Ein Wirbelstrom Dynamometer ist ein spezielles Gerät mit weniger Verlusten, hohem Wirkungsgrad und vielseitiger als das herkömmliche mechanische Dynamometer. Im Wirbelstromprüfstand sind die Verluste geringer, da kein physikalischer Kontakt zwischen Wicklungen und Erregung besteht. Aufgrund seiner geringen Größe und Kämmbarkeit hat es zahlreiche Anwendungen und wird selbst in einigen Fällen wie dem Testen der Leistung eines Verbrennungsmotors als Last verwendet. Dieser Artikel beschreibt eine Übersicht über einen Wirbelstromprüfstand.
Was ist der Wirbelstromprüfstand?
Ein Wirbelstromprüfstand ist eine elektromechanische Energieumwandlungsvorrichtung, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Es verwendet grundsätzlich das Faradaysche Gesetz von Elektromagnetische Induktion als sein Arbeitsprinzip. Ein Schema des Dynamometers ist unten gezeigt.
Konstruktion
Die konstruktiven Aspekte des Wirbelstromprüfstands sind in der obigen Abbildung dargestellt. Es besteht aus dem äußeren Rahmen als Stator, der auch als stationäres Element der Maschine bezeichnet wird. Der Stator besteht aus Wicklungen, die in Statorschlitzen angeordnet sind. Wenn die Statorwicklungen angeregt werden, wird in den Statorspulen ein Statormagnetfeld erzeugt. Bei Maschinen mit hoher Nennleistung sind 3-Phasen-Wicklungen in den Statorschlitzen angeordnet.
Die Statorwicklungen bestehen aus Kupfer. Der äußere Rahmen, d. H. Der Stator, besteht bei empfindlichen Anwendungen aus einem magnetischen Material wie Gusseisen oder Siliziumstahl. Das rotierende Element wird als Rotor bezeichnet, der unter den Statorspulen gehalten wird. Der Rotor ist so auf einer Welle angeordnet, dass er sich drehen kann. Rotorwicklungen sind auf den Rotorschlitzen angeordnet. Bei schweren Maschinen werden dreiphasige Rotorwicklungen verwendet, um auf Rotorschlitzen gehalten zu werden.
Der Rotor muss mit der Antriebsmaschine verbunden sein, sodass er beim Drehen der Antriebsmaschine den mechanischen Eingang zum Gerät liefert. Eine Gleichstromversorgung dient zur Erregung der Statorwicklungen. Bei großen Maschinen Gleichrichter Einheiten werden verwendet, um diese Gleichstromversorgung zu erreichen. Bei großen Maschinen wird Öl zur Kühlung und Isolierung der Statorwicklungen verwendet. Dies ist wichtig, um die erzeugte Wärme abzuleiten.
Sobald der im Diagramm gezeigte Strommesser verwendet wird, um den erzeugten Strom und das induzierte Drehmoment zu messen. Ein Zeiger ist über einen Arm mit dem Stator verbunden, der das im Rotor erzeugte Drehmoment messen kann. Und mit der Kenntnis der Drehzahl können wir anhand dieses Drehmomentwerts die in der Maschine erzeugte Leistung berechnen.
Dynamometer funktioniert
Ein Wirbelstromprüfstand arbeitet nach dem Faradays'schen Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Gemäß dem Gesetz wird immer dann, wenn eine relative Verschiebung zwischen einem Satz von Leitern und einem Magnetfeld vorliegt, eine EMK auf dem Satz des Leiters induziert. Diese EMK wird als dynamisch induzierte EMK bezeichnet. Im Falle des Dynamometers, wenn die Statorpole mit einer Gleichstromversorgung erregt werden, die mit dem Stator verbunden ist.
Arbeiten
Wenn die Gleichstromversorgung angeschlossen ist, werden die Statorspulen angeregt und in den Statorspulen wird ein Magnetfeld erzeugt. Bei einer Dreiphasenmaschine erhalten wir in den Statorspulen ein dreiphasig rotierendes Magnetfeld, wenn die Spulen mit der Dreiphasenversorgung angeregt werden. Wenn sich die Antriebsmaschine dreht, drehen sich der Rotor und die Rotorspulen und interagieren mit dem Statormagnetfeld.
Es ist zu beachten, dass dabei das Statormagnetfeld statischer Natur ist. Da die Anregung Gleichstrom ist, erhalten wir ein statisches Magnetfeld. Wenn die Rotorspulen das Statormagnetfeld schneiden, wird eine EMK induziert, da in diesem Fall das Magnetfeld statisch ist und die Leiter rotieren. Es gibt also eine relative Verschiebung zwischen dem Magnetfeld und den Leitern.
Merkmale des Wirbelstromprüfstands
Es ist zu beachten, dass sich der Wirbelstromprüfstand von dem herkömmlichen unterscheidet mechanischer Dynamometer. In diesem Fall wird, wenn der Rotor des Dynamometers das Statormagnetfeld schneidet, eine EMK an den Rotorleitern induziert. Dadurch fließen Wirbelströme in den Rotorleitern. Die Richtung der Wirbelströme ist der Änderung des Magnetflusses entgegengesetzt und wird im Rotor erzeugt.
Der Rotor ist der Kraft entgegengesetzt, die aufgrund des Magnetflusses ausgeübt wird, aber aufgrund des Antriebs der Antriebsmaschine dreht er sich weiter. Und da zwischen dem Magnetfeld und den Leitern kein physikalischer Kontakt besteht, sind die erzeugten Verluste im Vergleich zu einem herkömmlichen Generator sehr gering.
Anders als bei einem herkömmlichen mechanischen Dynamometer ist bei einem Wirbelstrom-Dynamometer ein Arm mit dem Körper des Stators verbunden. Am Ende des Arms ist ein Zeiger angeschlossen, der das in der Rotorwicklung erzeugte Drehmoment messen kann. Durch Kenntnis der Drehzahl des Rotors kann die Leistungsmenge bekannt sein, da die Leistung gleich dem Produkt aus Drehmoment und Drehzahl ist.
Vorteile des Dynamometers
Die Vorteile des Wirbelstromprüfstands sind:
- Aufgrund geringer Reibungsverluste ist es im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Dynamometern effizienter.
- Die Struktur ist einfach
- Es kann im Vergleich zu herkömmlichen Dynamometern bequemer betrieben werden
- Aufgrund der geringen Rotationsträgheit reagiert es schnell dynamisch.
- Aufgrund des Fehlens großer Wicklungen ist die Anzahl der Kupferverluste geringer.
- Es kann einfach an eine externe Steuereinheit angeschlossen werden, um den Stromfluss zu überwachen und sogar zu steuern.
- Das Bremsmoment ist sehr hoch
- Es ist sehr präzise und stabil
Anwendungen
Die Hauptanwendungen sind
- Leistungsprüfung des Verbrennungsmotors
- Wird in kleinen Motor verwendet
- Teile des Automobilgetriebes
- Gasturbinen
- Wasserturbinen
Daher haben wir die Funktionsprinzipien von Dynamometern gesehen, die kompakt und vielseitig sind. Es muss überlegt werden, wie man die Betriebseigenschaften eines Wirbelstroms bringen kann Dynamometer bis zum Niveau herkömmlicher mechanischer Dynamometer?
