En hvirvelstrøm dynamometer er en speciel enhed med færre tab, høj effektivitet og mere alsidig sammenlignet med det konventionelle mekaniske dynamometer. I hvirvelstrømsdynamometeret er tabene mindre på grund af fraværet af fysisk kontakt mellem viklinger og excitation. På grund af sin lille størrelse og brændbarhed har den adskillige applikationer, og selv i nogle tilfælde som at teste ydelsen til en forbrændingsmotor bruges den som belastning. Denne artikel diskuterer en oversigt over et hvirvelstrømsdynamometer.
Hvad er Eddy Current Dynamometer?
Et hvirvelstrømsdynamometer er en elektromekanisk energiomdannelsesenhed, der konverterer mekanisk energi til elektrisk energi. Det bruger grundlæggende Faradays lov om elektromagnetisk induktion som dets arbejdsprincip. En skematisk oversigt over dynamometeret er vist nedenfor.
Konstruktion
De konstruktionsmæssige aspekter af virvelstrømsdynamometeret er vist i ovenstående figur. Den består af den ydre ramme som statoren, som også kaldes et stationært medlem af maskinen. Statoren består af viklinger, som placeres i statoråbninger. Når statorviklingerne er ophidsede, dannes der et statormagnetisk felt i statorspolerne. I tilfælde af højt vurderede maskiner placeres 3-faseviklinger i statoråbningerne.
Statorviklingerne er lavet af kobber. Den ydre ramme, dvs. statoren, er lavet af et magnetisk materiale som støbejern eller siliciumstål i tilfælde af sarte applikationer. Det roterende element kaldes en rotor, som holdes under statorspolerne. Rotoren placeres på en aksel, så den kan rotere. Rotorviklinger er placeret på rotorslidserne. I tilfælde af tunge maskiner bruges trefasede rotorviklinger til at blive holdt på rotorslidser.
Rotoren skal være tilsluttet primærmotoren, således at når primærmotoren roterer, giver den den mekaniske indgang til enheden. En DC-forsyning bruges til at excitere statorviklingerne. I tilfælde af store maskiner ensretter enheder bruges til at opnå denne jævnstrømsforsyning. Til store maskiner anvendes olie til køling og isolering af statorviklingerne. Dette er vigtigt for at sprede den genererede varme.
Når strømmåleren som vist i diagrammet bruges til at måle den producerede strøm og det inducerede moment. En markør er forbundet med en arm til statoren, som kan måle det drejningsmoment, der genereres i rotoren. Og med kendskab til hastighed kan vi ved hjælp af denne momentværdi beregne den effekt, der genereres i maskinen.
Dynamometer arbejder
Et virvelstrømsdynamometer arbejder på princippet om Faradays 'lov om elektromagnetisk induktion. I henhold til loven, når der er en relativ forskydning mellem et sæt ledere og et magnetfelt, induceres en emf på lederens sæt. Denne emf kaldes er dynamisk induceret emf. I tilfældet med dynamometeret, når statorpolerne er ophidset med en jævnstrømsforsyning, der er forbundet til statoren.
Arbejder
Når jævnstrømsforsyningen er tilsluttet, exciteres statorspolerne, og der produceres et magnetfelt i statorspolerne. I tilfælde af en trefaset maskine opnår vi et 3-faset roterende magnetfelt i statorspolerne, når spolerne exciteres med trefaseforsyningen. Når primærmotoren roterer, roterer rotoren, rotorspolerne og interagerer med statorens magnetfelt.
Det skal bemærkes, at i dette er statormagnetfeltet statisk. Da excitationen er DC, får vi et statisk magnetfelt. Når rotorspolerne skærer statormagnetfeltet, induceres en emf, da magnetfeltet i dette tilfælde er statisk, og lederne roterer. Så der er en relativ forskydning mellem magnetfeltet og lederne.
Funktioner i Eddy Current Dynamometer
Det skal bemærkes, at virvelstrømsdynamometeret er forskelligt fra konventionelt mekanisk dynamometer. I dette tilfælde, når rotoren på dynamometeret skærer statormagnetfeltet, induceres en emf på rotorlederne. Det får hvirvelstrømme til at strømme i rotorlederne. Virvelstrømmenes retning er modsat ændringen i magnetfluxen og genereres i rotoren.
Rotoren modsætter sig den kraft, der udøves på grund af den magnetiske flux, men på grund af primærmotorindgangen fortsætter den med at rotere. Og da der ikke er nogen fysisk kontakt mellem magnetfeltet og lederne, er de producerede tab meget mindre sammenlignet med en konventionel generator.
I modsætning til i et konventionelt mekanisk dynamometer, i et virvelstrømsdynamometer, er en arm forbundet til statorens krop. I slutningen af armen er der tilsluttet en markør, som kan måle det drejningsmoment, der produceres i rotorviklingen. Ved at kende rotorens hastighed kan mængden af effekt være kendt, da effekten er lig med produktet af drejningsmoment og hastighed.
Fordele ved dynamometer
Fordelene ved hvirvelstrømsdynamometer er
- Det er mere effektivt sammenlignet med konventionelt mekanisk dynamometer på grund af lave friktionstab.
- Dens struktur er enkel
- Det kan betjenes mere bekvemt sammenlignet med konventionelle dynamometre
- Det har en hurtig dynamisk respons på grund af lav rotationsinerti.
- På grund af fraværet af enorme viklinger er antallet af kobber tab mindre.
- Det kan nemt tilsluttes en ekstern kontrolenhed for at overvåge strømmen og endda kontrollere den.
- Bremsemomentet er meget højt
- Det er meget præcist og stabilt
Ansøgninger
De vigtigste applikationer er
- Ydelsestest af forbrændingsmotoren
- Anvendes i motor med lille effekt
- Dele til biltransmission
- Gasturbiner
- Vandturbiner
Derfor har vi set arbejdsprincipperne for dynamometre, der er kompakte og alsidige i naturen. Det skal tænkes, hvordan man kan bringe driften af en virvelstrøm dynamometer op til niveauet med konventionelle mekaniske dynamometre?
