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测功机分类及特点

测功机概述

测功机是电机测试的基本实验设备之一。 随着技术的进步和发展，测功机技术已经从最早的水力和机械测功机发展到现代的电力测功机。 常用的测功机有水力测功机、涡流测功机、磁粉测功机、磁滞测功机、直流测功机和交流测功机等。 直流测功机和交流测功机也称为电力测功机。

二 测功机分类 01 磁滞测功机

一、组成与原理

磁滞测功机由齿极定子、空心磁滞杯转子、励磁线圈、底板等组成。当磁滞测功机内部线圈通过电流时，产生磁力线，形成磁路产生扭矩。 励磁电流可以改变测功机的滞后转矩，从而达到控制负载转矩的目的，完成负载特性的测试。

二、产品特点

(1)转子为空心杯结构，适用于低速和中高速电机。 (2)测试精度高、灵敏度高、负载转矩稳定性好、测试重复性好。 (3)无刷滑环结构，气隙内无磁粉摩擦，使用寿命长。

三、应用场合

适用于中小功率电机的型式试验，如恒转矩有载启动启动电机、异步电机、单相异步电机（洗衣机电机、抽油烟机电机、风扇电机、空调电机、压缩机电机） 、罩极电机、直流电机、串极电机、步进电机、摩托车起动电机、小功率直流电机、串激电机及电动工具行业等。特别适用于测试各种微型电机的动态特性曲线。

02 磁粉测功机

一、组成与原理

磁粉测功机由定子、实心转子、励磁线圈、磁粉介质、支架、底板等组成。当磁粉测功机内部线圈通有电流时，产生磁场产生，使内部磁粉按磁力线排列成磁链水力测功器结构，磁力线由磁粉链产生。 拉力成为转子旋转的阻力，这个力就是负载力矩。 改变励磁电流可以改变负载转矩。

二、产品特点

(1)转子为空心鼓形转子，惯性小，离心力强。 (2)测功机的扭矩产生是由磁粉链条的拉力形成的，扭矩变化具有缓冲性。 (3)静转矩平滑，无齿槽转矩，无剩磁转矩。 (4) 无摩擦结构，使用寿命长。 (5) 操作方便，只需调整励磁电流即可改变测功机的扭矩。

三、应用场合

用于中高转矩低速电机测试，如启动电机恒转矩有载启动、异步电机、直流减速电机、单相异步电机、洗衣机电机、抽油烟机电机、风扇电机、空调电机、压缩机电机、罩极电机、直流电机、电动工具、三相电机、同步电机、调速电机、步进电机、雨刮电机、车窗电机、汽车暖风电机、电动车电机、造纸恒张力、纺织等行业控制等。

03涡流测功机

一、组成与原理

一种利用涡流产生制动力矩来测量机械扭矩的装置。 它由电磁转差离合器（见电磁调速异步电动机）、测功机和测速发电机组成。 被测动力机接在电磁滑动离合器的输入轴上，带动衔铁转动，磁极由安装在其上的测力臂夹住，只能在一定范围内摆动一个角度范围。 摆角直接读出作用在电枢与磁极之间的电磁转矩。 当忽略风摩擦损失等测量误差时，此电磁转矩等于被测动力机的输出转矩。 涡流测功机只能产生制动力矩，不能作为电机运行。 一般用于测量转速上升而转矩下降，或转矩变化而转速基本不变的动力机械。

二、产品特点

(1)结构简单，运行稳定，价格低廉，使用维护方便。 (2)水冷、低噪音、低振动。 (3)输入速度范围宽，可用于变频调速等各种电动机和动力机械的型式试验。

三、应用场合

(1) 适用于高速大功率动力机械的扭矩和功率测量，特别适用于动力机械的模拟寿命试验和温升试验，如串激电动机、三相电动机、同步电动机、调速电动机等。调节电机、电动机等。工具和大功率电机。 (2)涡流测功机用于性能试验、型式试验和科研试验。

04 电力测功机

一、组成与原理

一种利用电动机测量各种动力机械轴上输出扭矩，并结合转速来确定功率的装置。 功率测功机分为直流功率测功机和交流功率测功机。 目前较常用的是交流功率测功机。

直流测功机：由直流电动机、测功机和测速发电机组成。 直流电机的定子由独立的轴承座支撑，可在一定角度范围内自由摆动。 机壳上有测力臂，与测功机配合检测定子上的扭矩。

交流测功机：通常由三相交流换向器电动机、测功机、测速发电机组成。 其测功机原理与直流测功机相同。

二、产品特点

(1)节能：由于采用发电回馈负载，具有节能效果好的特点。 (2)加载特性非常好：在额定转速以下(零速甚至反转)可以保持恒转矩加载，在额定转速以上可以恒功率加载。 (3)恒转矩、恒转速的控制稳定性是其他装载机无法比拟的。 它可以在全速（即使在零速）和扭矩范围内保持极高的稳定性。 (4)可轻松实现零转矩、零转速启动水力测功器结构，从而完成对电网和机械真正的无冲击软启动。

05 水力测功机

一、组成与原理

水力测功机是利用物体在水中运动产生的摩擦阻力来吸收发动机动力的测功装置。 它由制动器、测力机构、供水系统和指示控制部分组成。 制动器是吸收动力的部件，由转子和壳体组成。 水通过进水孔进入涡流中心，转子使水在涡流室内旋转，壳通过与壳的摩擦而摆动。 控制阀通过控制出水量来调节水层的厚度。 水层越厚，水与贝壳之间的摩擦力矩越大，吸收的能量越多，贝壳的摆动角度就越大，测力计上的读数也随之增大。

二、产品特点

结构简单，成本低，高速吸收功率大，运行稳定； 缺点是控制不方便，测量精度差，难以实现遥控和自动调节。

三、应用场合

(1)主要用于功率300kW以上(最高30MW)的汽油、柴油发动机。 (2)柴油机研发试验台，低速大功率大扭矩，耐久性试验，无快速响应特性。 (3) 重型发动机、机车和船舶发动机质量控制试验台。 (4)有特殊的性价比要求（以海水为工质，降低成本）

三种测功机特性比较

水力测功机只能在一个方向加载，而涡流测功机可以在两个方向加载，但涡流测功机的低速加载性能较差，甚至会出现无法加载的情况在低速。 磁粉制动器不能用于高速应用，磁滞测功机不适合大功率应用。 电动测力计具有进给功能，因此在实验中节省了能源。