電力測功機

01直流測功機原理

　　由直流電機、測力計和測速發(fā)電機組合而成。直流電機的定子由獨立的軸承座支承，它可以在某一角度范圍內(nèi)自由擺動。機殼上帶有測力臂，它與測力計配合，可以檢測定子所受到的轉(zhuǎn)矩。

　　根據(jù)直流電機原理，電機的電磁轉(zhuǎn)矩同時施加于定子和轉(zhuǎn)子。定子所受到的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子所受到的轉(zhuǎn)矩大小相等，方向相反，所以轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩可以由定子上量測。運行中軸承、電刷和風(fēng)致摩擦等引起的機械轉(zhuǎn)矩，會使定子和轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)矩不完全相等，這給測量所帶來的誤差需要加以考慮。

　　直流測功機可作為直流發(fā)電機運行，作為被測動力機械的負載，以測量被測機械的軸上輸出轉(zhuǎn)矩；也可以作直流電動機運行，拖動其他機械，以測量其軸上輸入轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩與測速發(fā)電機測得的轉(zhuǎn)速之積即軸功率，這就是測功機一名的由來。

02交流測功機原理

　　通常由一臺三相交流換向器電動機和測力計、測速發(fā)電機組合而成。它的測功原理與直流測功機相同。

　　交流電力測功機還有一個最大的優(yōu)點是能源回饋功能，它可以將被測機械發(fā)出的能量以電能的型式回饋給電網(wǎng)，供其他設(shè)備使用，而不是將能量轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉，從這一點來說，交流測功機在建成后使用經(jīng)濟性是其他測功機無法比擬的，因為節(jié)約了能源，也就等于產(chǎn)生了經(jīng)濟效益。

電力測功機典型應(yīng)用系統(tǒng)

　　總體而言，概括起來電力測功機工作原理就是：電力測功機采用交流變頻回饋加載，加載能量通過交流負載發(fā)電機回饋電網(wǎng)，扭矩、轉(zhuǎn)速通過扭矩傳感器直接測量，電量綜合測量儀表檢測電流、電壓、頻率、功率因數(shù)等，計算機自動檢測、顯示并完成數(shù)據(jù)處理、報表及各種曲線。利用電機測量各種動力機械軸上輸出的轉(zhuǎn)矩，并結(jié)合轉(zhuǎn)速以確定設(shè)備的功率。因為被測量的動力機械可能有不同轉(zhuǎn)速，所以用作電力測功機的電機必須是可以平滑調(diào)速的電機。

01節(jié)能

　　水力、電渦流是將動力機械設(shè)備發(fā)出的機械能轉(zhuǎn)換為水的熱能以達到測功的目的，雖然水在經(jīng)過水循環(huán)后可以重復(fù)利用，但是熱能無法回收，只能白白浪費。電力測功機卻可以把產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能回饋到內(nèi)部電網(wǎng)，供其他電氣設(shè)備使用，其電能回饋效率可達92%以上，使節(jié)能的一種好選擇。

02高精度

　　電力測功機無論是直接轉(zhuǎn)矩還是矢量變頻控制方式都可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和扭矩的良好控制，配合高性能的扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的使用，可以保證測功器控制扭矩和轉(zhuǎn)速在±1到2之間。這樣的精度，滿足了我們對電機等驅(qū)動設(shè)備測試精確控制以及測量范圍較大的要求。

03高性能

　　電力測功機的加載特性在0到額定轉(zhuǎn)速時為恒轉(zhuǎn)速扭矩特性，在額定轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速時為恒功率特性，這滿足了驅(qū)動設(shè)備啟動和測試的動力要求。水力測功器僅能一個方向加載，電渦流測功器雖然可以兩個方向加載但是不能實現(xiàn)倒拖功能，而電力測功機可以雙向加載還可實現(xiàn)倒拖功能。

04高穩(wěn)定

　　作為測功器的電機技術(shù)極為成熟，其工作的穩(wěn)定性成為測功器運行的基礎(chǔ)，從使用過程來看，使用的穩(wěn)定性和可對比性相對于其他測功器有明顯的優(yōu)勢。

05可維護性

　　目前電機的技術(shù)相對成熟，相對維護時間較長，一般為5000到10000小時才需要維護一次。

　　電力測功機以往大都采用直流測功電機，這是因為直流電機的調(diào)速性能好，控制簡單。但直流電機由于換向器的影響，不能適用于高速運行，因此在轉(zhuǎn)速很高的情況下，往往采用機械減速裝置，使系統(tǒng)復(fù)雜且噪聲增大。

　　交流測功機是一種新型的機電一體化測功機，適合各種不同類型的電機性能測試。交流電力測功機由于不存在換向器問題，因而結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，且近幾年來隨著電機控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流傳動系統(tǒng)在動、靜態(tài)性能上得到了顯著提高，因此對于交流測功機的研究成為主流趨勢。

　　將現(xiàn)代交流測功機技術(shù)應(yīng)用于電機性能測試領(lǐng)域，可以充分發(fā)揮其優(yōu)異的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制特性，以及動態(tài)響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)靈活多樣、高效節(jié)能、可靠性高等特點；同時，可以設(shè)計出機械測功機無法實現(xiàn)的控制方案，如能量回饋、電封閉測試和多路并行測試等，并可使用計算機和虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)電動機測試系統(tǒng)的自動化和智能化。