第十章轉(zhuǎn)速與功率測量_機械工程測試技術(shù)

1、機械工程測試技術(shù)機械工程測試技術(shù) 轉(zhuǎn)速與功率測量（轉(zhuǎn)速與功率測量（2） 第十章第十章 內(nèi)容內(nèi)容 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 2、功率測量、功率測量 3、測功器的應(yīng)用、測功器的應(yīng)用 重點重點：掌握各種轉(zhuǎn)速與功率測量方法的原理、特掌握各種轉(zhuǎn)速與功率測量方法的原理、特 點及應(yīng)用場合點及應(yīng)用場合 n接觸式測量：直接接觸被測軸接觸式測量：直接接觸被測軸 離心式轉(zhuǎn)速表離心式轉(zhuǎn)速表 磁性轉(zhuǎn)速表磁性轉(zhuǎn)速表 測速發(fā)電機測速發(fā)電機 n非接觸測量：不必接觸被測軸非接觸測量：不必接觸被測軸 磁電式磁電式 光電式光電式 霍爾式霍爾式 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 磁電式測速磁電式測速 n電磁學(xué)原理：磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢電磁

2、學(xué)原理：磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 n實際應(yīng)用實際應(yīng)用 測旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)除以齒數(shù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)除以齒數(shù) 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 dt d Ne 磁阻周期性變化，改變磁通量，感應(yīng)電磁阻周期性變化，改變磁通量，感應(yīng)電 動勢動勢 感應(yīng)電壓取決于感應(yīng)電壓取決于 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/ /齒數(shù)齒數(shù) 探頭端面距齒頂間隙（成反比）探頭端面距齒頂間隙（成反比） 齒輪或轉(zhuǎn)軸為非導(dǎo)磁材料時可否測量？齒輪或轉(zhuǎn)軸為非導(dǎo)磁材料時可否測量？ N S 磁電式測速磁電式測速 n磁電式傳感器優(yōu)點磁電式傳感器優(yōu)點 能直接測量角速度能直接測量角速度 輸出功率較大，并可用于遠距離測量輸出功率較大，并可用于遠距離

3、測量 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠 n磁電式傳感器缺點磁電式傳感器缺點 不宜在高溫及強磁場環(huán)境下工作不宜在高溫及強磁場環(huán)境下工作 低速時信號弱，故不宜測低轉(zhuǎn)速低速時信號弱，故不宜測低轉(zhuǎn)速 對轉(zhuǎn)軸有一定阻力矩，不宜測小扭矩對轉(zhuǎn)軸有一定阻力矩，不宜測小扭矩 軸。為什么？軸。為什么？ 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 非磁性材料上感生信號的方法非磁性材料上感生信號的方法 傳感器傳感器 傳感器傳感器 鋼片鋼片 鋼片鋼片 非磁性軸非磁性軸 非磁性軸非磁性軸 光電式測速光電式測速 n測量原理測量原理 通過敏感元件來通過敏感元件來控制照于光電元件光通量的強弱控制照于光電元件光通量的強弱，從而產(chǎn)生與被，從而

4、產(chǎn)生與被 測軸轉(zhuǎn)速成比例的電脈沖信號，再轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值測軸轉(zhuǎn)速成比例的電脈沖信號，再轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值 n實際應(yīng)用實際應(yīng)用 反射式光電傳感器反射式光電傳感器 透射式光電傳感器透射式光電傳感器 n優(yōu)點優(yōu)點 測速范圍可達每分鐘幾十萬轉(zhuǎn)測速范圍可達每分鐘幾十萬轉(zhuǎn) 對被測軸無干擾對被測軸無干擾 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 光源光源 光電元件光電元件 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 反光面反光面 透鏡透鏡透鏡透鏡 透鏡透鏡半透反光膜半透反光膜 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸 多孔圓盤多孔圓盤 光光 源源 光電元件光電元件 支支 架架 轉(zhuǎn)速較低時是否存在信號弱問題？轉(zhuǎn)速較低時是否存在信號弱問題？ 光電式測速光電式測速 nDT-2234BDT-

5、2234B非接觸轉(zhuǎn)速表非接觸轉(zhuǎn)速表 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 量程量程599,999RPM 分辨率分辨率RPM 0.1RPM1,000RPM 1RPM1,000RPM 顯示顯示 5位，LCD，字高10mm 精度精度 (0.05%+1位) 采樣時間采樣時間 1秒(60 RPM)，晶振 探測距離探測距離 50150mm,最大300 mm由環(huán)境光線而定 電路電路 LSI專用單片微機集成電路 電池電池 1.5V AA 電池,4節(jié) 工作溫度工作溫度 050 記憶記憶 當(dāng)前值、最大值、最小值 尺寸尺寸 1907237 mm 重量重量 250克 霍爾式測速霍爾式測速 n測量原理測量原理: :霍爾效應(yīng)霍爾效

6、應(yīng) n實際應(yīng)用實際應(yīng)用: :轉(zhuǎn)子上的凸齒交替經(jīng)過永久磁鐵的空隙轉(zhuǎn)子上的凸齒交替經(jīng)過永久磁鐵的空隙改改變磁場變磁場 霍爾元件（半導(dǎo)體材料）上霍爾元件（半導(dǎo)體材料）上霍爾電壓霍爾電壓 n特點：特點：保證在很低的速度下都有很強的信號保證在很低的速度下都有很強的信號 n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：根據(jù)待測對象結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計磁場和霍爾元件根據(jù)待測對象結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計磁場和霍爾元件 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 HH UBK I 霍爾式測速霍爾式測速 n角速度角速度測量測量 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 脈沖脈沖 計數(shù)器計數(shù)器 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤 小磁鋼小磁鋼 霍爾傳感器霍爾傳感器 開關(guān)型霍爾傳感器（開關(guān)型霍爾傳感器（OCH41OCH4

7、1） 輸入頻率輸入頻率:0:020KHz20KHz 輸出信號輸出信號:0:020V20V矩形脈沖矩形脈沖 使用溫度范圍使用溫度范圍:-40:-40125125 工作電源工作電源:12V:12V24VDC/20mA24VDC/20mA 推薦安裝間隙推薦安裝間隙0.80.81.2 mm1.2 mm 數(shù)字式頻率計數(shù)字式頻率計測量頻率和時間的儀器測量頻率和時間的儀器 n頻率測量頻率測量提取轉(zhuǎn)速信號的主頻提取轉(zhuǎn)速信號的主頻 標(biāo)準(zhǔn)的時基標(biāo)準(zhǔn)的時基計數(shù)閘門時間計數(shù)閘門時間T T 在在T T內(nèi)計數(shù)為內(nèi)計數(shù)為N N 每轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)m m個脈沖，則轉(zhuǎn)速為個脈沖，則轉(zhuǎn)速為n n 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 放大放大 整形

8、整形 計數(shù)計數(shù) 閘門閘門 頻率頻率 顯示顯示 控制控制 電路電路 振蕩器振蕩器 時基分頻器時基分頻器 f f K Tn T mT N n.60 被測信號f 閘門時間T T 數(shù)字式頻率計數(shù)字式頻率計測量頻率和時間的儀器測量頻率和時間的儀器 n周期測量周期測量低速低速 轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)速信號計數(shù)閘門時間計數(shù)閘門時間T T 選擇時基（高頻信號）周期選擇時基（高頻信號）周期T T0 0 計數(shù)計數(shù) 在在T T內(nèi)計數(shù)為內(nèi)計數(shù)為N NT TN.N.T T0 0 每轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)m m個脈沖，則轉(zhuǎn)速為個脈沖，則轉(zhuǎn)速為n n 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 放大放大 整形整形 計數(shù)計數(shù) 閘門閘門 頻率頻率 顯示顯示 控制控制 電

9、路電路 f f 時基分時基分 頻器頻器 K Tn T 振蕩器振蕩器 0 1 60 mNT n 被測信號T T 時基信號T0 T0 數(shù)字式頻率計數(shù)字式頻率計測量頻率和時間的儀器測量頻率和時間的儀器 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 GFC-8010H GFC-8010H 數(shù)字頻率計數(shù)字頻率計 提供頻率與周期量測提供頻率與周期量測 頻率范圍：頻率范圍：1Hz 120MHz1Hz 120MHz 8 8 位數(shù)位數(shù) 0.3 LED 0.3 LED 顯示顯示 Over-Flow Over-Flow 指示燈指示燈 高穩(wěn)定時基：高穩(wěn)定時基：5ppm5ppm 具低通濾波器功能具低通濾波器功能 閃光測速儀閃光測速儀 n

10、測量原理測量原理視覺暫留現(xiàn)象視覺暫留現(xiàn)象 在短時間內(nèi)（在短時間內(nèi)（1/151/20s1/151/20s），人眼有），人眼有保持已經(jīng)從視野中消失的物保持已經(jīng)從視野中消失的物 體形象的能力體形象的能力 利用一個頻率可調(diào)的閃光，照射轉(zhuǎn)軸利用一個頻率可調(diào)的閃光，照射轉(zhuǎn)軸/ /盤上盤上標(biāo)記標(biāo)記，當(dāng)轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速n n與閃光與閃光 頻率頻率f f相等或成一個相等或成一個倍數(shù)倍數(shù)時，轉(zhuǎn)軸時，轉(zhuǎn)軸/ /盤上標(biāo)記在視覺中就會呈現(xiàn)靜盤上標(biāo)記在視覺中就會呈現(xiàn)靜 止不動的狀態(tài)，由此可測出被測轉(zhuǎn)速止不動的狀態(tài)，由此可測出被測轉(zhuǎn)速 n使用特點：使用特點：不接觸測量物體、測量精度高、量程范圍寬不接觸測量物體、測量精度高、量程

11、范圍寬( (幾十萬轉(zhuǎn)幾十萬轉(zhuǎn)) ) 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 0 1 60 mNT n 原標(biāo)記圖樣原標(biāo)記圖樣 nf單定象單定象 nNf單定象單定象 nf/N重定象重定象 nf同向轉(zhuǎn)同向轉(zhuǎn) nf反向轉(zhuǎn)反向轉(zhuǎn) 數(shù)字式頻閃儀數(shù)字式頻閃儀 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 DT2239A DT2239A 閃頻儀閃頻儀 顯示顯示: 4: 4位超大屏幕液晶顯示帶背位超大屏幕液晶顯示帶背 光光 速度范圍速度范圍: 60: 609,999RPM 9,999RPM 測試精度：測試精度：0.05% 0.05% 分辨率：分辨率：1000RPM1000RPM：0.1RPM0.1RPM 1000RPM1000RPM：1RP

12、M1RPM 電源：電源：4 41.5V AA 1.5V AA 電池電池 外型尺寸外型尺寸: 220: 220949474mm 74mm 機械式轉(zhuǎn)速表機械式轉(zhuǎn)速表 n離心式轉(zhuǎn)速表離心式轉(zhuǎn)速表 利用離心力大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比利用離心力大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比 原理測量原理測量 n特點特點 結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格便宜結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格便宜 精度低，且在測量中會精度低，且在測量中會消耗消耗部分功率部分功率 測量誤差為測量誤差為1 1 測速范圍為測速范圍為30r/min30r/min20000r/min20000r/min 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 22 ) 60 2 ( n mrmrF 滑塊

13、滑塊 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 齒條齒條 指針指針 彈簧彈簧 重塊重塊 m 磁性轉(zhuǎn)速表磁性轉(zhuǎn)速表 n利用磁力原理的機械式轉(zhuǎn)速表利用磁力原理的機械式轉(zhuǎn)速表 利用轉(zhuǎn)軸上的永磁體，產(chǎn)生利用轉(zhuǎn)軸上的永磁體，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場，在外邊的，在外邊的金屬罩金屬罩上產(chǎn)生渦上產(chǎn)生渦 流，繼而產(chǎn)生電磁旋轉(zhuǎn)力，于游絲的反作用力矩相平衡，并帶流，繼而產(chǎn)生電磁旋轉(zhuǎn)力，于游絲的反作用力矩相平衡，并帶 動指針指示出相應(yīng)的被測轉(zhuǎn)速動指針指示出相應(yīng)的被測轉(zhuǎn)速 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 發(fā)電式轉(zhuǎn)速表發(fā)電式轉(zhuǎn)速表 n原理：原理：測速發(fā)電機顯示儀器測速發(fā)電機顯示儀器 測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)子與被測軸相連接，當(dāng)測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)子隨被測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)子與被測軸

14、相連接，當(dāng)測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)子隨被 測軸一起轉(zhuǎn)動并切割磁力線時，在轉(zhuǎn)子線圈中就測軸一起轉(zhuǎn)動并切割磁力線時，在轉(zhuǎn)子線圈中就感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢 n特點特點 測速電機容易受環(huán)境溫度、濕度干擾，精度測速電機容易受環(huán)境溫度、濕度干擾，精度1%-2%1%-2% 測速范圍小于測速范圍小于10000 r/min10000 r/min 反應(yīng)快、信號易于采集記錄，主要用于瞬變轉(zhuǎn)速測量反應(yīng)快、信號易于采集記錄，主要用于瞬變轉(zhuǎn)速測量 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 NnKE 發(fā)電式轉(zhuǎn)速表發(fā)電式轉(zhuǎn)速表 1 1、轉(zhuǎn)速測量、轉(zhuǎn)速測量 ZYS型永磁直流測速發(fā)電機型永磁直流測速發(fā)電機 測量旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，亦可用作轉(zhuǎn)速反饋測速元件測量旋

15、轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，亦可用作轉(zhuǎn)速反饋測速元件 輸出電壓與轉(zhuǎn)速成線性，正反方向的輸出特性對稱輸出電壓與轉(zhuǎn)速成線性，正反方向的輸出特性對稱 精度高，重量輕，尺寸小精度高，重量輕，尺寸小 一般方法一般方法 發(fā)電裝置功率發(fā)電裝置功率(W)(W) 電壓電壓V V與電流與電流I I的乘積的乘積 加工機械切削功率加工機械切削功率(kW)(kW) 切削力切削力F Fz z和切削速度和切削速度v v的乘積的乘積 V V切削速度（切削速度（m/sm/s） ，F(xiàn) Fz z切削力（切削力（N N） 動力機械的軸功率動力機械的軸功率(kW)(kW) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n與輸出與輸出扭矩扭矩M Me e的乘積的乘積 M Me e扭矩（

16、扭矩（m.Nm.N） 2 2、功率測量、功率測量 VIKN e . 3 10. vFN Ze 3 1060 2 . nM MN e ee 扭矩測量扭矩測量 扭矩：使物體扭矩：使物體/軸發(fā)生轉(zhuǎn)動的力軸發(fā)生轉(zhuǎn)動的力力力x力矩力矩 單位：牛單位：牛.米米(N.m)、公斤、公斤.米米(kg.m) n敏感元件敏感元件 扭矩作用下扭矩作用下敏感元件敏感元件扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)變形 測量軸測量軸 特制的聯(lián)軸節(jié)特制的聯(lián)軸節(jié) 傳動軸傳動軸 n測量扭矩方法測量扭矩方法 測量扭轉(zhuǎn)角測量扭轉(zhuǎn)角 測量軸表面切應(yīng)力測量軸表面切應(yīng)力 2 2、功率測量、功率測量 扭矩測量扭矩測量 n應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 原理：應(yīng)變原理原

17、理：應(yīng)變原理 R1、R2變化相反變化相反 R1、R3變化相同、變化相同、R2、R4變化相同變化相同 電橋測量電橋測量 關(guān)鍵技術(shù)：旋轉(zhuǎn)體上電信號的傳遞關(guān)鍵技術(shù)：旋轉(zhuǎn)體上電信號的傳遞 集流環(huán)傳遞集流環(huán)傳遞 無線傳遞無線傳遞 2 2、功率測量、功率測量 扭矩測量扭矩測量 n應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 水銀槽式集流環(huán)：水銀槽式集流環(huán)：水銀水銀 適用于高速轉(zhuǎn)軸的扭矩測量適用于高速轉(zhuǎn)軸的扭矩測量 徑向刷式集流環(huán)：滑環(huán)徑向刷式集流環(huán)：滑環(huán)電刷電刷 一般一般低速低速應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 端面刷式集流環(huán)：滑環(huán)端面刷式集流環(huán)：滑環(huán)電刷電刷 大直徑軸、轉(zhuǎn)速較高軸的測扭大直徑軸、轉(zhuǎn)速較高軸的測扭 2

18、 2、功率測量、功率測量 水銀槽式集流環(huán)水銀槽式集流環(huán) 引線引線 扭力軸扭力軸應(yīng)變片應(yīng)變片 內(nèi)運動環(huán)內(nèi)運動環(huán) 水銀層水銀層 絕緣層絕緣層 外固定環(huán)外固定環(huán) 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 軸軸 滑環(huán)滑環(huán) 電刷電刷 絕緣層絕緣層 固定套固定套 端面刷式集流環(huán)端面刷式集流環(huán) 扭矩測量扭矩測量 n應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 2 2、功率測量、功率測量 彈性軸、測量電橋、信號處理、數(shù)字發(fā)射、接收解調(diào)、接口電路彈性軸、測量電橋、信號處理、數(shù)字發(fā)射、接收解調(diào)、接口電路 扭矩測量扭矩測量 n應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 2 2、功率測量、功率測量 02600260動態(tài)扭矩傳感器動態(tài)扭矩傳感器 量程：量程：0.20.2、

19、0.50.5、1 1、2 2、5 5、1010、2020、50 Nm50 Nm 100100、200200、500500、10001000、20002000、5000 Nm5000 Nm 精度：精度：0.10.1 （滿量程）（滿量程）（0.050.05可選）可選） 安裝方式：軸安裝方式：軸 扭矩信號：扭矩信號：5Vdc5Vdc 信號傳輸：非接觸式信號傳輸：非接觸式 最高轉(zhuǎn)速：最高轉(zhuǎn)速：50,000 RPM50,000 RPM 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/ /轉(zhuǎn)角信號：轉(zhuǎn)角信號：60/360 60/360 脈沖脈沖/ /轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 扭矩測量扭矩測量 n相位差式扭矩傳感器相位差式扭矩傳感器 原理原理 在彈性變形范圍內(nèi)，中

20、間軸上相隔一定長度的兩截面上所在彈性變形范圍內(nèi)，中間軸上相隔一定長度的兩截面上所 產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角的相位差產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角的相位差與扭矩與扭矩MeMe成正比成正比 2 2、功率測量、功率測量 在在受扭軸受扭軸的兩端各安上一個齒輪，對著齒面再各裝一個磁電傳感器的兩端各安上一個齒輪，對著齒面再各裝一個磁電傳感器 傳感器上感應(yīng)出兩個與動力軸非接觸的交流信號傳感器上感應(yīng)出兩個與動力軸非接觸的交流信號 求出其信號的相位差求出其信號的相位差 扭矩測量扭矩測量 n相位差式扭矩傳感器相位差式扭矩傳感器 在不承受扭矩時，兩光柵的明暗區(qū)正好互相遮擋，光源的在不承受扭矩時，兩光柵的明暗區(qū)正好互相遮擋，光源的 光線沒有透過光柵照

21、射到光敏元件上，無輸出信號。光線沒有透過光柵照射到光敏元件上，無輸出信號。 當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩后，轉(zhuǎn)軸變形將使兩光柵出現(xiàn)相對轉(zhuǎn)角，部當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩后，轉(zhuǎn)軸變形將使兩光柵出現(xiàn)相對轉(zhuǎn)角，部 份光線透過光柵照射到光敏元件上產(chǎn)生輸出信號。份光線透過光柵照射到光敏元件上產(chǎn)生輸出信號。扭矩愈扭矩愈 大，扭轉(zhuǎn)角愈大，穿過光柵的光通量愈大大，扭轉(zhuǎn)角愈大，穿過光柵的光通量愈大，輸出信號愈大。，輸出信號愈大。 2 2、功率測量、功率測量 光源光源 光敏光敏 傳感器傳感器 彈性轉(zhuǎn)軸彈性轉(zhuǎn)軸 圓盤圓盤 光柵光柵 驅(qū)驅(qū)/ /發(fā)動機的有效功率：驅(qū)動軸上所發(fā)出的功率發(fā)動機的有效功率：驅(qū)動軸上所發(fā)出的功率 測量方案：測量方案： 驅(qū)動

22、軸上的有效扭矩驅(qū)動軸上的有效扭矩 驅(qū)動機的轉(zhuǎn)速驅(qū)動機的轉(zhuǎn)速 n吸收式測功器吸收式測功器 扭矩和轉(zhuǎn)速測量扭矩和轉(zhuǎn)速測量 吸收吸收驅(qū)動機所發(fā)出的功率驅(qū)動機所發(fā)出的功率負載負載 常用吸收式測功器常用吸收式測功器 水力測功器水力測功器 電力測功器電力測功器 電渦流測功器電渦流測功器 3 3、測功器應(yīng)用、測功器應(yīng)用 n水力測功器水力測功器 利用物體在水中運動所受到的利用物體在水中運動所受到的阻力阻力，來對輸出功率的，來對輸出功率的 動力機械動力機械施加反扭矩施加反扭矩，從而，從而吸收吸收功率功率 3 3、測功器應(yīng)用、測功器應(yīng)用 驅(qū)動軸驅(qū)動軸 23 4 6 7 1 5 h 出水閥出水閥 進水閥進水閥 外殼

23、外殼 滾動滾動 軸承軸承 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 定攪棒定攪棒 動攪動攪 棒棒 水環(huán)水環(huán) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動動攪棒動攪棒劃水劃水離心力離心力形成水環(huán)形成水環(huán)傳傳扭扭到外殼到外殼 力臂擺動力臂擺動測力測力讀數(shù)讀數(shù) 定攪棒定攪棒+ +水：吸收功率水：吸收功率 8 9 10力臂力臂 測力測力 機構(gòu)機構(gòu) 表盤表盤 外殼外殼 n水力測功器水力測功器 測功器的特性曲線：測功器的特性曲線：吸收功與水層厚度有關(guān)吸收功與水層厚度有關(guān) 包圍區(qū)域表示測功器所能包圍區(qū)域表示測功器所能吸收功率吸收功率范圍范圍 OAOA段段最大水層厚度線最大水層厚度線(h(hmax max) ) ABAB段段最大制動扭矩線最大制動扭矩線 BCBC段段等

24、功率曲線等功率曲線 CDCD段段最高轉(zhuǎn)速線最高轉(zhuǎn)速線 DODO段段空載線（空載線（h=0h=0） 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格便宜、優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格便宜、 功率儲備大、使用方便功率儲備大、使用方便 缺點：轉(zhuǎn)速較低時制動力矩比較小缺點：轉(zhuǎn)速較低時制動力矩比較小 3 3、測功器應(yīng)用、測功器應(yīng)用 Ne n0 A B C D 水力測功器選擇：水力測功器選擇： 測功器的特性曲線測功器的特性曲線 測功器的最大吸收功率測功器的最大吸收功率 水力測功器水力測功器(系列系列) n水力測功器水力測功器 測功器的特性曲線測功器的特性曲線 功率匹配功率匹配 3 3、測功器應(yīng)用、測功器應(yīng)用 1 2 應(yīng)用

25、：上圖為某一水力測功器特性曲線應(yīng)用：上圖為某一水力測功器特性曲線0-A-B-C-D0-A-B-C-D 某一發(fā)動機最大功率為某一發(fā)動機最大功率為70kW70kW，最高運行轉(zhuǎn)速為，最高運行轉(zhuǎn)速為2000rpm2000rpm （輸出功率輸出功率曲線曲線1 1） 高端：測功機高端：測功機165kW/5000rpm165kW/5000rpm、115kW/2000rpm115kW/2000rpm滿足滿足 低端：測功機低端：測功機30kW/1000rpm30kW/1000rpm，無法吸收和測量發(fā)動機的功率，無法吸收和測量發(fā)動機的功率 適用：發(fā)動機（輸出適用：發(fā)動機（輸出功率曲線功率曲線2 2） n水力測功器

26、水力測功器 3 3、測功器應(yīng)用、測功器應(yīng)用 n電力測功器（電力測功器（發(fā)電機發(fā)電機結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)） 3 3、測功器應(yīng)用、測功器應(yīng)用 原理原理 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動電樞繞組切割磁場（定子產(chǎn)生）電樞繞組切割磁場（定子產(chǎn)生）產(chǎn)生感應(yīng)電勢產(chǎn)生感應(yīng)電勢/ /流流 發(fā)電發(fā)電電磁力矩（電磁力矩（阻止阻止轉(zhuǎn)向）轉(zhuǎn)向）傳傳扭到外殼扭到外殼力臂擺動力臂擺動測力讀數(shù)測力讀數(shù) 平衡式平衡式直流電力測功器結(jié)構(gòu)簡圖直流電力測功器結(jié)構(gòu)簡圖 3 4 5 6 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 外殼外殼 勵磁繞組勵磁繞組 電樞繞組電樞繞組 力臂力臂 測力機構(gòu)測力機構(gòu) n電力測功器電力測功器 測功器的特性曲線測功器的特性曲線 包圍區(qū)域表示測功器所能包圍區(qū)域表示測功

27、器所能吸收功率吸收功率范圍范圍 OAOA段段最大激勵電流和最小負載電阻線最大激勵電流和最小負載電阻線 ABAB段段最大制動扭矩線最大制動扭矩線 BCBC段段最大功率曲線最大功率曲線 CDCD段段最高轉(zhuǎn)速線最高轉(zhuǎn)速線 DODO段段空載線空載線 優(yōu)點：低轉(zhuǎn)速時制動力矩大優(yōu)點：低轉(zhuǎn)速時制動力矩大測量精度高測量精度高 （在低速時，其在低速時，其制動力矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比制動力矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比） 3 3、測功器應(yīng)用、測功器應(yīng)用 Ne n o A BC D n電渦流測功器電渦流測功器 利用利用形成的電渦流形成的電渦流吸收動力機械的輸出功率吸收動力機械的輸出功率 3 3、測功器應(yīng)用、測功器應(yīng)用 電渦流測功器結(jié)構(gòu)示意圖電渦流測功器結(jié)構(gòu)示意圖 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子/感應(yīng)子（感應(yīng)子（凸凹齒凸凹齒）轉(zhuǎn)動）轉(zhuǎn)動改變磁通密度改變磁通密度渦流環(huán)表面產(chǎn)生強烈的電渦流渦流環(huán)表面產(chǎn)生強烈的電渦流 發(fā)熱發(fā)熱/電磁力（電磁力（阻止轉(zhuǎn)向阻止轉(zhuǎn)向）傳傳扭到外殼扭到外殼力臂擺動力臂擺動測力讀數(shù)測力讀數(shù) l氣隙氣隙 L 定子磁軛定子磁軛 感應(yīng)子感應(yīng)子-凸凹齒