Čo je dynamometer s vírivými prúdmi: Konštrukcia a jeho fungovanie

Vírivý prúd dynamometer je špeciálne zariadenie s menšími stratami, vysokou účinnosťou a všestrannejším v porovnaní s konvenčným mechanickým dynamometrom. V dynamometri na vírivé prúdy sú straty menšie v dôsledku absencie fyzického kontaktu medzi vinutím a budením. Vzhľadom na svoje malé rozmery a schopnosť česania má veľa aplikácií a dokonca aj v niektorých prípadoch, ako je testovanie výkonu spaľovacieho motora, sa používa ako záťaž. Tento článok pojednáva o prehľade dynamometra na vírivé prúdy.

Čo je to vírivý prúdový dynamometer?

Dynamometer na vírivé prúdy je elektromechanické zariadenie na premenu energie, ktoré premieňa mechanickú energiu na elektrickú. Zásadne využíva Faradayov zákon z elektromagnetická indukcia ako jeho pracovný princíp. Schéma dynamometra je uvedená nižšie.

Konštrukcia

Konštrukčné aspekty dynamometra na vírivé prúdy sú znázornené na obrázku vyššie. Skladá sa z vonkajšieho rámu ako statora, ktorý sa tiež nazýva stacionárny člen stroja. Stator sa skladá z vinutí, ktoré sú umiestnené v statorových štrbinách. Keď sú vinutia statora excitované, vytvára sa v cievkach statora magnetické pole statora. V prípade strojov s vysokým výkonom sú do statorových štrbín umiestnené 3 fázové vinutia.

Statorové vinutia sú vyrobené z medi. Vonkajší rám, to znamená stator, je vyrobený z magnetického materiálu, ako je liatina alebo kremíková oceľ, pre jemné aplikácie. Rotujúci člen sa nazýva rotor, ktorý je držaný pod statorovými cievkami. Rotor je umiestnený na hriadeli, aby sa mohol otáčať. Vinutia rotora sú umiestnené na štrbinách rotora. V prípade ťažkých strojov sa trojfázové vinutia rotora zvyknú udržiavať na štrbinách rotora.

Rotor musí byť pripojený k hnaciemu stroju tak, aby pri otáčaní hnacieho stroja poskytoval mechanický vstup do zariadenia. Na budenie vinutia statora sa používa napájací zdroj. V prípade veľkých strojov usmerňovač jednotky sa používajú na dosiahnutie tohto jednosmerného napájania. U veľkých strojov sa na chladenie a izoláciu statorových vinutí používa olej. To je dôležité na rozptýlenie generovaného tepla.

Akonáhle sa na meranie produkovaného prúdu a indukovaného krútiaceho momentu použije prúdový merač, ako je znázornené na diagrame. Ukazovateľ je pomocou ramena spojený so statorom, ktorý dokáže merať krútiaci moment generovaný v rotore. A so znalosťou rýchlosti, pomocou tejto hodnoty krútiaceho momentu, môžeme vypočítať výkon generovaný v stroji.

Dynamometer pracuje

Dynamometer na vírivé prúdy pracuje na princípe Faradaysovho zákona elektromagnetickej indukcie. Podľa zákona vždy, keď dôjde k relatívnemu posunu medzi sadou vodičov a magnetickým poľom, na súpravu vodičov sa indukuje emf. Tento emf sa nazýva dynamicky indukovaný emf. V prípade dynamometra, keď sú póly statora excitované zdrojom jednosmerného prúdu, ktorý je pripojený k statoru.

Pracovne

Keď je pripojené jednosmerné napájanie, statorové cievky sú excitované a v statorových cievkach sa vytvára magnetické pole. V prípade trojfázového stroja získavame 3fázové rotujúce magnetické pole v statorových cievkach, keď sú cievky budené trojfázovým napájaním. Pri otáčaní hnacieho stroja sa rotor, cievky rotora otáčajú a interagujú s magnetickým poľom statora.

Je potrebné poznamenať, že v tomto je statické magnetické pole statickej povahy. Pretože budenie je jednosmerné, dostaneme statické magnetické pole. Keď cievky rotora prerušia magnetické pole statora, indukuje sa emf, pretože v tomto prípade je magnetické pole statické a vodiče sa otáčajú. Medzi magnetickým poľom a vodičmi teda existuje relatívny posun.

Vlastnosti dynamometra na báze vírivých prúdov

Je potrebné poznamenať, že dynamometer na vírivé prúdy sa líši od konvenčných mechanický dynamometer. V takom prípade, keď rotor dynamometra preruší magnetické pole statora, je na vodičoch rotora indukované emf. Spôsobuje prúdenie vírivých prúdov vo vodičoch rotora. Smer vírivých prúdov je opačný ako zmena magnetického toku a vytvára sa v rotore.

Rotor je proti sile vyvíjanej v dôsledku magnetického toku, ale vďaka vstupu hnacieho ústrojenstva sa stále otáča. A keďže medzi magnetickým poľom a vodičmi nie je žiadny fyzický kontakt, vzniknuté straty sú v porovnaní s bežným generátorom oveľa menšie.

Na rozdiel od konvenčného mechanického dynamometra je v dynamometri na vírivé prúdy rameno spojené s telom statora. Na konci ramena je pripojený ukazovateľ, ktorý dokáže merať krútiaci moment vytváraný vo vinutí rotora. Poznaním rýchlosti rotora je možné poznať množstvo výkonu, pretože výkon sa rovná súčinu krútiaceho momentu a rýchlosti.

Výhody dynamometra

Výhody dynamometra na vírivé prúdy sú

1. Je to efektívnejšie v porovnaní s bežným mechanickým dynamometrom kvôli nízkym stratám trením.
2. Jeho štruktúra je jednoduchá
3. Môže sa ovládať pohodlnejšie v porovnaní s bežnými dynamometrami
4. Má rýchlu dynamickú odozvu z dôvodu nízkej rotačnej zotrvačnosti.
5. Kvôli absencii obrovských vinutí je počet strát medi menší.
6. Môže byť ľahko pripojený k externej riadiacej jednotke, aby bolo možné monitorovať tok prúdov a dokonca ich ovládať.
7. Brzdný moment je veľmi vysoký
8. Je vysoko presný a stabilný

Aplikácie

Hlavné aplikácie sú

• Testovanie výkonu spaľovacieho motora
• Používa sa v malom silovom motore
• Časti automobilových prevodoviek
• Plynové turbíny
• Vodné turbíny

Preto sme videli pracovné princípy dynamometrov, ktoré majú kompaktný a univerzálny charakter. Musí sa myslieť na to, ako možno dosiahnuť prevádzkové vlastnosti vírivého prúdu dynamometer až po úroveň bežných mechanických dynamometrov?