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柴油发电机的试验台架分类 |
为了绘制柴油发电机的特性曲线，需要专门的试验测试条件。由于柴油发电机是动力机械，在热功转换的工作过程中对外输出功的同时，会引起强烈的振动。所以，为了准确测量各必要的性能参数，需要将柴油发电机和必要的测量设备及装置固定在坚实而又防振的专用基础上（图1），基础的振幅一般要求不得大于0.05～0.1mm。为了测量柴油发电机的输出功率或转矩，将柴油发电机和测功器在台架上通过联轴器对中连接，并用转速传感器测量曲轴或与曲轴同轴连接的测功器轴的转速。由于试验研究的内容不同，所需要的测试设备有所区别，但是最基本的测试设备有测功器、油耗仪、转速表及排放测试设备等。除此之外，试验台还需要专门的冷却水系统以保证试验时柴油发电机的工作温度保持在设定的恒温状态，以及向柴油发电机供给所需燃料的燃料供给系统，试验室专用通风装置、消声装置等辅助系统。
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试验台架结构图 |
测功器是专门用来测量柴油发电机动力性指标的设备，主要测量输出转矩Ttg，同时测量柴油发电机的转速n，然后用公式Pe＝Ttgn/9550，求得柴油发电机的输出功率，并根据功率和平均有效压力的关系式，计算平均有效压力Pme。测功器能吸收柴油发电机输出的功，利用这一特点可任意改变柴油发电机的负荷和转速，由此模拟柴油发电机的使用工况。根据测功器吸收功的原理不同，将常用测功器分为水力测功器、电力测功器和电涡流测功器三种。
1．水力测功器
水力测功器是通过在柴油发电机带动测功器转子同步旋转时由转子和外壳构成的涡流室内水的旋转运动，将测功器外壳在水的摩擦力作用下摆动一个与输出转矩成正比的角度，由此测量柴油发电机的输出转矩。涡流室内旋转运动的水量越多，水层越厚，摩擦力就越大，外壳摆动角度增加，则外壳上固定的测力机构的读数随之增加，表明水吸收的机械功越多。当柴油发电机稳定运行时，外壳的摆动角度不变，测功器读数稳定（图1）。水力测功器由于价廉、工作可靠、体积小等优点曾在国内外被广泛应用。但随着自动化程度及测量精度要求的不断提高，它逐渐被电力测功器或电涡流测功器所取代。
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水力测功器结构图 |
2．电力测功器
电力测功器如图2所示，当柴油发电机带动直流电动机的转子在定子磁场中转动时，转子切割磁力线而产生感应电流，感应电流的磁场与定子磁场相互作用产生电磁力矩。受该力矩的作用，浮动支承在轴承上的定子外壳摆动一个与该电磁力矩成正比的角度。在定子外壳上固定测力机构，测量此时外壳摆动角度时的力矩大小，该力矩大小与柴油发电机加载在转子上的转矩相等。通过改变定子磁场的大小可任意调节该测功器吸收的柴油发电机输出转矩的大小，从而达到既调节负荷又测量输出转矩的目的。电力测功器虽然机构较复杂，价格高，但由于能回收电能，反拖柴油发电机，而且工作灵敏，测量精度高，因而得到广泛应用。
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3．电涡流测功器
电涡流测功器也是目前常用的一种测功器。它主要利用涡电流效应将柴油发电机输出的机械能转变为电能，再将电能转换为热能。该测功器吸收能量的主要部分是制动器，由转子和定子组成（图3）。定子包括铁壳、涡流环和励磁线圈。而铁壳、涡流环、空气隙和转子构成磁路，当外界直流电源向励磁线圈供电时，在该磁路上产生磁力线（图3中的虚线）。柴油发电机驱动转子旋转，此时由于在磁路中转子外缘涡流槽的存在，在空气隙处磁力线密度发生变化，因而在涡流环内产生感应电动势而形成电涡流。此电流与所产生的磁场相互作用形成电磁转矩，使浮动在支承上的定子摆动一个角度。调节励磁电流，即可改变电涡流强度，从而测功器所能吸收的机械功不同，定子摆动角度也不同，由此既可测量转矩又可调节负荷。由于涡流电路有一定电阻，在涡流环内存在电能损耗，使涡流环发热，所以需要冷却水来强制冷却涡流环。这种测功器操作简便、结构紧凑、运转平稳、测量精度较高，但是不能反拖柴油发电机，而且能量不能回收，成本也较高。
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电涡流测功器结构图 |
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