电涡流测功机的结构、原理、 使用和维护
孙
丽
凯迈（洛阳）机电有限公司
主要内容
一、原理、结构 二、现场参观 三、选型和使用 四、南峰的电涡流测功机 五、故障、原因和解决措施 六、答疑
概述
• 电涡流测功机是一种精密的检测设备。利用电磁感应原理进行工作 • 测功机分类：电涡流、水涡流和电力。盘式和鼓式；直接冷却和间接冷 却。 • 组成：涡流制动器、控制装置、测力装置和测速装置。控制装置通过测 速和测矩和涡流制动器电连接。 • 涡流测功机的作用和原理：各种动力机械一般性试验、型式试验及研究 上。测发动机的各种特性、整机、零部件、变速变矩装置等的动力性能。 电磁感应原理。 • 型号含义： • 技术来源：水涡流和电涡流从德国引进。 CW XX - - XX /XX 最高允许转速（r/m in) • 使用：启动水涡流、南峰的电涡流、国外的电力。 额定 转速（r/mi n)
电缆与电缆连接
• 主机与控制部分是通过电缆连接的。 • 控制系统的电源为220V、50H（60HZ）， • 电源波形应无严重失真。否则会引起调节稳定 或控制精度下降。 • 电源引线参考值：
电涡流测功机的冷却
1.冷却原理 主机把吸收的功率转换成热量，靠冷却水流动把热量带走，以保证产品 的正常运行。冷却水量不足，水温升高。当水温超过70℃后，会加速涡 流环的腐蚀和积垢，影响热交换效率，严重时会损坏测功机。建议采用 带有热交换器的循环冷却系统，以便使用经过处理的冷却水。并应在进 水口加过滤网。测功机上装有温度监测报警开关，以保证水温不致过高。 2. 对冷却水水质的要求 冷却水的水质对热交换率影响较大。水质差很容易产生积垢，造成冷却 水温度升高。因此，应使用洁净的冷却水。水中不应含有酸、碱等有害 物质，悬浮物含量应控制在5mg/L以下，含盐量不应超过600mg/L。经 验证明，使用硬度较低的自来水，一般不会产生严重的结垢现象。根据 我国对冷却水水质的要求，推荐的清洁冷却水应包含的理化指标如
额定吸收功率（KW ) 产品代号：C—测功机 W—涡流
南峰的电涡流测功机
1988从引进德国策而纳技术。 两大系列：电涡流（鼓式和盘式）和水涡流
型号
CW5-5000/15000（脂） CW10-3000/15000 （脂） CW20-5000/15000 （脂） CW25-2400/10000 （脂） CW50-2700/10000 CW150-1500/6500 CW100-3000/10000 CW160-3000/10000 CW260-1800/7500 CW260B-1800/7500 CW440-1500/6500 CW440D-1500/6500 CW550-1500/3000 （脂） CW850-1500/3000 （脂）
扭矩（N.m）
功率（KW）
测功机的选用
除了测功机的扭矩曲线能包容原动机的曲线外， 还应考虑以下几点： • 测功机提供的负载能方便地进行调节，并 能 在自动调节中有最好的过渡品质和静态正确度。 • 测功机控制系统能按试验规范要求进行控制 （如恒转、恒扭、、转速比例、转速平方等）。 • 测功机加负荷和卸负荷的速度与试验规范相适 应，能迅速准确的与输入指令同步。 • 当要求数据进行自动收集（记录、处理）时， 负荷和测量系统应该有电讯号输出，这样测功 机便于控制和自动化。 • 另外，还应考虑寿命、可靠性、周期和费用等 因素。
• d）恒转速控制误差：应不大于±5r/min； • e）恒转矩控制误差：应不大于±0.2％FSR。
3、使用和维护
测功机的选用
图2（l）CW440D-1000~1500/6500型测功机特性曲线
500 450 400 350 3500
A Ⅰ
B
3000 2500 2000
300 250 200 150 100 50 0 0
涡流测功机的工作原理
• 涡流制动器的组成： 旋 转部分（感应子）、摆 动部分（电枢和励磁绕 组）组成。
3
N
S
2
励磁线圈
1
感应子 电枢
图 转子组件装配
转子部件 测速传感器 拉压力传感器
3
励磁线圈
N
S
2
电枢（涡流环）
1
感应子（转子）
制动力的产生：
左手定则和右手定则
• 左手定则： 已知电流方向和磁励线方向，判断通电导体在磁场中受力方向，如电动 机。 伸开左手,让磁励线穿入手心(手心对准N极，手背对准S极)， 四指指向 电流方向 ，那么大拇指的方向就是导体受力方向。 左手定则说的是磁场对电流作用力，或者是磁场对运动电荷的作用力。 • 右手定则: 确定导体切割磁励线运动时在导体中产生的感应电流方向的定则。（发 电机） 右手定则的内容是：伸开右手，使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟 手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁励线垂直穿入手心，大拇 指指向导体运动方向，则其余四指指向感应电流的方向 右手定则说的是导线在磁场里面，切割磁励线运动的时候，产生的感应 电流的运动方向
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
扭矩（N.m）
功率（KW）
转速（r/min） 功率 扭矩
电涡流测功机主要技术指标
• a）系统扭矩测量精度：应不大于±0.4％
FSR(CW5电涡流测功机为±0.5％FSR)；
• b）扭矩测量灵敏度：应不大于±0.1％FSR；
• c）转速测量误差：应不大于±0.1％±1个字；
5
L
电涡流测功机的安装
1. 主机必须安装在单独的混凝土基础上或铸铁平板 上。混凝土应为高质量的水泥（425或525号）。 基础尺寸由主机底座的大小决定。基础四周应设 隔振沟。 2. 用0.02/1000水平仪测量，气泡不应超过3个 小格（在相互垂直的两个方向测量）（发动机和 测功机安装在共同的平板上时不需要测量）。安 装时应考虑到和被测试原动机的对接。根据给出 的安装尺寸进行安装，还要考虑冷却水的进出， 进水管径应不小于主机入口管径，排水管应有适 当的坡度，使底座的积水能自动排出。安装时一 定要固紧。
控制 摆动部分
油门执行器
励磁线圈 涡流环 外环 出水管 测力臂 配重块
摆动轴承
进出水部件
测力组件
润滑泵 测速传感器
接线盒
高速轴承
鼓式电涡流测功机结构
11 9 8 7 6 5 4 3 2 1 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1、底座 2、轴承支架 3、转子轴 4、联轴节 5 、轴承端盖 6 、摆动轴承 7 、轴承座 8、转子盘 9 、冷却环 11 、励磁线圈 1 2、通风环 1 3、回水管 1 4、高速轴承 15 、测速齿盘 1 6、转速传感器 1 7、摆动管 1 8、水压监测器 19 、进水口 20 、测力臂 21 、拉压力传感器 2 2、配重块 2 3、进水法兰 24 、润滑泵
备注
柱 式 电 涡 流 测 功 机
8.09
34,000
盘式 电涡 流测 功机
CW1300-1500/3000 （脂）
850
8270
9000
1、平均耗水量按进出水温差32℃，单位功率耗水量按27L/KW.h计算 2、满功率耗电不包括电控的耗电量（约2.5A）
电涡流测功机组成
电涡流测功机
主机 转动部分 转子轴 转子盘 法兰盘 测速齿盘 固定部分 底座 支架
损坏形式：
鼓（柱）式电涡流测功机结构
CW260B
鼓式测功机和盘式测功机的区别
• 盘式测功机突出优点轴向尺寸小、转动惯量低、 有效材料利用率高和重量轻，磁回路离轴远， 因此比不考虑预防轴电流。但从制造的观点出 发，盘式涡流制动器的转子处于磁场回路的气 隙中，无论是机械的或热的原因使转子对中心 位置发生偏移时，都将引起转子两侧的气隙的 显著变化，从而导致不平衡磁拉力的急剧增加。 所以制造精度要求高。
CW440D-1500/6500型测功机特性曲线
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 20 50 80 10 12 14 15 20 25 30 40 50 60 70 80 00 0 0 0 0
• 鼓式测功机轴向尺寸大，转动惯量高、有效材 料利用率高和重量大。且由于磁回路通过转轴， 即使采取双电枢结构，也需要考虑防轴电流。 但是，加工精度较低，工作中气隙可以保持不 变。
报警装置
• 流量开关：不同型号 对应不同的开机流量。 • 压力检测器：控制最 小的开机压力： 0.02~0.03MPa。 • 环温传感器：≤56～ 60℃ • 轴承温度传感器： ≤75℃
电涡流测功机的布置
• 测功机应安装在牢固坚实的基础上，不受冲击 振动，环境中不应有尘埃、油雾及含酸、碱、 盐等的有害物质。 • 主机和控制柜的布置根据用户的试验场所决定， 最好分放在两个房间里，以减少噪音的相互影 响。但主机和控制柜的距离不应超过10米。控 制柜应放在振动较小的位置上。 • 测功机和原动机的布置，既要考虑到相互的连 接，又要便于各自的安装、使用操作和维修保 养，也要便于被测原动机的运入、运出、吊装、 检查等等，还要考虑水路、电路的走向。
图1 (a) 鼓 式电涡 流测 功机主 机结构 图
盘式涡流测功机的结构
转子部件
1、最重要的零件之一：引起气隙磁场的变化，
2、齿数 3、转子和轴的连接 4、损坏形式：转子外圆磨损，轴表面损伤、弯曲
涡流环
•最重要的零件之一：产生涡电流，水冷却 •最易损坏的零件之一：变形、漏水
励磁线圈
技术参数：电阻、绝缘电阻（不小于200兆欧）、击穿 电压（10倍额定电压或1500~3500V） 安装固定：
额定吸收功率 （KW）
5 10 20 25 50 150 100 160 260 260 440 440 550 850