Vířivý proud dynamometr je speciální zařízení s menšími ztrátami, vysokou účinností a univerzálnějším ve srovnání s konvenčním mechanickým dynamometrem. U dynamometru s vířivými proudy jsou ztráty menší kvůli absenci jakéhokoli fyzického kontaktu mezi vinutími a buzením. Díky své malé velikosti a hořlavosti má mnoho aplikací a dokonce i v některých případech, jako je testování výkonu spalovacího motoru, se používá jako zátěž. Tento článek pojednává o přehledu dynamometru s vířivými proudy.
Co je dynamometr s vířivými proudy?
Dynamometr na vířivé proudy je elektromechanické zařízení pro přeměnu energie, které převádí mechanickou energii na elektrickou energii. Zásadně využívá Faradayův zákon z elektromagnetická indukce jako jeho pracovní princip. Schéma dynamometru je uvedeno níže.
Konstrukce
Konstrukční aspekty dynamometru na vířivé proudy jsou uvedeny na obrázku výše. Skládá se z vnějšího rámu jako statoru, který se také nazývá stacionární člen stroje. Stator se skládá z vinutí, která jsou umístěna ve statorových drážkách. Když jsou vinutí statoru excitována, vytváří se ve statorových cívkách magnetické pole statoru. U strojů s vysokým jmenovitým výkonem jsou do statorových slotů umístěna 3fázová vinutí.
Vinutí statoru jsou vyrobena z mědi. Vnější rám, tj. Stator, je vyroben z magnetického materiálu, jako je litina nebo křemíková ocel, pro jemné aplikace. Rotující člen se nazývá rotor, který je udržován pod statorovými cívkami. Rotor je umístěn na hřídeli, aby se mohl otáčet. Vinutí rotoru jsou umístěna na drážkách rotoru. U těžkých strojů se třífázová vinutí rotoru používají k uložení na drážkách rotoru.
Rotor musí být připojen k hnacímu stroji tak, aby při otáčení hnacího stroje poskytoval mechanický vstup do zařízení. K buzení vinutí statoru se používá napájecí zdroj. V případě velkých strojů usměrňovač jednotky se používají k dosažení tohoto stejnosměrného napájení. U velkých strojů se pro chlazení a izolaci vinutí statoru používá olej. To je důležité pro rozptýlení generovaného tepla.
Jakmile se k měření proudu a indukovaného točivého momentu použije měřič proudu, jak je znázorněno na obrázku. Ukazatel je spojen ramenem se statorem, který může měřit točivý moment generovaný v rotoru. A se znalostí rychlosti můžeme pomocí této hodnoty točivého momentu vypočítat výkon generovaný ve stroji.
Dynamometr pracuje
Dynamometr na vířivé proudy pracuje na principu Faradaysova zákona elektromagnetické indukce. Podle zákona, kdykoli existuje relativní posun mezi sadou vodičů a magnetickým polem, je na sadě vodičů indukováno emf. Tento emf se nazývá dynamicky indukovaný emf. V případě dynamometru, kdy jsou póly statoru buzeny stejnosměrným napájením, které je připojeno ke statoru.
Pracovní
Když je připojeno stejnosměrné napájení, statorové cívky jsou buzeny a ve statorových cívkách je vytvářeno magnetické pole. V případě třífázového stroje získáme 3fázové rotující magnetické pole ve statorových cívkách, když jsou cívky buzeny třífázovým napájením. Když se hnací stroj otáčí, rotor, cívky rotoru se otáčejí a interagují s magnetickým polem statoru.
Je třeba poznamenat, že v tomto je statické magnetické pole statické povahy. Protože je buzení stejnosměrné, dostaneme statické magnetické pole. Když cívky rotoru proříznou magnetické pole statoru, indukuje se emf, protože v tomto případě je magnetické pole statické a vodiče se otáčejí. Existuje tedy relativní posun mezi magnetickým polem a vodiči.
Vlastnosti dynamometru s vířivými proudy
Je třeba poznamenat, že vířivý proudový dynamometr se liší od konvenčního mechanický dynamometr. V tomto případě, když rotor dynamometru prořízne magnetické pole statoru, je na vodičích rotoru indukováno emf. Způsobuje víření proudů ve vodičích rotoru. Směr vířivých proudů je opačný ke změně magnetického toku a je generován v rotoru.
Rotor vystupuje proti síle vyvíjené v důsledku magnetického toku, ale díky vstupu hnacího ústrojí se stále otáčí. A protože mezi magnetickým polem a vodiči nedochází k žádnému fyzickému kontaktu, vzniklé ztráty jsou ve srovnání s konvenčním generátorem mnohem menší.
Na rozdíl od konvenčního mechanického dynamometru je v dynamometru s vířivými proudy spojeno rameno s tělem statoru. Na konci ramene je připojen ukazatel, který může měřit točivý moment vytvářený ve vinutí rotoru. Znalostí rychlosti rotoru lze zjistit množství energie, protože výkon se rovná součinu točivého momentu a rychlosti.
Výhody dynamometru
Výhody dynamometru na vířivé proudy jsou
- Je efektivnější ve srovnání s konvenčním mechanickým dynamometrem kvůli nízkým ztrátám třením.
- Jeho struktura je jednoduchá
- Ve srovnání s konvenčními dynamometry jej lze provozovat pohodlněji
- Má rychlou dynamickou odezvu kvůli nízké rotační setrvačnosti.
- Vzhledem k absenci obrovských vinutí je počet ztrát mědi menší.
- Lze jej snadno připojit k externí řídicí jednotce, aby sledoval tok proudů a dokonce jej ovládal.
- Brzdný moment je velmi vysoký
- Je vysoce přesný a stabilní
Aplikace
Mezi hlavní aplikace patří
- Testování výkonu spalovacího motoru
- Používá se v malém výkonovém motoru
- Součásti automobilové převodovky
- Plynové turbíny
- Vodní turbíny
Proto jsme viděli pracovní principy dynamometrů, které jsou kompaktní a všestranné. Je třeba si uvědomit, jak lze dosáhnout provozních charakteristik vířivých proudů dynamometr až na úroveň konvenčních mechanických dynamometrů?
