DW系列盤式電渦流測功機,是在DWZ系列盤式電渦流制動器機體上加上測量扭矩和轉速的裝置的測功機,主要用來測量動力機械特性的試驗儀器,尤其用在中小功率和微小功率的動力加載測試中。
DW電渦流測功機適用于中、小型功率電機、汽車、內燃機、燃氣輪機、水輪機、工程機械、林業、礦山、石油鉆采等機械的性能試驗等等,用處可謂廣泛。
并且當DW電渦流測功機的感應盤旋轉時,氣隙磁密隨之發生周期性變化,感應出渦流,由于“渦流”和磁場的耦合作用。
在轉子上產生制動力矩,而在電樞體上則產生與拖動力矩相同的轉矩,并經裝在電樞體上的力傳感器檢測出來,從而達到測試扭矩的目的。 在轉速測量上,采用非接觸式的磁電式轉速傳感器,將轉速信號轉換成電信號輸出。
DW系列電渦流測功機主要技術指標:
電渦流制動器/測功機
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額定吸收功率
(kW)
|
額定扭矩
(N.m)
|
額定轉速
(rpm)
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最高轉速
(rpm)
|
轉動慣量
(kgm²)
|
最大激磁電壓
(VDC)
|
最大激磁電流
(ADC)
|
冷卻水壓
(MPa)
|
冷卻水流量
(L/min)
|
DWZ/DW-0.75
|
0.75
|
5
|
2000-2600
|
16000
|
0.002
|
80
|
3
|
0.1~0.3
|
1
|
DWZ/DW-3
|
3
|
10
|
2000-2600
|
14000
|
0.003
|
80
|
3
|
0.1~0.3
|
2
|
DWZ/DW-6
|
6
|
25
|
2000-2600
|
14000
|
0.003
|
80
|
3
|
0.1~0.3
|
3
|
DWZ/DW-10
|
10
|
50
|
2000-2600
|
13000
|
0.01
|
80
|
3
|
0.1~0.3
|
4.5
|
DWZ/DW-16
|
16
|
70
|
2000-2600
|
13000
|
0.02
|
80
|
3.5
|
0.1~0.3
|
6.5
|
DWZ/DW-25
|
25
|
120
|
2000-2600
|
11000
|
0.05
|
80
|
3.5
|
0.1~0.3
|
15
|
DWZ/DW-40
|
40
|
160
|
2000-2600
|
10000
|
0.1
|
90
|
4
|
0.1~0.3
|
25
|
DWZ/DW-63
|
63
|
250
|
2000-2600
|
9000
|
0.18
|
90
|
4
|
0.1~0.3
|
45
|
DWZ/DW-100
|
100
|
400
|
2000-2600
|
8500
|
0.32
|
120
|
4
|
0.1~0.3
|
60
|
DWZ/DW-160
|
160
|
600
|
2000-2600
|
8000
|
0.52
|
120
|
5
|
0.1~0.3
|
100
|
DWZ/DW-250
|
250
|
1100
|
2000-2600
|
7000
|
1.8
|
150
|
5
|
0.2~0.4
|
180
|
DWZ/DW-300
|
300
|
1600
|
2000-2600
|
6000
|
2.7
|
150
|
5
|
0.2~0.4
|
210
|
DWZ/DW-400
|
400
|
2200
|
2000-2600
|
5000
|
3.6
|
180
|
10
|
0.2~0.4
|
300
|
DWZ/DW-630
|
630
|
3600
|
2000-2600
|
5000
|
5.3
|
180
|
10
|
0.2~0.4
|
450
|
電渦流測功器是在原西德電渦流測功器的基礎上改進提高的新產品。該系列電渦流測功器共有16個規格,其測量功率范圍從5kW至1000kW,制動扭矩從12Nm至4000Nm。該系列測功器可適用于額定功率為1.0kW至800kW動力機(汽油機,柴油機,渦輪機,電動機,液壓馬達等)的性能試驗;亦可用于其他動力機械作為可控模擬負載。與數字測量控制系統配套,具有優異的測量和控制性能。
■特點
●結構簡單,維護方便。
●轉速范圍寬。
●負荷控制容易。
●工作穩定性好。
●高精度及高可靠性
●必須配置控制儀器,實現PID自動控制。
延伸閱讀:
電渦流測功機具有大負荷、小慣量、高轉動速率、高可靠性、高精度等級等優點,能夠滿足發動機及整車的耐久試驗、性能試驗和開發試驗,因此常用于發動機試驗臺架,對發動機進行瞬態運行評估電渦流測功機的工作原理是將發動機等試驗設備輸出的機械能通過電磁效應轉換為熱能,產生的熱量通過流經測功機的冷卻液冷卻.學者們根據具體工程實際,對測功機冷卻系統進行設計研究.目前常用的冷卻方式為開環水路冷卻,冷卻水一部分給發動機冷卻,一部分給測功機冷卻,也有使用電制冷機進行冷卻的采用循環水對 CW160電渦流測功機、GW63電渦流測功機和內燃機同時進行冷卻,節約了使用費用對測功機循環供水系統進行設計,滿足試車技術要求為混合汽車動力總成臺架試驗設計了一種新型冷卻系統,可以同時對發動機和測功機進行冷卻,可滿足各自溫度及流量需求,將原先的開環水路冷卻改為閉環水路冷卻,達到提升測功機冷卻效能的目的,但該冷卻系統仍接有外部冷凍水回路.
為解決上述研究中同時滿足發動機和測功機冷卻要求而使冷卻系統復雜化的問題及上冷卻系統外接造成的浪費現象,并滿足發動機測功實驗臺的正常運行,本文針對電渦流測功機水冷卻系統的散熱及儲水要求,進行熱力學分析,設計了一套適用于 GW100B電渦流測功機的水冷卻系統,并利用 Matlab/Simulink對電渦流測功機水冷卻系統仿真建模,驗證其合理性.
GW100B電渦流測功機介紹
研究對象為發動機測功試驗臺用 GW100B電渦流測功機,如圖1(a)所示.發動機測功試驗臺使用桑塔納2000車用 AJR型發動機.發動機測功試驗臺所用發動機和電渦流測功機的技術參數見表1.
GW100B電渦流測功機結構見圖1(b),根據其工作要求,設計了一套外接閉環水冷系統,使冷卻水溫度保持在試驗溫度要求范圍內,保證試驗順利完成
電渦流測功機水冷卻系統原理及組成電渦流測功機的水冷卻系統是保障其正常工作的關鍵,水冷卻系統為強制循環水冷系統,即通過水泵給冷卻水增壓,使冷卻水在電渦流測功機中強制循環流動.如圖2所示,電渦流測功機水冷卻系統由水泵、水箱、測功機水套、散熱風扇及其他配套設施組成.冷卻水的循環路徑為:在水泵的作用下,冷卻水進入測功機水套,在吸收測功機生熱后流經散熱水箱,冷卻水向散熱水箱 周 圍 的 空 氣 中 散 熱 而 降溫,最后冷卻水從散熱水箱的出水管返回水泵,如此循環往復.
3.3 其他部件的設計
散熱風扇用于加速冷卻水冷卻,風扇風量越大,單位時間內空氣吸熱越多.由于軸流風扇結構緊湊,安裝方便,故采用軸流風扇給水箱加速散熱.
水冷卻系統中的水管連接電渦流測功機水套、水泵和水箱,保證冷卻系統的正常運行,確保電渦流測功機的正常使用.
本文選取的部件及相應參數皆以保證系統正常運行為原則,在電渦流測功機水冷卻系統的設計中具有廣泛的應用價值.
4 電渦流測功機水冷卻系統建模及仿真分析
針對發動機測功機試驗臺用 GW100B電渦流測功機水冷卻系統,在 Matlab/Simulink中對其建模,可以開展電渦流測功機水冷卻系統的熱流量分析.圖5(a)中冷卻水溫度、冷卻水側及空氣側傳熱系數、內外側熱阻等選用表4中參數,通過仿真模型中的scope模塊得到設計的電渦流測功機水冷卻系統可冷卻熱流量為76.075KW,大于發動機額定功率,滿足散熱需求.
測功機冷卻系吸熱理論上等于發動機做功,取發動機 Pe=74KW,通過式(3)可得電渦流測功機所需冷卻水體積與散熱溫差、工作時間的關系電渦流測功機工作時間由0s至3600s,散熱溫差由0℃至35℃,可見工作時間越長所需冷卻水體積越多,溫差越大所需冷卻水體積越少.
表5為溫差、工作時間具體數值對應的冷卻水體積和散熱面積值,當冷卻水溫差為35℃時,發動機以額定功率工作3600s產生的熱量需要至少1.81m3 的冷卻水體積及46.2m2 的水箱散熱面積.設計的電渦流測功機水冷卻系統水箱總散熱面積為48m2,總體積為16m3,滿足工作要求,驗證了設計的合理性.
現實中發動機測功試驗臺連續工作遠低于3600s,且由于機械損失,發動機做功生熱一部分散入空第2期 侯振煜等 基于Simulink的電渦流測功機水冷卻系統設計與仿真 131氣中,因此設計的電渦流測功機水冷卻系統滿足使用需求.
結論
本文設計了一套用于發動機測功試驗臺用 GW100B電渦流測功機的水冷卻系統,達到了電渦流測功機的使用要求.通過建立電渦流測功機水冷卻系統模型,對其分析研究,得到如下結論:
(1)采用循環冷卻水對電渦流測功機進行冷卻,只考慮電渦流測功機的冷卻需求,而不用考慮發動機的冷卻需求,避免了系統的復雜性,且冷卻方式經濟,系統設計簡潔.
(2)根據熱力學原理,在 Matlab/Simulink中對設計的電渦流測功機水冷卻系統建模,得出電渦流測功機工作3600s所需冷卻水量為1.81m3,所需散熱面積為46.2m2.設計的水冷卻系統水箱儲水量為16m3,散熱面積為48m2,滿足了電渦測功機的冷卻需求,驗證了設計的合理性,為電渦流測功機水冷卻系統的研究提供了理論依據.
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