涡流测功机在耐久性测试中的应用及基本形态

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：与直流测功机相比，涡流测功机因构造比较简单，价格较便宜，因此多使用在耐久性测试中。图3-33 电力测功机接线图图3-34 涡流测功机图3-34所示为涡流测功机的基本形态。

发动机的净输出功率（制动功、轴功）如在式（3.13b）中所显示的，如果已知轴转矩T_e和转速n就可以计算得出。测功机是在发动机转速一定的条件下，检测发动机的负荷即转矩，以此计算出输出功率的装置。

测功机的类型很多，有以电力方式吸收负荷的电力测功机、利用水的搅拌阻力的水力测功机等，目前主要使用精密度较高的直流测功机、涡流测功机，以及集直流和涡流优点为一体的交流测功机。

1.直流测功机

直流测功机为集直流发电机和电动机为一体的结构，具备了既能吸收发动机的输出功率，又能强制驱动发动机的特性。相反，涡流测功机没有驱动功能，只能单纯地吸收发动机的输出功率。直流测功机比涡流测功机具备更为精密的控制特性，因此多使用在性能测试中。与直流测功机相比，涡流测功机因构造比较简单，价格较便宜，因此多使用在耐久性测试中。近来，随着涡流测功机的控制技术发展，已经能执行精密控制，因此也开始使用在性能测试中。

测量原理：当发动机运转时，带动发电机的电枢旋转，发电机产生与发动机输出功率相对应的电能，同时发电机壳体（铁心）受到与发动机输出功率相对应并与转子（电枢）旋转方向相同的转矩，把此转矩通过安装在发电机壳体上的盘和秤进行测量，以换算出输出功率。如图3-33所示，负荷和转速是通过改变转子电路上的起动电阻R_A进行粗调整，再通过调整磁场电阻R_F进行细调整的。

2.涡流测功机

涡流测功机与直流测功机不同，仅具备吸收能量的功能，不具备驱动功能。涡流测功机的测量原理与直流测功机基本相同，涡流测功机根据能量的吸收方式不同，可分为多种类。

图3-33 电力测功机接线图(https://www.chuimin.cn)

图3-34 涡流测功机

图3-34所示为涡流测功机的基本形态。转矩测量原理为，在壳体上固定的环状励磁线圈的作用下形成点线箭头方向的磁路，由于内部齿轮形状的转子旋转并切断磁路，磁密值发生周期性发生变化，在涡流环上产生电动势，因此涡流流动，并在此涡流的作用下产生制动力矩。此时，制动力矩转换为热能，并通过在壳体内部流动的冷却液进行散热。涡流测功机虽不能用作电动机，但能以较低的电流控制转矩（制动力）。

3.发动机动力测量方法

直流测功机通过控制磁通和电流（或电压），涡流测功机通过控制磁通来控制转速和转矩。在测功机上配套有转速调节器和转矩调节器，但这两种调节器不能同时使用，仅能选择使用其中一个。因此，用测功机仅能控制转速或者转矩中的一个，剩余部分由发动机进行控制。

测功机利用电力控制转速或者转矩，发动机利用节气门的调节控制转速或者转矩。从控制特性方面来说，测功机的控制比利用发动机节气门的控制更为精密和稳定。

通常，测量发动机动力时，测功机控制发动机的转速，发动机通过节气门控制转矩。此时，测功机控制发动机始终保持在一定的转速（与发动机的转矩无关）。利用电位器控制节气门的开度。即，利用电位器控制节气门的角度在符合基准电压的位置。比起手动调节节气门的方法，这种电控调节方法具有节气门开度调节准确和稳定的特性。当节气门开度变化时，发动机的进气量也同时发生变化，因此发动机的输出转矩也随之发生变化。所有发动机运行条件的变化（空燃比、点火时刻、喷射时刻等）都以转矩的变化来表现。在节气门全开（WOT）运行和部分负荷运行等所有测试中均采用此方法。

涡流测功机在耐久性测试中的应用及基本形态

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