電力測功器的引進和使用

1、今天的柴油機研發(fā)速度和要求越來越高，對試驗設備的要求也變得高起來，高精度、高性能響應、高穩(wěn)定性及節(jié)能，這些都是基本的要求。測功機作為最基礎的試驗測試設備，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用四、未來電力測功器的使用一、電力測功器原理1、感

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

3、于平滑變速，應用范圍受到限制，變頻因為具有調速范圍寬、運行平滑、轉換效率高、有良好的靜態(tài)和動態(tài)性能等優(yōu)點得到廣泛的應用。但是由于轉矩與磁通的關系，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，因此根據磁通變化產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。故只調節(jié)f不行需同時調節(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，進入弱磁調速范圍。即從基頻向下變頻調速，保持E1f1不變，Tmax、Dnm與頻率無關，機械特性平行，硬度相同，類似于直流電機的降壓調速，屬于恒

5、轉速調速從基頻向上變頻調速，升高電源電壓是不允許的，在頻率上調時，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用。目前我們試驗室有6臺電力測功器在使用，并有多臺設備在安裝調試。2005年，我們與常通合作在國內率先開始了電力測功器的應用研究，整套系統(tǒng)采用了西門子電機西門子調速柜西門子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速測量編碼器測量柴油機轉速，該編碼器輸出的是1024的脈沖信號，帶有A、B信號可以測量轉速方向，具有很高的測量精度。HBM的T10F扭矩儀是現在許多電力測功器都使用的測量工具，動態(tài)響應性好，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用，它分為轉子和定子兩部分，轉子采用應變片電橋測量柴油機轉動過程中的扭矩，并將該信號轉換為頻率信號，然后通過遙測信號傳遞給定子；定子除了接

7、受轉子的信號并進行濾波、放大轉換等以供分析外，還通過變壓器為轉子提供電源。整個扭矩儀最終測量輸出的信號為頻率信號，控制柜根據該信號進行分析。電機采用西門子JD系列電機，在國內的電子測功器屬于使用比較多的，其起動扭矩很大，在額定轉速下為恒扭矩特性，在此后直到最大功率轉速為恒功率特性，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—額定轉速，n1—最大功率轉速，nN—最高轉速。變頻器使用的是西