转速和功率测量学习教案

1、会计学1第一页，共44页。第第1 1节节 转速转速(zhun s)(zhun s)测测量量一、接触式转速表一、接触式转速表p 离心式转速表离心式转速表:p 利用离心力与拉力的平衡来指示转速。利用离心力与拉力的平衡来指示转速。 离心式转速表是最传统的转速测量工具，是利用离心力原理的机械式转速表；测量精度一般在离心式转速表是最传统的转速测量工具，是利用离心力原理的机械式转速表；测量精度一般在12级，一般就地安装。级，一般就地安装。p准确直观，可靠耐用优点。结构比较复杂准确直观，可靠耐用优点。结构比较复杂 。p 磁性转速表磁性转速表:p 利用旋转磁场，在金属罩帽上产生旋转力，利用旋转力与游丝力的平衡

2、来指示转速。利用旋转磁场，在金属罩帽上产生旋转力，利用旋转力与游丝力的平衡来指示转速。 磁性转速表，是成功利用磁力的一个典范磁性转速表，是成功利用磁力的一个典范(dinfn)，是利用磁力原理的机械式转速表；用软轴可以短距离异地安装。，是利用磁力原理的机械式转速表；用软轴可以短距离异地安装。p结构较简单，摩托车和汽车以及其它机械设备。异地安装时软轴易损坏。结构较简单，摩托车和汽车以及其它机械设备。异地安装时软轴易损坏。p 电动式转速表电动式转速表:p 由小型交流发电机、电缆、电动机和磁性表头组成。小型交流发电机产生交流电，交流电通过电缆输送，驱动小型交流电动机，小型交流电动机的转速与被测轴的转速

3、一致。磁性转速表头与小型交流电动机同轴连接在一起，磁性表头指示的转速自然就是被测轴的转速；由小型交流发电机、电缆、电动机和磁性表头组成。小型交流发电机产生交流电，交流电通过电缆输送，驱动小型交流电动机，小型交流电动机的转速与被测轴的转速一致。磁性转速表头与小型交流电动机同轴连接在一起，磁性表头指示的转速自然就是被测轴的转速；p 异地安装非常方便，抗振性能好，广泛运用于柴油机和船舶设备。异地安装非常方便，抗振性能好，广泛运用于柴油机和船舶设备。第1页/共44页第二页，共44页。第第1 1节节 转速转速(zhun s)(zhun s)测量测量一、非接触式器一、非接触式器光电式转速光电式转速(zhu

4、n s)传感器传感器照射式照射式反射式反射式结构结构(jigu)：光源，遮光盘（反光盘），光电管，测频电路。：光源，遮光盘（反光盘），光电管，测频电路。原理：测频原理：测频znf60特点：高速时，光信号减弱特点：高速时，光信号减弱第2页/共44页第三页，共44页。2.2.磁电式转速传感器磁电式转速传感器3.3.结构：齿轮（导磁材料，齿数结构：齿轮（导磁材料，齿数z z），），4.4. 磁头磁头磁铁，线圈，距齿顶约磁铁，线圈，距齿顶约2mm2mm5.5.原理：齿轮随转轴旋转，每转过一齿，就切原理：齿轮随转轴旋转，每转过一齿，就切割一次磁力线，在线圈中产生一个感应割一次磁力线，在线圈中产生一个感应

5、(gnyng)(gnyng)电动势的脉冲信号。每转将产生电动势的脉冲信号。每转将产生z z个电脉冲信号。个电脉冲信号。fnzznf时6060特点：结构简单，工作可靠，转速特点：结构简单，工作可靠，转速(zhun s)越高，越高，输出信号越强。现在发动机测功器台架大多采用这种转速输出信号越强。现在发动机测功器台架大多采用这种转速(zhun s)传感器。传感器。第3页/共44页第四页，共44页。3.3.电磁脉冲转速表电磁脉冲转速表4.4. 通过电磁感应和脉冲计数电路计数汽油机的高压点火脉通过电磁感应和脉冲计数电路计数汽油机的高压点火脉冲的频率冲的频率(pnl)(pnl)，再根据汽油机的冲程数和气缸

6、数得到发动机每传，再根据汽油机的冲程数和气缸数得到发动机每传一圈所发出的点火脉冲数，由此可以计算出汽油机的转速。一圈所发出的点火脉冲数，由此可以计算出汽油机的转速。5.5. 特点：特点：6.6.非接触测量非接触测量 准确度高准确度高 体积小，使用方便。体积小，使用方便。7.7.4 4反射式红外转速传感器反射式红外转速传感器 8.8.特点：尺寸很小，反射式，手持式红外测速仪特点：尺寸很小，反射式，手持式红外测速仪 9.9. 透镜能对红外线聚焦；半透膜透镜能对红外线聚焦；半透膜2 2既能使发射管射出的红外线射向转既能使发射管射出的红外线射向转轴上的转盘轴上的转盘4 4，又能使反射回来的红外线射向接

7、收管；贴在被测旋转，又能使反射回来的红外线射向接收管；贴在被测旋转体上的反光纸体上的反光纸3 3的大小一般为的大小一般为10mm10mml0mml0mm，起着定向反射作用。，起着定向反射作用。10.10. 为提高反射能力，可将反光纸周围涂成黑色，并避免阳光直接照为提高反射能力，可将反光纸周围涂成黑色，并避免阳光直接照射。射。 第4页/共44页第五页，共44页。第第2 2节节 转矩仪转矩仪发动机试验台发动机试验台一般采用吸收式测功设备：测功机一般采用吸收式测功设备：测功机大型、重要发动机的工作监控大型、重要发动机的工作监控一般采用传递式测功设备：转矩仪一般采用传递式测功设备：转矩仪转矩仪的作用原

8、理转矩仪的作用原理 通过测量某些传递转矩的零件（如轴、特制的联轴器或实际通过测量某些传递转矩的零件（如轴、特制的联轴器或实际(shj)(shj)的传动轴等）在转矩的作用下产生的扭转变形来测量转矩。的传动轴等）在转矩的作用下产生的扭转变形来测量转矩。 圆轴在转矩圆轴在转矩Tt(Nm)Tt(Nm)的作用下，相距的作用下，相距L L（m)m)的两个截面的相对扭转角的两个截面的相对扭转角(rad)(rad)为：为：LIGTTIGLpttp式中：式中：G为轴材料为轴材料(cilio)的剪切模量的剪切模量 Ip为轴截面的极惯性矩为轴截面的极惯性矩第5页/共44页第六页，共44页。一、相位差式转矩仪一、相位

9、差式转矩仪 相位差式转矩仪利用中间轴在弹性相位差式转矩仪利用中间轴在弹性范围内其相隔一定长度的两截面范围内其相隔一定长度的两截面上所产生转角的相位差与转矩成上所产生转角的相位差与转矩成正比的原理制成。正比的原理制成。光电式转矩仪光电式转矩仪结构结构转矩仪的中间轴通过联轴器串接在传转矩仪的中间轴通过联轴器串接在传动轴中间；动轴中间；2只光栅盘分别经套筒固定只光栅盘分别经套筒固定(gdng)于于中间轴的中间轴的A、B两端；两端；外壳通过轴承支撑于中间轴，轴转动外壳通过轴承支撑于中间轴，轴转动时外壳不转；时外壳不转；外壳两侧安装光源和光电管，光源透外壳两侧安装光源和光电管，光源透过两只光栅照射到光电

10、管。过两只光栅照射到光电管。n转矩仪的种类转矩仪的种类(zhngli)n相位差式相位差式n应变式应变式n磁致伸缩式磁致伸缩式第6页/共44页第七页，共44页。n测量原理测量原理n无转矩作用时，无转矩作用时，A、B光栅相互光栅相互(xingh)遮挡，光电管输出为零；遮挡，光电管输出为零；n转矩转矩T作用时，轴的作用时，轴的A、B端扭转一个角度端扭转一个角度，A、B光栅也错开光栅也错开角度，透过部分光线。角度，透过部分光线。T 越大，越大，也越大，光电管的输出越大。也越大，光电管的输出越大。n转速对转矩的测量无影响转速对转矩的测量无影响n光电管输出的是光电流脉冲列的直流分量。光电管输出的是光电流脉

11、冲列的直流分量。ccIITtII 第7页/共44页第八页，共44页。2.光学式转矩仪光学式转矩仪3.结构结构4.扭转应变轴扭转应变轴35.弹性传递轴弹性传递轴4（自由端）（自由端）6.平行平行(pngxng)光投射器光投射器67.望远镜望远镜18.测量原理测量原理9.扭转应变轴扭转应变轴3 受扭后，使反射光线受扭后，使反射光线2 发生偏移，偏移量与转矩成正比。发生偏移，偏移量与转矩成正比。10.读数读数11.直接光线照出细尺度直接光线照出细尺度12.反射光线照出粗尺度反射光线照出粗尺度13.粗细尺度结合读数粗细尺度结合读数第8页/共44页第九页，共44页。3.磁电式转矩仪磁电式转矩仪4.结构结

12、构5.弹性轴弹性轴7上热套上热套2只外齿轮只外齿轮16.旋转套筒上旋转套筒上2只内齿轮只内齿轮4与外齿轮位置与外齿轮位置(wi zhi)相对，间隙很小，内齿轮紧靠永久磁铁相对，间隙很小，内齿轮紧靠永久磁铁3，起磁头作用。旋转套筒在外壳内可以转动。，起磁头作用。旋转套筒在外壳内可以转动。7.外壳用轴承支撑于弹性轴。外壳用轴承支撑于弹性轴。8.测量原理测量原理 弹性轴转动受扭后，相距弹性轴转动受扭后，相距L的的2只外齿轮扭转一个角度，发出的两列磁电脉冲信号产生相位差。只外齿轮扭转一个角度，发出的两列磁电脉冲信号产生相位差。 转速低于转速低于600r/min时，磁电脉冲信号减弱，用电动机时，磁电脉冲

13、信号减弱，用电动机6带动带动(didng)旋转套筒反向旋转，提高内外齿轮的相对速度，使信号增强。旋转套筒反向旋转，提高内外齿轮的相对速度，使信号增强。第9页/共44页第十页，共44页。二、应变二、应变(yngbin)式转矩仪式转矩仪 转轴承受转矩时要产生切应力（变），最大切应力（变）发生于圆周，方向为转轴承受转矩时要产生切应力（变），最大切应力（变）发生于圆周，方向为450和和1350。它与转矩成正比。应变。它与转矩成正比。应变(yngbin)式转矩仪在转轴这两个方向粘贴应式转矩仪在转轴这两个方向粘贴应变变(yngbin)片，用电桥测出其最大应变片，用电桥测出其最大应变(yngbin)，从而测

14、得转矩。，从而测得转矩。第10页/共44页第十一页，共44页。三、磁致伸缩式转矩仪三、磁致伸缩式转矩仪铁磁物质的磁致伸缩效应铁磁物质的磁致伸缩效应铁磁物质的磁化特性在机械力的作用下会发生显著变化；铁磁物质的磁化特性在机械力的作用下会发生显著变化；铁磁物体在外磁场的作用下会发生机械变形。铁磁物体在外磁场的作用下会发生机械变形。稀土和稀土和Fe2的化合物中存在强烈的磁致伸缩效应。最有效的合金是的化合物中存在强烈的磁致伸缩效应。最有效的合金是特弗龙特弗龙（terfnol),成分成分(chng fn)为：为：Tb0.3Dy0.7Fe1.93，下标代表每种元素，下标代表每种元素（铽，镝，铁）的原子比例，

15、将原子比例与原子量相乘得质量比例，分（铽，镝，铁）的原子比例，将原子比例与原子量相乘得质量比例，分别为别为18%，42%，40%。2.磁致伸缩式转矩仪测量原理磁致伸缩式转矩仪测量原理3.交流励磁交流励磁(l c)线圈线圈A，B：一次侧线：一次侧线圈圈4.感应线圈感应线圈C，D：二次侧线圈：二次侧线圈5.铁心距轴表面铁心距轴表面1-2mm，构成磁头，构成磁头第11页/共44页第十二页，共44页。磁桥的构成：磁桥的构成：A,B,C,D: A,B,C,D: 铁心与轴表面气隙的磁阻铁心与轴表面气隙的磁阻R1,R2,R3,R4: R1,R2,R3,R4: 轴表面的磁阻。轴表面的磁阻。 工作时，向励磁线圈

16、工作时，向励磁线圈(xinqun)A,B(xinqun)A,B供给供给50Hz50Hz交流电，励磁，交流电，励磁，当轴不受转矩作用时，轴上无应力，且原有磁通各向同性，当轴不受转矩作用时，轴上无应力，且原有磁通各向同性，R1=R2=R3=R4R1=R2=R3=R4，桥路平衡，无信号输出。，桥路平衡，无信号输出。当轴受转矩作用时，轴上有应力当轴受转矩作用时，轴上有应力分布，使轴表面的磁导率发生变分布，使轴表面的磁导率发生变化。拉应力化。拉应力+使磁阻使磁阻R1,R4R1,R4减小，减小，磁导率增加；压应力磁导率增加；压应力-使使R2,R3R2,R3增加，磁导率减小，结果产生增加，磁导率减小，结果产

17、生(chnshng)(chnshng)一个不平衡磁通，在一个不平衡磁通，在感应线圈感应线圈C,DC,D中产生中产生(chnshng)(chnshng)与轴上所受转矩与轴上所受转矩T1T1有关的电动势，有关的电动势，根据标定得出的此电动势信号与根据标定得出的此电动势信号与转矩转矩T1T1的关系可测出转矩的关系可测出转矩T1T1。第12页/共44页第十三页，共44页。第第3 3节节 功率功率(gngl)(gngl)测测量量(kW) 9550nMePe一、概述一、概述(i sh) 转速测量转速测量 转矩测量转矩测量 吸收型测量吸收型测量电力测功机：电力测功机： 直流直流 ，交流，电涡流测功机。，交流

18、，电涡流测功机。水力测功机：水力测功机： 圆盘式，销柱式，叶轮式，涡流室式水力测功圆盘式，销柱式，叶轮式，涡流室式水力测功机。机。磁粉测功机（磁粉制动器）磁粉测功机（磁粉制动器）平衡式结构：测量制动器外壳上的反力矩。将制动器外壳平衡式结构：测量制动器外壳上的反力矩。将制动器外壳(定子定子)支承在一对轴承上，使其可绕本身轴线作自由摆动。支承在一对轴承上，使其可绕本身轴线作自由摆动。当被测动力机械输出转矩传给制动器外壳时，就可通过与外当被测动力机械输出转矩传给制动器外壳时，就可通过与外壳相连的力臂将力传给测力机构。壳相连的力臂将力传给测力机构。 传递型测量传递型测量相位差式转矩仪相位差式转矩仪应变

19、式转矩仪应变式转矩仪磁致伸缩式转矩仪磁致伸缩式转矩仪 F为测力机构的读数为测力机构的读数(N)；L为测力机构的力臂长为测力机构的力臂长(m)； K9550/K为测功机常数。为测功机常数。 取取L0.9550m时，时，K10000，计算能大大简化。，计算能大大简化。 力臂长常常做成力臂长常常做成L或或L/2使读数就十分方便。使读数就十分方便。 955095509550/TnFLnFnFnPLK第13页/共44页第十四页，共44页。 一、水力测功机一、水力测功机（一）水力测功机结构形式和工作原理（一）水力测功机结构形式和工作原理以水为工质的液力测功装置，主体为水力制动以水为工质的液力测功装置，主体

20、为水力制动器，由转子和外壳组成，外壳由滚动轴承器，由转子和外壳组成，外壳由滚动轴承(gndngzhuchng)支撑，可以自由摆动。支撑，可以自由摆动。外壳上有测力机构与底座连接。外壳上有测力机构与底座连接。类型：圆盘式、销柱式、叶轮式和涡流式。类型：圆盘式、销柱式、叶轮式和涡流式。1.圆盘式水力测功机圆盘式水力测功机2.水经进水调解阀进入外壳内腔。从出水管排出。水经进水调解阀进入外壳内腔。从出水管排出。3.转盘旋转，将水甩向外壳内腔的外壁形成旋转的水环，水环对外壳壁面的摩擦将发动机的转矩由转子传给外壳，测力机构可以指示该转矩的数值。转盘旋转，将水甩向外壳内腔的外壁形成旋转的水环，水环对外壳壁面

21、的摩擦将发动机的转矩由转子传给外壳，测力机构可以指示该转矩的数值。4.通过通过(tnggu)进出水阀门调节水环厚度。水环厚度越大，负荷越大。进出水阀门调节水环厚度。水环厚度越大，负荷越大。第14页/共44页第十五页，共44页。第15页/共44页第十六页，共44页。第16页/共44页第十七页，共44页。第17页/共44页第十八页，共44页。2.销柱式水力测功机销柱式水力测功机3.转子外缘和外壳内腔内缘安装若干方形断面转子外缘和外壳内腔内缘安装若干方形断面(dun min)的销柱，大大增加了对水的扰动，提高了测功机的制动能力，减小了测功机的体积。的销柱，大大增加了对水的扰动，提高了测功机的制动能力

22、，减小了测功机的体积。第18页/共44页第十九页，共44页。3.叶轮式水力测功机叶轮式水力测功机4.涡流室式水力测功机涡流室式水力测功机5.主要结构：转子和外壳上的若干半椭圆形小室。主要结构：转子和外壳上的若干半椭圆形小室。6.原理：转子上的小室内水压因旋转离心力的作用而内低外高。与外壳上的小室相对后将形成环流，产生原理：转子上的小室内水压因旋转离心力的作用而内低外高。与外壳上的小室相对后将形成环流，产生(chnshng)强烈扰动，传递转矩。强烈扰动，传递转矩。7.负荷调节：变压式（排水阀开度），变面积式（负荷调节：变压式（排水阀开度），变面积式（2个半圆形闸套，可径向移动）个半圆形闸套，可径

23、向移动）第19页/共44页第二十页，共44页。 （二）水力测功机地固有特性和工作（二）水力测功机地固有特性和工作(gngzu)范围范围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上式对浸在水环里的部分圆盘面积(min j)积分得：积分得：)( )()(5 55355255242ioTiotioRRtRRnPRRnTRRndRRnToi第20页/共44页第二十一页，共44页。n 水力测功机工作特性水

24、力测功机工作特性nA最大负荷调节位置（如水环厚度最大）时的固有特性最大负荷调节位置（如水环厚度最大）时的固有特性nB最大转矩线，机械强度限最大转矩线，机械强度限nC最大功率最大功率(gngl)线，散热条件限线，散热条件限nD最高转速线，最大离心力限最高转速线，最大离心力限nE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：nA、B、C、D、E线所围范围线所围范围第21页/共44页第二十二页，共44页。n 水力测功机与内燃机的匹配水力测功机与内燃机的匹配n n 内燃机特性曲线内燃机特性曲线(qxin)-外特性外特性n 负荷特性负荷特性n 螺旋桨特性螺

25、旋桨特性n 道路行驶特性道路行驶特性n要求：测功机的工作要求：测功机的工作(gngzu)范围覆盖范围覆盖n 发动机的工作发动机的工作(gngzu)范围范围第22页/共44页第二十三页，共44页。 （二）电涡流测功机（二）电涡流测功机结构原理结构原理(yunl)结构：结构：定子：励磁线圈定子：励磁线圈 涡流环涡流环 冷却系统冷却系统转轴：感应子（齿形）转轴：感应子（齿形）支座与测力机构支座与测力机构第23页/共44页第二十四页，共44页。第24页/共44页第二十五页，共44页。n原理：原理：n励磁线圈通入直流电后，产励磁线圈通入直流电后，产生磁场，磁力线通过感应子、生磁场，磁力线通过感应子、气隙

26、、涡流气隙、涡流(wli)环和磁轭环和磁轭定子闭合。感应子为齿型，定子闭合。感应子为齿型，齿顶处磁阻小，磁通密度高；齿顶处磁阻小，磁通密度高；齿根处磁阻大，磁通密度低，齿根处磁阻大，磁通密度低，感应子旋转时，涡流感应子旋转时，涡流(wli)环各处的磁通密度不断变化，环各处的磁通密度不断变化，产生感应电动势形成涡电流，产生感应电动势形成涡电流，力图阻止磁通的变化，从而力图阻止磁通的变化，从而对感应子产生制动力矩。对感应子产生制动力矩。n涡电流产生大量的热量，通涡电流产生大量的热量，通水或空气冷却。水或空气冷却。第25页/共44页第二十六页，共44页。2.电涡流测功机的特性与控制方式电涡流测功机的

27、特性与控制方式3. （1）等励磁电流特性）等励磁电流特性固有固有(gyu)特性特性 （2）等转速特性）等转速特性反馈控制反馈控制4. 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）等电流自动控制第26页/共44页第二十七页，共44页。浙浙江江(zh jin)中中成成公公司司电电涡涡流流测测功功机机结结构构与与特特性性第27页/共44页第二十八页，共44页。3.电涡流测功机的特点电涡流测功机的特点4.测量范围宽，低速性能好；测量范围宽，低速性能好；5.结构简单，价格低廉；结构简单，价格低廉；6.控制方便控制方便(fngbin)；只能测功，不能反拖；能量不能回收。；只能测功

28、，不能反拖；能量不能回收。第28页/共44页第二十九页，共44页。三、电力测功机三、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：浮动于支座定子外壳：浮动于支座(zh zu)(zh zu)测力机构：拉压传感器测力机构：拉压传感器n测功机作发电机运行时：测功机作发电机运行时：n发动机带动发动机带动(didng)转子旋转，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，同时转子受到一个与转向相反

29、的制动力矩，此制动力矩与发动机的驱动力矩平衡(pnghng)。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。发动机的驱动力矩即可通过测力机构测出。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。发动机的驱动力矩即可通过测力机构测出。n测功机作电动机运行时：测功机作电动机运行时：电枢绕组内通入电流，在定子，励磁绕组的磁场作用下，转子受到一个电磁驱动力矩的作用而旋转（反拖），该驱动力矩的反力矩作用于定子，通过测力机构测出。电枢绕组内通入电流，在定子，励磁绕组的磁场作用下，转子受到一个电磁驱动力矩的作用而旋转（反拖），该驱动力矩的反力矩作用于定子，通过测力机构测出。直流

30、电力测功机可作为直流电力测功机可作为发电机运转发电机运转测量发动机的测量发动机的转矩转矩，还可作，还可作 为为电动机电动机运转运转倒拖倒拖发动机，测量发动机的摩擦损失。发动机，测量发动机的摩擦损失。第29页/共44页第三十页，共44页。测功机测功时，电枢测功机测功时，电枢(din sh)绕组中的感应电动势绕组中的感应电动势E为：为：nKE1式中：式中：定子励磁绕组定子励磁绕组(roz)的磁通的磁通 K1电机电动势系数电机电动势系数 n转子转速转子转速若：电枢回路内串联负载电阻若：电枢回路内串联负载电阻R，并忽略，并忽略(hl)电枢内阻，电枢内阻，则：电枢回路流过的电流为：则：电枢回路流过的电流

31、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。第30页/共44页第三十一页，共44页。 (1). 负荷电阻控制负荷电阻控制(kngzh)方式方式 中小功率测功机用，电能不回收，消耗于主调节变阻器中小功率测功机用，电能不回收，消耗于主调节变阻器P和负荷电阻和负荷电阻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-改变改变； 主调节变阻器主调节变阻器P改变改变R。2.电力电力(dinl)测功机控制方式和特性测功机控制方式和特性n 倒拖时：倒拖时：S2-M n 调节：

32、粗、细调节电阻调节：粗、细调节电阻(dinz)W，V-改变改变；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。第31页/共44页第三十二页，共44页。 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，max，RminA1,A2中间负荷线中间负荷线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，散热条件最大功率线，散热条件(tiojin)限限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F 倒拖工作特性。倒拖工作特性。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 负荷电阻控

33、制方式的特点：负荷电阻控制方式的特点：n结构简单，维护方便结构简单，维护方便(fngbin)，价格低廉；，价格低廉；n在测功时不具备等速特性，做发动机负荷特性试验时，稳定性不太好。在测功时不具备等速特性，做发动机负荷特性试验时，稳定性不太好。n测功与倒拖之间状态的改变不能连续进行。测功与倒拖之间状态的改变不能连续进行。第32页/共44页第三十三页，共44页。（2）自动馈网控制方式）自动馈网控制方式 大型大型(dxng)测功机，要将发动机发出的能量回收，故采用自动馈网控制方法。测功机，要将发动机发出的能量回收，故采用自动馈网控制方法。 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

34、、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： 测功时，励磁变流机组测功时，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定子中的励磁绕组。发动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向主变流机组的转子旋转，测功机即为一台直流发电机向主变流机组3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。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。 倒拖时，励磁变流机组倒拖时，励磁变流机

35、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的交流电机带动直流电机旋转，向测功机转子电枢的交流电机带动直流电机旋转，向测功机转子电枢(din sh)供给直流电，这时测功机作为直流电动机工作。供给直流电，这时测功机作为直流电动机工作。 改变励磁调整电阻的大小，调节励磁电流，可以调节测功机的负荷。改变励磁调整电阻的大小，调节励磁电流，可以调节测功机的负荷。第33页/共44页第三十四页，共44页。（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简单的交流电力测功机。由发电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。由发电机的电压机

36、的电压u、电流、电流I、功率因数、功率因数cos和效率和效率可知发动机的有效可知发动机的有效(yuxio)功率为：功率为：(kW) cos10003iuPe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(c l)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：三相同步电机测功机三相同步电机测功机 同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

37、：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(pnl) z极对数极对数第34页/共44页第三十五页，共44页。 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。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，电机容易失步。因此必须精确控制供电定。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。频率，避免过载，以防失步。 三相三相(sn xin)同步电

38、机作发电机运行时，只有在定子供电频率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转速进行调电网频率时，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阻来消耗掉。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。第35页/共44页第三十六页，共44页。 2.绕线式异步电机测功机绕线式异步电机测功机结构：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。调速方法调速方法(fngf)： 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。作电动机运行

39、时的情况作电动机运行时的情况 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: n0: n0旋转磁场转速旋转磁场转速(zhun s)(zhun s) n n转子转速转子转速(zhun s)(zhun s)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(kjin)：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。第36页/共44页第三十七页，共44页。 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，使转速降绕线式异步电机测功机通过增加电枢电

40、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，低速时电机不会过热的，但效率很低。低。由于损耗主要发生在电机外部，低速时电机不会过热的，但效率很低。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。如果配置了变频机组，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，向电网反馈能量。也可在低于电机同步转速时，向电网反馈能量。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供电，用变阻器调节励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

41、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。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器调节负荷与转速。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量越多，输给电网的能量越少，测功机的值越大，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。阻值减少时，转速降低并趋近于同步转速，测功机发出的电能大部分转速可越高。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

42、入电网，少部分消耗于变阻器。馈入电网，少部分消耗于变阻器。变频技术的发展将使交流电力测功机克服变频技术的发展将使交流电力测功机克服(kf)工作转速范围不宽的弊端。工作转速范围不宽的弊端。第37页/共44页第三十八页，共44页。3.无换向器电机测功机无换向器电机测功机4. 无换向器电机是变频调速同步电机，其变频方式为自制式，即基准频率振荡器置于系统内部，由电机的转速无换向器电机是变频调速同步电机，其变频方式为自制式，即基准频率振荡器置于系统内部，由电机的转速(zhun s)和频率控制，不存在他制式变频方式的失步问题。和频率控制，不存在他制式变频方式的失步问题。5.特点：特点：6.调速特性与直流电

43、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；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；7.结构简单，便于维护；结构简单，便于维护；8.容易制成大容量（数千容易制成大容量（数千Kw）、）、9. 高转速高转速(zhun s)（数万（数万r/min)的测功机；的测功机；10. 电能可以馈入电网；电能可以馈入电网；11.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(l j) (l j) 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第38页/共44页第三十九页，共44页。第39页/共44页第四十页，共44页。 四、测功机使用技术四、测功机使用技术（一）测功机选型（一）测功机选型工作范围工作范围(fnwi) 能够覆