電力測功器的引進(jìn)和使用

1、今天的柴油機研發(fā)速度和要求越來越高，對試驗設(shè)備的要求也變得高起來，高精度、高性能響應(yīng)、高穩(wěn)定性及節(jié)能，這些都是基本的要求。測功機作為最基礎(chǔ)的試驗測試設(shè)備，要求也在顯著的提高。目前的測功系統(tǒng)主要分為水渦流、電渦流、電力測功器三種，它們都擁有自己的特點，適合不同的使用要求。其中，電力測功機由于自己的顯著優(yōu)點越來越受到歡迎。一、電力測功器的原理對比二、電力測功器的優(yōu)點三、電力測功器在試驗室的應(yīng)用四、未來電力測功器的使用一、電力測功器原理1、感

2、應(yīng)電機是利用電磁感應(yīng)原理通過定子的三相電流(L1L2L3)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并與轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩以進(jìn)行能量交換。定子繞組感應(yīng)電勢有效值為：U?E=4.44fkφU=E=定子電壓，f=供電頻率，k=系數(shù)(常數(shù))，φ=磁通異步電機的調(diào)速方法：n=60f(1s)Pn。通過公式可以看出，如果進(jìn)行調(diào)速，可以對極對數(shù)Pn、電機的轉(zhuǎn)差率s和頻率f進(jìn)行調(diào)整。目前常用的調(diào)速方法包括改變極對數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率以及變頻等，前面的幾種方法都不適合

3、于平滑變速，應(yīng)用范圍受到限制，變頻因為具有調(diào)速范圍寬、運行平滑、轉(zhuǎn)換效率高、有良好的靜態(tài)和動態(tài)性能等優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用。但是由于轉(zhuǎn)矩與磁通的關(guān)系，在電流相同時，磁通越大，扭矩相對就大，為了提供最大扭矩便于控制柴油機，必須盡量保持磁通最大，因此根據(jù)磁通變化產(chǎn)生了以下兩種控制方式1.保持磁通恒定磁通：磁通：U1?E1=4.44f1w1k1φ→U1f1=C1φ扭矩：扭矩：M=CmφI2cos?從以上兩公式可以作如下分析:U1不變時f1↑→φ↓

4、→M↓U1不變時f1↓→φ↑→磁路飽和→鐵損增加繞組過分發(fā)熱，功率因素降低。故只調(diào)節(jié)f不行需同時調(diào)節(jié)U1和f1才可以保持磁通的恒定.。2.保持電壓為額定值在額定頻率以上調(diào)速，受到電機繞組絕緣強度的限制，定子電壓不可能與頻率成比例地升高，只能保持在額定電壓，此時氣隙磁通將隨頻率的升高而反比例地下降，進(jìn)入弱磁調(diào)速范圍。即從基頻向下變頻調(diào)速，保持E1f1不變，Tmax、Dnm與頻率無關(guān)，機械特性平行，硬度相同，類似于直流電機的降壓調(diào)速，屬于恒

5、轉(zhuǎn)速調(diào)速從基頻向上變頻調(diào)速，升高電源電壓是不允許的，在頻率上調(diào)時，只能保持電壓不變，頻率越大，磁通就越小，類似于直流電機的弱磁增速。維護(hù)一次。從目前使用來看，基本沒有出過什么大問題。三、電力測功器在試驗室的應(yīng)用。目前我們試驗室有6臺電力測功器在使用，并有多臺設(shè)備在安裝調(diào)試。2005年，我們與常通合作在國內(nèi)率先開始了電力測功器的應(yīng)用研究，整套系統(tǒng)采用了西門子電機西門子調(diào)速柜西門子PLC控制常通柴油機控制系統(tǒng)HBM扭矩儀的配置組合。其控制原

6、理主要為從圖上可以看出，系統(tǒng)采用西門子電機端的轉(zhuǎn)速測量編碼器測量柴油機轉(zhuǎn)速，該編碼器輸出的是1024的脈沖信號，帶有A、B信號可以測量轉(zhuǎn)速方向，具有很高的測量精度。HBM的T10F扭矩儀是現(xiàn)在許多電力測功器都使用的測量工具，動態(tài)響應(yīng)性好，精度和穩(wěn)定性也很好，在AVL、申克等國外公司的電力測功器上都有應(yīng)用，它分為轉(zhuǎn)子和定子兩部分，轉(zhuǎn)子采用應(yīng)變片電橋測量柴油機轉(zhuǎn)動過程中的扭矩，并將該信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，然后通過遙測信號傳遞給定子；定子除了接

7、受轉(zhuǎn)子的信號并進(jìn)行濾波、放大轉(zhuǎn)換等以供分析外，還通過變壓器為轉(zhuǎn)子提供電源。整個扭矩儀最終測量輸出的信號為頻率信號，控制柜根據(jù)該信號進(jìn)行分析。電機采用西門子JD系列電機，在國內(nèi)的電子測功器屬于使用比較多的，其起動扭矩很大，在額定轉(zhuǎn)速下為恒扭矩特性，在此后直到最大功率轉(zhuǎn)速為恒功率特性，高扭矩范圍較寬，可以滿足柴油機測試的特性。其特性曲線如下圖中：T—額定扭矩，P—額定功率，nN—額定轉(zhuǎn)速，n1—最大功率轉(zhuǎn)速，nN—最高轉(zhuǎn)速。變頻器使用的是西