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測量柴油發(fā)電機(jī)有效功率的計算公式 |
柴油發(fā)電機(jī)單位時間內(nèi)對外所做的功,叫做有效功率,簡稱功率,一般用字母Ne表示。柴油發(fā)電機(jī)的有效功率 Ne 是評定一臺柴油發(fā)電機(jī)優(yōu)劣的主要參數(shù)之一。所以正確的測定柴油發(fā)電機(jī)的有效功率是柴油發(fā)電機(jī)試驗中最首要最基本的測量。
柴油發(fā)電機(jī)的有效功率Ne 可由下式?jīng)Q定:
式中 Mk——柴油發(fā)電機(jī)輸出軸的扭矩(公斤 ·米),
M ——柴油發(fā)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/A)。
由上式可知,只要分別測定柴油發(fā)電機(jī)輸出軸的扭矩 Mk 及轉(zhuǎn)速 n 就可以計算出 柴油發(fā)電機(jī)的有效功率。在比較現(xiàn)代化的試驗臺上,人們把測得的 Mk 及 n 值送到一 個計算器中,可以直接得出 Ne 的數(shù)值。柴油發(fā)電機(jī)輸出軸功率的測量是一種間接測 量,它的精確度取決于對輸出軸扭矩 Mk 及轉(zhuǎn)速 n 的測量精度。
1.水力測功器
基本工作原理:
水力測功器的基本工作原理是利用在水中運動的物體與水之間的摩擦阻力來吸收柴油發(fā)電機(jī)的功率。在軸上固定安裝的 圓盤旋轉(zhuǎn)于外殼中,水由管經(jīng)調(diào)節(jié)閥門流向中心圓盤,在圓盤離心力的作用 下,水拋向外殼周圍并繞它分散開,形成一水環(huán)。工作完了的水沿管流入下水道。為 了調(diào)節(jié)外殼中的水層厚度借于調(diào)節(jié)測功器吸收功率的大小,用蝸桿齒輪將分管繞管的軸線旋轉(zhuǎn),使水經(jīng)由管進(jìn)入。當(dāng)旋轉(zhuǎn)(擺動)分管時,即改變了外殼中的水層厚度。
在測功器工作時因為水與圓盤之間有摩擦力,因此水在測功器中發(fā)生旋轉(zhuǎn)運 動。靠近圓盤的水層由于離心力的作用是加速的,靠近外殼的水層由于外殼 阻力的作用降低了速度,付出了動能,最后使水的溫度升高。旋轉(zhuǎn)圓盤經(jīng)常地 處于圓環(huán)形的水層中,部分地浸濕了它的表面。水層厚度愈大圓盤在水中浸濕愈 多,和水摩擦的面積也愈大,則可能吸收的功率也就愈大。由于外殼是用滾珠軸承支承于測功器的支架上;圓盤的旋轉(zhuǎn)運動通過水層傳到外殼 上,外殼也會跟隨旋轉(zhuǎn);在此情況下,水對外殼的摩擦力矩等于測功器圓盤在軸上的 扭矩。如果在外殼的制動臂處掛上一重量,使外殼處于平衡狀態(tài)此時制動扭矩將為:
Mk=R•P
制動功率:
對于某一具體的水力測功器而言,重錘平衡機(jī)構(gòu)的尺寸是確定的,所以制動功率為:
Νe=KPn
式中 K——測功器常數(shù)。
為了計算方便,K 是往往采用 1/1000。在柴油發(fā)電機(jī)試驗中.只要讀出各工況 的測功器重錘平衡機(jī)構(gòu)刻度盤上的讀數(shù) P 值,及該工況下的轉(zhuǎn)速 n 即能得到制動 功率 Ne。
水力測功器結(jié)構(gòu)圖 |
2. 電渦流測功器
電渦流測功器的基本工作原理是利用渦電流產(chǎn)生的制動力矩而起制動作用。它具 有精度高、振動小、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耗電少等特點,并具有十分寬廣的轉(zhuǎn)速范圍和功率范圍,轉(zhuǎn)速可自 1000—25000r/min 甚至更高,功率可以達(dá) 5000kW,但此種測功器只能將柴油發(fā)電機(jī)的 功率轉(zhuǎn)換成熱量消耗掉而不能 發(fā)出電力,也不能作為電動機(jī)倒拖柴油發(fā)電機(jī)。
(1)電渦流則功器的結(jié)構(gòu)
右圖為電渦流測功器的結(jié) 構(gòu)簡圖,它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。
定子上裝有勵磁線圈、定子鐵芯、和渦流環(huán),轉(zhuǎn)子由高導(dǎo)磁性材料制成齒輪狀凹凸形的感應(yīng)子和轉(zhuǎn)軸組成。感應(yīng)子的齒頂與渦流環(huán)之間只有很小的空氣隙。轉(zhuǎn)子用軸承支承于定子中。而定子外殼用擺動軸承支承在 支承架上可自由擺動,并在外殼上伸出一力臂用來測量轉(zhuǎn)矩。
電渦流測功器特性曲線圖 |
(2)電渦流則功器的作原理
當(dāng)勵磁線圈中通以直流電時,其周圍形成磁場,磁力線主要通過感應(yīng)子的齒 頂進(jìn)入轉(zhuǎn)子而形成閉合磁路,此間隙的磁通分布在轉(zhuǎn)子齒頂處的磁通密度很大,而通過齒槽處的磁通密度很 小。當(dāng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 n 旋轉(zhuǎn)時則在 A 處的磁通就減少。由電磁感應(yīng)定律可知此時將產(chǎn)生感應(yīng)電勢,力圖阻止 磁通的減少,于是就在渦流環(huán)上形成強(qiáng)烈的渦電流,渦電流與磁場的相互作用就 形成了制動力矩,其大小可由勵磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。渦電流的方向用右手定則判定。 同理在 B 處產(chǎn)生的渦電流如工作原理圖所示。
由工作原理可見在齒頂處的電渦流方向為⊙,因此用左手定則判定,此時 定子受力,其方向如工作原理圖所示。而在齒槽處,由于磁通很小,所以受力也小。此力使定子轉(zhuǎn)動,再通過與定子相連的力臂傳到測力機(jī)構(gòu),便可進(jìn)行力矩測定。電渦流測功器所吸收的功率完全轉(zhuǎn)換為熱量,因此需在測功器中采用冷卻、 散熱措施將熱量帶走。通常采用水冷或風(fēng)冷方式。
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