摩擦阻力外壳摆动轴承摩擦阻力 定期保养定期保养 3.水管、导线引起的误差水管、导线引起的误差 采用柔性管，进出水尽量指向轴心。采用柔性管，进出水尽量指向轴心。4.发动机安装发动机安装 采用弹性联轴节采用弹性联轴节对中精度：轴线倾斜度小于对中精度：轴线倾斜度小于0.1%，跳动小于，跳动小于0.1mm（四）测功机的校正（扭矩标定）