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测功器合理地使用不同的控制方法事半功倍
 

    通过电涡流浏功机和内燃机工作封性的比较,指出浏功机选型时不能仅以铭牌给出的领定功率和转速为依据,而必须使洲功机的功率及扭矩特性曲线包容内燃帆对应的特性曲线。

    电涡流测功机具有结构简单、操作方便、测试精度高和使用寿命长等特点,其不同的扭矩特性和转速特性能确保整个功率范围内负荷点稳定,并可迅速调节载卸负荷以及很适用于程序控制和远距离操作。因此,在内燃机测试领域获得了广泛的应用。

    测功器的选型涉及测试精度、控制方法、使用寿命及价格成本等多种因素,但所选测功机能否对需测内燃机有效地进行全面测试则是最主要的。

    测功器的工作原理

    电涡流测功机的基本结构,与转子同轴装有一直流励磁线圈,此线圈流过励磁电流时,将产生流过转子和机体的磁通。磁通密度因齿状转子表面不同而有所不同。在转子旋转时,磁通密度的分布是旋转的,因而装在机体上的涡流环便感应产生涡流,一导致转子和涡流环之间的磁性藕合,与出现的磁力相适应,扭矩被传递到机体上。在涡流环上由涡流产生的功率等值热量,由持续不断的冷却水进行冷却并将其带走。

    测功机的工作特性

    电涡流测功机的功率特性曲线。增加励磁电流和转速时,测功机的吸收功率也随之增加。但当励磁电流达到一定值时,由于磁路达到饱和状态,励磁电流不能继续增加而保持恒定;此时继续增加转速时,测功机的吸收功率随转速的增加变化很小,几乎表现为恒定。这一转速范围和所对应的功率为测功机的额定转速和额定功率。在无励磁电流时,测功机的特性曲线相当于不同转速下测功机的机械损耗特性曲线,这一曲线的下方部分是不能进行有效测试的。

    电涡流测功机的扭矩特性曲线。测功机所能承受的扭矩随着转速的增加而增加,开始阶段增长速率较快,后来逐渐趋于平缓,当转速达到额定转速的最低值时扭矩达到最大值;在额定转速范围内,由于吸收功率的恒定,所以扭矩随着转速的增加而减小。在无励磁电流时,测功机的扭矩特性曲线也有一损耗曲线与功率特性曲线相对应。

    内燃机的工作特性

    内燃机的工作特性曲线。随着转速的增加,内燃机所能发出的功率也随之增加,在额定转速下能发出额定功率。内燃机具有低速大扭矩的外特性,即受外力阻碍时能以降低转速为代价来增大扭矩克服阻力。内燃机最大扭矩与额定工况扭矩的比值称为扭矩适应性系数,一般在转速为额定值的70%左右时具有1。1~1。3的扭矩适应性系数,当内燃机采用增压等技术后,扭矩适应性系数更大,最大扭矩所对应的转速更低。

    测功机的正确选型

    由于测功机和内燃机都以功率和转速作为最主要的指标来标定,所以常被认为只要测功机的领定功率和转速大于内燃机的额定功率和转速,即可进行有效的测试,并以此作为测功机选型的依据,其实未必尽然。从测功机和内燃机的工作特性曲线可以看到,内燃机所能发出的功率和测功机所能吸收的功率都是相对于某一特定的转速或转速范围而言的。功率的比较必须以相同的转速为必要条件,由于内燃机和测功机的额定转速具有一定的差异,因此其额定功率也不能等同而论。同样,内燃机的最大扭矩和测功机的最大扭矩,由于各自所对应的转速不同,也不能直接加以比较。所以,测功机选型时必须使其功率特性曲线和扭矩特性曲线包容内燃机对应的特性曲线。

    CW37测功机、N485QA柴油机和内燃机A、内燃机B的功率特性曲线。显然,CW37测功机由于功率不足而不能对内燃机A进行全面测试,同时又由于功率太大导致空载损耗过大而不能对内燃机B进行全面测试。因此,对内燃机A应选功率比CW37大的测功机,对内燃机B则应选功率比CW37小的测功机。

    CW37测功机和N485QA柴油机的主要技术规格见附表。从技术规格特别是功率和转速来看,CW37测功机是能够全面测试N485QA柴油机的。从图5所示的功率特性曲线来看,N485QA柴油机的额定工况在CW37测功机的测试范围内,但低速时两曲线基本重合,即测功机可能已满量程或超量程工作。从图6所示的扭矩特性曲线上可以看到,尽管柴油机的最大扭矩与测功机的最大扭矩数值相等,但柴油机的最大扭矩工况已超越了测功机的许用测试范围。所以,不能选用CW37测功机来测试N485QA柴油机。与此相类似的情况在测功机选型时须特别加以重视。

    根据国家标准,内燃机具有15min功率、功率、功率和持续功率等种功率标定,其中采用后2种功率标定的内燃机一般均具有110%的超负荷功率。测功机与常规的仪器仪表一样,为提高测试精度和延长使用寿命,一般是不宜满量程工作的。这些因素都应在测功机选型时充分予以考虑。

    测功机的合理使用

    电涡流测功机一般具有多种控制特性。恒电流控制时,测功机的扭矩将依附于转速而稳定,励磁电流可以通过一个电流调节器直接而迅速地改变,同时也迅速改变了相应的瞬时扭矩,因此特别适用于动力传动测试。恒转速控制时,测功机能自动地控制所吸收的功率,以维持被试机的转速稳定在给出的数值上。恒扭矩控制时,测功机利用扭矩测控装置直接测出所给定的扭矩值并加以控制,维持测功机吸收的扭矩稳定。综合控制时,励磁电流按转速比例增加,转速增加使得吸收功率与吸收扭矩增加,但受转速反馈的控制,因此吸收功率和吸收扭矩的增加速率比恒电流控制快。

    测功器在不同的测试中,合理地使用不同的控制方法,能获得事半功倍的效果。

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