直流電力測功機

直流電力測功機採用複式勵磁的直流電動機，利用外部勵磁可以擴大測功機的轉速調節範圍。倒拖動力機械作為電動機使用時有磁場方向和外激磁場一致的串勵繞組，可以使測功機在低轉速時有較大的轉矩，這對於動力機械的啟動是十分必要的。

基本介紹

• 中文名：直流電力測功機
• 外文名：Dc power dynamometer
• 領域：工程技術
• 學科：機械工程
• 套用：複式勵磁的直流電動機
• 用途：測定轉矩

簡介

直流電力測功機採用複式勵磁的直流電動機，利用外部勵磁可以擴大測功機的轉速調節範圍。倒拖動力機械作為電動機使用時有磁場方向和外激磁場一致的串勵繞組，可以使測功機在低轉速時有較大的轉矩。

結構

直流電力測功機的結構如圖1所示，它與一般電機主要的不同在於定子外殼被支撐在一對軸承上，並可以繞軸線自由擺動。在定子外殼上固定一個力臂，它與測力機構連結，用於測定轉矩。

圖1 直流電力測功機結構簡圖

工作原理

當被測動力機械的輸出軸與直流電力測功機的轉子連線在一起旋轉時，電樞繞組切割定子繞組磁場的磁力線，在電樞繞組中產生感應電動勢，即產生一個與旋轉方向相反的制動轉矩，此時，電機作發電機運行，以實現作為負荷進行測功的目的。相反，當電樞迴路有電流通過時，在磁場中會受到電磁力的作用而產生一個與旋轉方向相同的驅動力矩，這時電機作電動機運行，用來拖動動力機械轉動。

無論作為發電機運行用於測功，還是作為電動機用於拖動，定子通過磁場受到轉子轉矩作用時，還受到一個與之大小相等、方向相反的反力矩的作用，此力矩可由測力機構測出。由於測功機的擺動方向隨測功機使用情況和轉子的旋轉方向而變化，而作用於測力機構的作用力只允許朝一個方向作用，故其力臂與測力機構之間一般是通過四連桿機構連線。廣泛採用環形的拉壓力感測器作為測力機構，這種測力機構可直接與測功機的力臂連線。

直流電力測功機的控制方式有負荷電阻控制方式和自動饋網控制方式兩類，直流電力測功機的特性與控制方式有關，要根據動力機械的實驗目的和試驗方法以及電源和經濟方面的多種因素綜合考慮，選定測功機的控制方式。

特性曲線

直流電力測功機特性曲線如圖2所示，A：直流電力測功器的工作範圍是由直流電機特性決定的。對應於最大的勵磁電流和最小的負荷電阻。B：最大轉矩線，受電樞的機械強度所限C：因為電機的允許溫升和絕緣電壓都有一定的限制，如溫升一定，則要求通過電樞繞組的電流I不能超過某最大值D：機械強度E：空載線。

圖2 直流電力測功機特性曲線

工作特點

直流電力測功機由直流平衡機、變流機組、激磁機組、負載電阻等組成，較複雜。直流平衡機的磁場採用復激式，即自激和他激式，它的定子磁場由自身直流和外部供給直流電產生。這種產生激磁的方式，可以擴大測功器的調節範圍。

變流機組也稱為發電機組，其由三相異步電機和直流電機組成，其有兩種工作狀態：

①內燃機工作時，帶動直流平衡電機，這時直流平衡電機作發電機用，直流平衡電機→直流電機→三相異步電機→電網。

②拖動內燃機直流平衡電機作電動機運行，電網→三相異步電機→直流電機→直流平衡電機→內燃機直流平衡式電機和變流機組的直流電機都需要直流激磁源。激磁的直流電源由激磁機組供給。