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柴油发电机有效功率测量计算公式

柴油发电机在单位时间内所做的对外功称为有效功率，简称功率，一般用字母Ne表示。 柴油发电机组的有效功率Ne是评价柴油发电机组好坏的主要参数之一。 因此，正确确定柴油发电机组的有效功率是柴油发电机组试验中最重要、最基本的测量。

柴油发电机的有效功率Ne可由下式确定：

式中，Mk——柴油发电机输出轴扭矩（kg·m），

M——柴油发电机输出轴的转速（转/A）。

由上式可知，只要分别测出柴油发电机组输出轴的扭矩Mk和转速n，即可计算出柴油发电机组的有效功率。 在比较现代的试验台上，人们把测得的Mk和n值送入计算器，就可以直接得到Ne的值。 柴油发电机输出轴功率的测量属于间接测量，其精度取决于输出轴扭矩Mk和转速n的测量精度。

1.液压测功机

基本工作原理：

水力测功机的基本工作原理是利用水中运动物体与水之间的摩擦阻力来吸收柴油发电机组的功率。 固定安装在轴上的圆盘在壳体内转动，水从管道通过调节阀流向中心圆盘。 在圆盘离心力的作用下，水被抛向贝壳周围并向四周分散，形成水环。 下班后，水顺着管道流入下水道。 为了调整壳内水层的厚度和调整测力计吸收的功率，用蜗轮带动支管绕管轴转动，使水通过管子进入。 当支管旋转（摆动）时，壳体内水层厚度发生变化。

测功机工作时，由于水与圆盘之间存在摩擦，水在测功机内旋转。 靠近圆盘的水层因离心力而加速，靠近外壳的水层因外壳的阻力而减速，并付出动能，最后水温升高被提出。 旋转圆盘始终处于圆形水层中，部分润湿其表面。 水层厚度越大，磁盘浸入水中的次数就越多，与水的摩擦面积也越大，可能吸收的功率也就越大。 由于外壳由滚珠轴承支撑在测功机支架上； 圆盘的转动通过水层传递给外壳，外壳也会随之转动； 在这种情况下，水对外壳的摩擦力矩就等于测功机圆盘对轴的扭矩。 如果在机壳的制动臂上挂重物，使机壳处于平衡状态，制动力矩为：

Mk=R•P

制动力：

对于特定的水力测功机，重量平衡机构的大小是确定的，因此制动力为：

Ne=KPn

式中，K——测功机常数。

为了计算方便，K常取1/1000。 在柴油发电机试验中。 只要读出各工况下测功机重量平衡机构刻度盘上的读数P值，即可得到该工况下的速度n，即制动力Ne。

水力测功机结构图

2.涡流测功机

涡流测功机的基本工作原理是利用涡流产生的制动力矩作为制动器。 它具有精度高、振动小、结构简单、体积小、功耗低等特点，具有非常宽的速度范围和功率范围。 转速可从1000-25000r/min甚至更高，功率可达5000kW。 这种测功机只能将柴油发电机的电能转化为热能消耗掉而不能发电，也不能作为电动机来拖动柴油发电机倒退。

(1)涡流发生器的结构

右图是涡流测功机的结构示意图，主要由定子和转子两部分组成。

定子装有励磁线圈、定子铁芯和涡流环，转子由齿轮状凹凸感应元件和高导磁材料制成的转轴组成。 电感齿尖与涡流环之间只有很小的气隙。 转子用轴承支撑在定子中。 定子机壳由摆动轴承支撑在支撑架上，可以自由摆动，机壳上延伸有力矩臂，用来测量扭矩。

涡流测功机特性曲线

(2)涡流发生器的工作原理

当直流电通过励磁线圈时，其周围形成磁场，磁力线主要通过电感齿顶进入转子，形成闭合磁路。 该间隙中的磁通量分布在转子的齿顶。 槽处的磁通密度很小。 当转子以速度 n 旋转时，A 处的磁通量减小。 从电磁感应定律可以看出，此时会产生感应电势水力测功器结构，试图阻止磁通量的减少，因此在涡流环上形成强烈的涡流，与涡流与磁场形成制动力矩，其大小可根据励磁电流进行调整。 涡流的方向由右手法则确定。 同样，B处产生的涡流如工作原理图所示。

从工作原理可以看出，齿顶涡流的方向为⊙，所以用左手定则判断。 此时定子受力，其方向如工作原理图所示。 而在齿槽处，因为磁通量很小，所以受力也很小。 这个力使定子转动水力测功器结构，再通过与定子相连的测力臂传递给测力机构，从而测出扭矩。 涡流测功机吸收的功率完全转化为热量，因此需要在测功机内部采取冷却散热措施，将热量带走。 通常采用水冷或风冷。

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