Prąd wirowy dynamometr jest specjalnym urządzeniem o mniejszych stratach, wysokiej wydajności i bardziej wszechstronnym w porównaniu z konwencjonalnym mechanicznym dynamometrem. W dynamometrze wiroprądowym straty są mniejsze ze względu na brak fizycznego kontaktu między uzwojeniami a wzbudzeniem. Ze względu na niewielkie rozmiary i łatwość łączenia ma wiele zastosowań, a nawet w niektórych przypadkach, takich jak testowanie osiągów silnika spalinowego, jest używany jako obciążenie. W tym artykule omówiono przegląd dynamometru wiroprądowego.
Co to jest dynamometr wiroprądowy?
Dynamometr wiroprądowy to elektromechaniczne urządzenie do konwersji energii, które przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną. Zasadniczo wykorzystuje prawo Faradaya Indukcja elektromagnetyczna jako jego zasada działania. Schemat dynamometru przedstawiono poniżej.
Budowa
Aspekty konstrukcyjne dynamometru wiroprądowego przedstawiono na powyższym rysunku. Składa się z ramy zewnętrznej jako stojana, która jest również nazywana nieruchomym członem maszyny. Stojan składa się z uzwojeń, które są umieszczone w żłobkach stojana. Gdy uzwojenia stojana są wzbudzane, w cewkach stojana wytwarzane jest pole magnetyczne stojana. W maszynach o wysokich wartościach znamionowych w żłobkach stojana umieszcza się trójfazowe uzwojenia.
Uzwojenia stojana wykonane są z miedzi. Rama zewnętrzna, tj. Stojan, jest wykonana z materiału magnetycznego, takiego jak żeliwo lub stal silikonowa w przypadku delikatnych zastosowań. Element obrotowy nazywany jest wirnikiem, który jest utrzymywany poniżej cewek stojana. Wirnik jest umieszczony na wale, aby mógł się obracać. Uzwojenia wirnika są umieszczone w szczelinach wirnika. W przypadku maszyn ciężkich trójfazowe uzwojenia wirnika są stosowane na żłobkach wirnika.
Wirnik musi być połączony z głównym napędem, tak aby obracając się, zapewniał mechaniczne wejście do urządzenia. Zasilanie prądem stałym jest używane do wzbudzania uzwojeń stojana. W przypadku dużych maszyn prostownik jednostki są używane do osiągnięcia tego zasilania DC. W przypadku dużych maszyn olej służy do chłodzenia i izolacji uzwojeń stojana. Jest to ważne, aby rozproszyć wytworzone ciepło.
Kiedyś miernik prądu, jak pokazano na schemacie, jest używany do pomiaru wytwarzanego prądu i indukowanego momentu obrotowego. Wskaźnik jest połączony ramieniem ze stojanem, który może mierzyć moment obrotowy generowany w wirniku. Znając prędkość, korzystając z tej wartości momentu obrotowego, możemy obliczyć moc wytwarzaną w maszynie.
Dynamometr działa
Dynamometr wiroprądowy działa na zasadzie prawa indukcji elektromagnetycznej Faradaysa. Zgodnie z prawem, ilekroć występuje względne przemieszczenie między zestawem przewodników a polem magnetycznym, na zestawie przewodnika indukowane jest emf. Ten emf nazywa się dynamicznie indukowanym emf. W przypadku dynamometru, gdy bieguny stojana są wzbudzane przez zasilanie prądem stałym, które jest podłączone do stojana.
Pracujący
Po podłączeniu zasilania prądem stałym cewki stojana są wzbudzane i wytwarzane jest pole magnetyczne w cewkach stojana. W przypadku maszyny trójfazowej uzyskujemy trójfazowe wirujące pole magnetyczne w cewkach stojana, gdy cewki są wzbudzane zasilaniem trójfazowym. Kiedy główny napęd się obraca, wirnik, cewki wirnika obracają się i oddziałują z polem magnetycznym stojana.
Należy zauważyć, że w tym przypadku pole magnetyczne stojana ma charakter statyczny. Ponieważ wzbudzenie jest prądem stałym, otrzymujemy statyczne pole magnetyczne. Kiedy cewki wirnika przecinają pole magnetyczne stojana, indukuje się emf, ponieważ w tym przypadku pole magnetyczne jest statyczne, a przewodniki się obracają. Więc istnieje względne przesunięcie między polem magnetycznym a przewodnikami.
Cechy dynamometru wiroprądowego
Należy zauważyć, że dynamometr wiroprądowy różni się od konwencjonalnego dynamometr mechaniczny. W tym przypadku, gdy wirnik dynamometru przecina pole magnetyczne stojana, na przewodach wirnika indukowane jest emf. Powoduje przepływ prądów wirowych w przewodach wirnika. Kierunek prądów wirowych jest przeciwny do zmiany strumienia magnetycznego i jest wytwarzany w wirniku.
Wirnik przeciwstawia się sile wywieranej przez strumień magnetyczny, ale dzięki pierwszemu napędowi nadal się obraca. A ponieważ nie ma fizycznego kontaktu między polem magnetycznym a przewodnikami, wytwarzane straty są znacznie mniejsze w porównaniu z konwencjonalnym generatorem.
W przeciwieństwie do konwencjonalnej dynamometru mechanicznego, w dynamometrze wiroprądowym ramię jest połączone z korpusem stojana. Na końcu ramienia podłączona jest wskazówka, która może mierzyć moment obrotowy wytwarzany w uzwojeniu wirnika. Znając prędkość wirnika, można określić ilość mocy, ponieważ moc jest równa iloczynowi momentu obrotowego i prędkości.
Zalety hamowni
Zalety dynamometru wiroprądowego to
- Jest bardziej wydajny w porównaniu do konwencjonalnego dynamometru mechanicznego ze względu na niskie straty tarcia.
- Jego struktura jest prosta
- Można go obsługiwać wygodniej w porównaniu z konwencjonalnymi dynamometrami
- Ma szybką odpowiedź dynamiczną ze względu na małą bezwładność obrotową.
- Ze względu na brak ogromnych uzwojeń liczba strat miedzi jest mniejsza.
- Można go łatwo podłączyć do zewnętrznej jednostki sterującej w celu monitorowania przepływu prądów, a nawet sterowania nim.
- Moment hamowania jest bardzo wysoki
- Jest bardzo precyzyjny i stabilny
Aplikacje
Główne zastosowania to
- Badanie wydajności silnika spalinowego
- Używany w małych silnikach mocy
- Części do skrzyń biegów samochodowych
- Turbiny gazowe
- Turbiny wodne
Dlatego widzieliśmy zasady działania dynamometrów, które są zwarte i mają wszechstronny charakter. Należy się zastanowić, jak można przybliżyć charakterystykę działania prądu wirowego dynamometr do poziomu konwencjonalnych dynamometrów mechanicznych?
