第九章有效功率和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)距的測(cè)量

第九章有效功率和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)距的測(cè)量第1頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容有效功率的計(jì)算測(cè)功器的原理與類(lèi)型測(cè)功器的選用原則及測(cè)量誤差轉(zhuǎn)矩的測(cè)量（轉(zhuǎn)矩儀）轉(zhuǎn)速的測(cè)量第2頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.1內(nèi)燃機(jī)的有效功率一、功率和轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的關(guān)系功率和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩是表征發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的重要指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪對(duì)外輸出的功率稱(chēng)為有效功率，用Pe表示，單位為kW發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為有效轉(zhuǎn)矩，用Te表示，單位為N·m第3頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)燃機(jī)飛輪端帶負(fù)載達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。將飛輪受力簡(jiǎn)化為邊緣受到負(fù)載的抵抗力F。此時(shí)轉(zhuǎn)速為n，相應(yīng)的曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度為ω。則輸出功率：而：將2帶入1，得到：123圖3.1飛輪受力示意圖第4頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將3的單位化成kW則有：簡(jiǎn)化上式則有：這個(gè)公式就是我們測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)有效功率的根本依據(jù)。Pe——內(nèi)燃機(jī)有效功率(kW)Te——內(nèi)燃機(jī)有效轉(zhuǎn)矩(N.m)N——內(nèi)燃機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)第5頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有效功率的測(cè)量是間接測(cè)量，得到有效功率的前提是測(cè)量到轉(zhuǎn)矩Te和轉(zhuǎn)速n。轉(zhuǎn)速的測(cè)量常見(jiàn)的測(cè)量方法是使用各種轉(zhuǎn)速傳感器，如：磁電轉(zhuǎn)速傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器和霍爾轉(zhuǎn)速傳感器等等。Te的測(cè)量是如何實(shí)現(xiàn)的呢？在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中，通常是使用測(cè)功器來(lái)測(cè)量Te。第6頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2測(cè)功器的工作原理和類(lèi)型一、測(cè)功器的目的根據(jù)有效功率的公式：測(cè)功器的目的就是要準(zhǔn)確測(cè)量到Te和n的值。第7頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、測(cè)功器的基本工作原理和類(lèi)型1.基本工作原理內(nèi)燃機(jī)不帶負(fù)載情況下是沒(méi)有功率而言的（飛輪其實(shí)是內(nèi)燃機(jī)自身帶的負(fù)載）。對(duì)外做功輸出轉(zhuǎn)矩必須要帶載。因此測(cè)量轉(zhuǎn)矩Te就要人為的給內(nèi)燃機(jī)加上一個(gè)負(fù)載，而測(cè)功器就起到這個(gè)負(fù)載的作用。而通常情況下，測(cè)功器的負(fù)載量是可以調(diào)節(jié)的，這樣就可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)在不同工況下有效功率的測(cè)量?；驹恚焊鶕?jù)測(cè)功器作用力矩與測(cè)功器反作用力大小相等、方向相反的原理來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)矩的第8頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.結(jié)構(gòu)組成測(cè)功器一般由制動(dòng)器、測(cè)力機(jī)構(gòu)和測(cè)速裝置等幾部分組成。通常測(cè)速裝置也可以獨(dú)立出去，而稱(chēng)測(cè)速裝置以外的部分為測(cè)功器。制動(dòng)器——調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)載，并把從內(nèi)燃機(jī)輸出軸輸出的功率轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能或電能。測(cè)力機(jī)構(gòu)——用來(lái)測(cè)量Te測(cè)速機(jī)構(gòu)——用來(lái)測(cè)量n第9頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了適應(yīng)測(cè)力機(jī)構(gòu)的讀數(shù)方便，公式通常被寫(xiě)成：如果把L設(shè)計(jì)成為L(zhǎng)=0.9550m，則K=10000，上式大大簡(jiǎn)化。F–測(cè)力機(jī)構(gòu)的讀數(shù)NL–測(cè)力機(jī)構(gòu)的臂長(zhǎng)mK–測(cè)功器常數(shù)第10頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.測(cè)功器的分類(lèi)測(cè)功器是按照制動(dòng)器的工作原理進(jìn)行分類(lèi)的。機(jī)械測(cè)功器-輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為機(jī)械摩擦產(chǎn)生的制動(dòng)力矩氣力測(cè)功器-輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為螺旋槳或葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的制動(dòng)力矩水力測(cè)功器-輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為以水為工作介質(zhì)的制動(dòng)力矩電力測(cè)功器–輸出功轉(zhuǎn)化為電磁力制動(dòng)力矩

不常用或淘汰

常用第11頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.測(cè)功器應(yīng)滿(mǎn)足的要求(1)在內(nèi)燃機(jī)全部轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍內(nèi)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)(2)能平順而又精細(xì)的調(diào)節(jié)負(fù)載(3)能足夠準(zhǔn)確的測(cè)量負(fù)載(4)操作簡(jiǎn)單，安全可靠第12頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、機(jī)械測(cè)功器（了解）1.工作原理利用機(jī)械摩擦曲軸–制動(dòng)鼓/輪–閘片或皮帶–旋臂裝置–測(cè)力裝置2.固有特性和工作范圍固有特性：測(cè)功器在某一調(diào)節(jié)位置下，測(cè)功器轉(zhuǎn)速與其吸收轉(zhuǎn)矩或吸收功率之間的關(guān)系。Temax、Pemax、nmax由于工作范圍小，測(cè)量精度低，摩擦系數(shù)不能保持恒定，工作不穩(wěn)定?！苌偈褂玫?3頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、水力測(cè)功器（應(yīng)該掌握）1.工作原理和結(jié)構(gòu)利用水為工作介質(zhì)水力測(cè)功器由主機(jī)部分、測(cè)力機(jī)構(gòu)、測(cè)速機(jī)構(gòu)、進(jìn)水管件、水門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、校正裝置等部件組成曲軸–轉(zhuǎn)子–水–外殼–旋臂–測(cè)力裝置根據(jù)轉(zhuǎn)子–水–外殼的作用方式可分為：圓盤(pán)式、葉輪式、渦流式和銷(xiāo)釘式結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)區(qū)別）i.渦流式/凹坑式（例如啟動(dòng)測(cè)功器廠YP系列水力測(cè)功器）其主結(jié)構(gòu)是由一架于滾動(dòng)軸承上可擺動(dòng)的外殼和架于主軸上的轉(zhuǎn)子組成。（動(dòng)力機(jī)械的輸出功率轉(zhuǎn)變成熱量消耗掉）第15頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.底座2.左右軸承座3.主軸部件4.聯(lián)軸節(jié)5.軸承壓板6.骨架油封7.軸套8、9.雙金屬軸套10.左右軸承外殼11.左右側(cè)殼12.螺塞13.轉(zhuǎn)子14.外殼15.封水圈16.測(cè)速齒輪17.轉(zhuǎn)速傳感器18.溢水管19.旋塞渦流式水力測(cè)功器第16頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力測(cè)功器工作時(shí)，水箱里的水進(jìn)入左右環(huán)形腔，流入渦流室，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)測(cè)功器主軸旋轉(zhuǎn)，水在渦流室內(nèi)作強(qiáng)烈的渦流運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生很大的動(dòng)能，作用于定子，而左右兩定子與外殼相聯(lián)。因此發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩通過(guò)水的作用，從轉(zhuǎn)子傳遞到擺動(dòng)的殼體上，在由力臂將力作用與拉壓力傳感器。水門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由出水管組件、蝶形排水閥、電控執(zhí)行器及同步步形帶等見(jiàn)組成，可以由控制系統(tǒng)通過(guò)執(zhí)行器對(duì)蝶形閥開(kāi)度大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以改變排水量測(cè)力機(jī)構(gòu)采用拉壓力傳感器，轉(zhuǎn)速測(cè)量采用非接觸型轉(zhuǎn)速傳感器，傳感器將受力和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，即可顯示出轉(zhuǎn)速、扭矩、功率等測(cè)定值。第18頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子、定子均采用不銹鋼材料，凹坑式結(jié)構(gòu)。采用無(wú)接觸密封技術(shù)。通過(guò)控制排水蝶閥來(lái)改變內(nèi)腔工作壓力，從而改變吸收負(fù)載?？焖夙憫?yīng)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)改變排水閥的開(kāi)度，內(nèi)腔工作壓力瞬間變化，通過(guò)電子控制儀器的自動(dòng)閉環(huán)控制，可方便、迅速地穩(wěn)定到所需要的負(fù)荷值。從一個(gè)工況到另一個(gè)工況的過(guò)渡時(shí)間為4秒。體積小、安裝容易、維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)。適用范圍廣，功率型譜全。最小功率檔為1～20kW，最大檔可測(cè)試10000kW（國(guó)內(nèi)引進(jìn)的最大測(cè)試功率為35000kW）。測(cè)試精度高，工作穩(wěn)定可靠。第19頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ii.銷(xiāo)釘式/柱銷(xiāo)式（D系列水力測(cè)功器）主體為銷(xiāo)釘式結(jié)構(gòu)。其工作原理是通過(guò)轉(zhuǎn)子、定子上的多個(gè)銷(xiāo)釘攪拌水產(chǎn)生阻力，傳遞給外殼，通過(guò)機(jī)械式磅稱(chēng)測(cè)力機(jī)構(gòu)或拉壓力傳感器，負(fù)荷表指示負(fù)荷值（或扭矩值），轉(zhuǎn)速由電子轉(zhuǎn)速表顯示。測(cè)功器的工況是通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)水量來(lái)改變的。進(jìn)水的多少?zèng)Q定內(nèi)腔水環(huán)厚薄和相應(yīng)測(cè)量負(fù)荷值的大小。排水閥開(kāi)度大小可以調(diào)節(jié)出水溫度。因?yàn)閷?duì)于相同的測(cè)量功率，單位是間內(nèi)通過(guò)測(cè)功器的水量多，內(nèi)腔水溫低，反之則高。第20頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.主軸2.測(cè)速齒輪3.磁電轉(zhuǎn)速傳感器4.油嘴5.端蓋6.轉(zhuǎn)子螺栓7.轉(zhuǎn)子8.定子9.水斗10.側(cè)殼11.主軸承12.擺動(dòng)軸承13.軸承蓋14.定子螺栓圖3.3銷(xiāo)釘式水力測(cè)功器第21頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)方便。純機(jī)械式，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求不高。指針指示負(fù)荷值，精度相對(duì)YP系列水力測(cè)功器及DW系列電渦流測(cè)功器的精度要差些。測(cè)功器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間采用彈性聯(lián)接。第22頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.固有特性和工作范圍水力測(cè)功器的簡(jiǎn)圖第23頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)轉(zhuǎn)子圓盤(pán)外半徑為R0，測(cè)功器不工作時(shí)放水的內(nèi)半徑為Ri，工作時(shí)水被攪動(dòng)起來(lái)，由于離心力的作用形成一個(gè)圓環(huán)，則水環(huán)厚度為R0-Ri在距離圓盤(pán)中心為R處，選擇一個(gè)無(wú)限小環(huán)形水層面積為dF設(shè)摩擦阻力系數(shù)為Φ，半徑為R處圓周速度為V，由于水和圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)不是同步，用K來(lái)修正相對(duì)速度。圖3.4水層厚度示意圖第24頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月則圓盤(pán)兩側(cè)與水摩擦?xí)r對(duì)微小圓環(huán)與水的摩擦扭矩dTi的關(guān)系式：其中：第25頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將上式在Ri到R0范圍內(nèi)積分，得到：由上式可見(jiàn)，制動(dòng)力矩Ti與系數(shù)μ成正比，與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，與圓環(huán)外內(nèi)半徑的5次方差成正比。當(dāng)摩擦系數(shù)μ不變時(shí)，則：而功率的關(guān)系則有：第26頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特性曲線和工作范圍圖3.5水力測(cè)功器扭矩\功率特性曲線圖第27頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線段A為測(cè)功機(jī)在最大負(fù)荷位置（最大水層位置）時(shí)的性能曲線（固有特性），虛線為其他調(diào)節(jié)位置下（水層厚度減小）的性能曲線；線段B相當(dāng)于測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)子和軸允許的最大轉(zhuǎn)矩下的強(qiáng)度限制線；線段C為測(cè)功機(jī)出水溫度達(dá)到最大允許值的功率限制線，即測(cè)功機(jī)能測(cè)量的最大功率；線段D為受離心力或軸承允許轉(zhuǎn)速所限制的最高轉(zhuǎn)速限制線；線段E相當(dāng)于測(cè)功機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)能測(cè)量最小轉(zhuǎn)矩和功率特性，此時(shí)制動(dòng)器內(nèi)腔的水完全放凈，其阻力矩由轉(zhuǎn)子與空氣之間的摩擦以及軸承的摩擦所產(chǎn)生的。第28頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水力測(cè)功器與內(nèi)燃機(jī)特性曲線的匹配圖3.7水力測(cè)功器與內(nèi)燃機(jī)特性曲線的匹配圖從圖中可以看出，該測(cè)功器不適合用于內(nèi)燃機(jī)1，適合用于內(nèi)燃機(jī)2在3000r/min以上的工況，適合用于內(nèi)燃機(jī)3全部工況。第29頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、電力測(cè)功器基本工作原理：電力測(cè)功器的工作原理與電機(jī)基本相同，其轉(zhuǎn)子和定子都是以磁通作為傳遞媒介進(jìn)行工作的，轉(zhuǎn)子和定子之間的作用力和反作用力大小相等、方向相反，所以只要將其定子做成能繞其軸線自由擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)，即可測(cè)定其轉(zhuǎn)子的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即定子的反力矩。分類(lèi)：直流電力測(cè)功器、交流電力測(cè)功器和電渦流測(cè)功器第30頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）直流電力測(cè)功器1.工作原理內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，電機(jī)的電樞繞組切割定子繞組產(chǎn)生的磁力線，在轉(zhuǎn)子電樞中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電樞回路中有感應(yīng)電流通過(guò)時(shí)，便在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而產(chǎn)一個(gè)與轉(zhuǎn)向相反的制動(dòng)力矩，電機(jī)做發(fā)電機(jī)來(lái)運(yùn)行，以達(dá)到用來(lái)測(cè)功的目的當(dāng)電樞回路有電流通過(guò)時(shí)，在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)向相同的驅(qū)動(dòng)力矩，電機(jī)當(dāng)作電動(dòng)機(jī)來(lái)運(yùn)行，用來(lái)倒拖內(nèi)燃機(jī)，用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功。第31頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月K1——電機(jī)電勢(shì)系數(shù)Φ

——定子激磁繞組的磁通量n——轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(r/min)設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則根據(jù)法拉第電磁定律有：第32頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如果電機(jī)作為發(fā)電機(jī)被內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，由電磁力產(chǎn)生的制動(dòng)力矩（發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩）Tt與定子磁場(chǎng)強(qiáng)度及電樞電流成正比，即：電樞回路中串聯(lián)負(fù)載電阻R,忽略電樞電阻，I=E/R可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)所吸收的功率與Φ2及n2成正比，與負(fù)載R成反比，改變?nèi)齻€(gè)參數(shù)的任何一個(gè)都可以改變吸收的扭矩與功率值。K2,K3為比例系數(shù)第33頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.常用直流電力測(cè)功器最簡(jiǎn)單的直流電力測(cè)功器就是由內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)普通直流發(fā)電機(jī)，得到有效功率的以下關(guān)系式：發(fā)電機(jī)的效率包含工作時(shí)的銅損失、鐵損失、摩擦損失和風(fēng)扇損失等，所以η是一個(gè)隨工況變化的值。所以這種簡(jiǎn)單直流發(fā)電機(jī)的方法很難精確測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)有效功率。Pe——內(nèi)燃機(jī)有效功率kWU——發(fā)電機(jī)電壓VI——發(fā)電機(jī)輸出電流Aη

——發(fā)電機(jī)效率第34頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第35頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線段A為最大電流線，此時(shí)對(duì)應(yīng)最大的勵(lì)磁電流和和最小的負(fù)荷電阻，即為負(fù)荷調(diào)節(jié)置于最大位置時(shí)的固有特性；A1,A2為負(fù)荷調(diào)節(jié)處于中間某一適當(dāng)位置時(shí)的固有特性；線段B為最大轉(zhuǎn)矩線，受電樞的機(jī)械強(qiáng)度所限；線段C為最大功率線，受電機(jī)散熱條件所限；線段D為最高轉(zhuǎn)速限制線，受旋轉(zhuǎn)部分所能承受的最大離心力負(fù)荷所限；線段E為最小吸收轉(zhuǎn)矩和功率線，此時(shí)無(wú)勵(lì)磁電流通過(guò)，但仍存在軸承及空氣阻力，因而在E線之下存在不能測(cè)定區(qū)。第37頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）交流電力測(cè)功器（簡(jiǎn)單了解）1.三項(xiàng)同步電機(jī)測(cè)功器2.繞線式異步電機(jī)測(cè)功器3.無(wú)換向器電機(jī)測(cè)功器第38頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）電渦流測(cè)功器（掌握）1.結(jié)構(gòu)定子：勵(lì)磁線圈和渦流環(huán)轉(zhuǎn)子：由帶齒輪凹凸形的感應(yīng)子和轉(zhuǎn)軸組成測(cè)力機(jī)構(gòu)：拉壓傳感器第39頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第40頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.工作原理當(dāng)激磁繞組通以直流電流時(shí)，由感應(yīng)子、空氣隙、渦流環(huán)、定子磁軛等形成的閉合磁路中產(chǎn)生靜止磁通。因感應(yīng)子的外圓制成齒狀凹凸，在齒頂處的空氣隙很小，其磁通密度大，齒槽處的空氣隙大，其磁通密度小。當(dāng)感應(yīng)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，渦流環(huán)相應(yīng)部位的磁通密度不斷增減變化。由電磁感應(yīng)定律可知，此時(shí)在渦流環(huán)的表面將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)而形成渦電流，力圖阻止磁通的變化，從而產(chǎn)生對(duì)感應(yīng)子的制動(dòng)作用。第41頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.電渦流測(cè)功器的固有特性和控制方式圖3.9等激磁電流特性圖（固有特性）第42頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)轉(zhuǎn)子在低轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)制動(dòng)力矩隨激磁電流和轉(zhuǎn)速的增加而迅速增大，但當(dāng)激磁電流一定時(shí)，在某一轉(zhuǎn)速附近的扭矩幾乎飽和了，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)這一轉(zhuǎn)速而進(jìn)一步提高時(shí)，扭矩幾乎不再增加。而當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，扭矩隨激磁電流的增大而增大，只有當(dāng)激磁電流增大到使此路的磁通發(fā)生飽和時(shí)扭矩則不再增加，因此，接近等扭矩特性的范圍很寬。另外兩種特性曲線（等轉(zhuǎn)速特性、增壓控制特性）第43頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月控制方式圖3.10手動(dòng)控制E–內(nèi)燃機(jī)EDy–電渦流測(cè)功器RE–激磁調(diào)節(jié)電阻TD–轉(zhuǎn)速傳感器AD–電流傳感器圖3.11自動(dòng)控制第44頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、其它類(lèi)型測(cè)功器（了解）1.慣性無(wú)外載測(cè)功器僅以?xún)?nèi)燃機(jī)自身運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為負(fù)載，無(wú)需施加外部載荷，發(fā)動(dòng)機(jī)也不必從動(dòng)力裝置上拆卸，即可測(cè)功。測(cè)功原理當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)物體處在加速狀態(tài)時(shí)，所產(chǎn)生的慣性扭矩為：Tt–物體的慣性扭矩N.mI–物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg.m2ω–物體的角速度rad/s第45頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)靜法，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在無(wú)負(fù)載情況下，有效扭矩Te必然與慣性扭矩Tt相平衡，Te=Tt?？梢?jiàn)如果內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量已知，若能測(cè)得標(biāo)定轉(zhuǎn)速附近的角速度，就可以求出內(nèi)燃機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)的有效扭矩。然后再計(jì)算有效功率。加速度的測(cè)定有一定的難度，平均加速扭矩法成功地解決這一問(wèn)題。所謂平均加速扭矩，定義為：實(shí)際測(cè)量中，根據(jù)工況的差異需要經(jīng)過(guò)修正能夠測(cè)定內(nèi)燃機(jī)標(biāo)定工況的有效功率。Tt–平均加速扭矩N.mt1,t2–曲軸轉(zhuǎn)一圈的起止時(shí)間sΦ–角位移rad/s第46頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3測(cè)功器的使用技術(shù)一、測(cè)功器的選型必須保證使實(shí)驗(yàn)內(nèi)燃機(jī)的外特性全部落在所選測(cè)功器工作范圍內(nèi)，在測(cè)量低速大扭矩內(nèi)燃機(jī)時(shí)，測(cè)功器應(yīng)具有良好的低速制動(dòng)特性，其固有特性曲線以陡直走向?yàn)楹?。測(cè)功器測(cè)量精度應(yīng)能滿(mǎn)足測(cè)量的要求，在可以滿(mǎn)足上條要求的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用滿(mǎn)量程標(biāo)定值最小的測(cè)功器，或者使內(nèi)燃機(jī)的最大功率與測(cè)功器的最大吸收功率之比為3:4，以獲得較好的測(cè)量準(zhǔn)確度。測(cè)功器響應(yīng)速度快。通常，測(cè)功器外形尺寸小的，其轉(zhuǎn)子部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也小，則響應(yīng)速度也快。測(cè)功器的測(cè)力機(jī)構(gòu)以及其選用的傳感器的動(dòng)態(tài)特性要好，動(dòng)態(tài)誤差要小，能迅速反映內(nèi)燃機(jī)的特性。第47頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、測(cè)量誤差的來(lái)源和消除1.風(fēng)阻引起的誤差2.定子擺動(dòng)引起的誤差3.水管、導(dǎo)線引起的誤差4.測(cè)功器主軸不水平和外殼不平衡引起的誤差5.測(cè)力機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系失真和裝配不當(dāng)引起的誤差第48頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4扭矩儀一、應(yīng)用范圍內(nèi)燃機(jī)作為船舶用主機(jī)需要進(jìn)行有效功率的測(cè)定時(shí)，由于功率巨大而遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出測(cè)功器的工作范圍，以上所講述的測(cè)功器是無(wú)法完成?；蛘吲c齒輪箱、發(fā)電機(jī)、水泵等設(shè)備儀器工作，需要測(cè)定它們各自的效率時(shí)。扭矩儀可以完成上述兩種測(cè)量。第49頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、工作原理扭矩儀的作用原理是通過(guò)測(cè)量軸、特制的聯(lián)軸節(jié)或?qū)嶋H的傳動(dòng)軸等傳遞扭矩的部件，在扭矩的作用下所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形來(lái)測(cè)量扭矩的。當(dāng)一圓軸在扭矩Tt作用下，相距L(基長(zhǎng))的兩個(gè)截面所產(chǎn)生的相對(duì)扭角φ由下式?jīng)Q定：圖3.12扭矩儀工作原理示意圖G–軸材料的剪切彈性模量(Pa)Ip–軸截面的極慣性矩(m4)L-被測(cè)扭轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度(m)Tt-轉(zhuǎn)矩(N.m)第50頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了簡(jiǎn)化扭矩儀