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    測功機係統的發展現況
     

        近年來,由於我國汽車工業及裝備製造業的迅速發展,及國家構建低碳社會、對節能減排要求的提出,汽車發動機及動力與傳動機械的功率傳遞與傳動效率受到越來越多的關注,因此,發動機、齒輪變速箱等裝置的轉速、轉矩和傳動效率成了反映其產品性能的重要指標。這些量的檢測是出廠試驗的必要內容,也是進行產品質量控製的基礎。


        測功機是直接對各種傳動機械與動力機械進行檢測的主要測試設備之一。它可以用於齒輪箱、風機、水泵及汽車發動機的輸入功率測試,也可以進行以上幾種設備的輸出功率測試。在對傳動機械及動力機械進行檢測時,測功機作為被測係統的能耗裝置,不僅用來吸收被測件輸出的功,而且可以通過控製測功機以改變被測動力機械的載荷與轉速,使其達到檢測時所需的工況,從而測定被測設備在不同工況下的性能指標。近年來,以各種測功機為核心設備的功率測試平台以及它的控製及測量技術受到越來越多的關注,並已廣泛應用於企業、科研機構、及大中專院校實驗室。

        早在20世紀40至50年代就進行了發動機功率測試台架的研製,但由於當時計算機還沒有問世,所以隻能進行單一的手動控製進行簡單項目的獨立測試。當時多采用水利測功機,水利測功機為耗能裝置,負載調整完全依賴於手動調節完成,轉矩的測量則是借助於扭矩指示表在表盤上讀數並人工記載數據,使用十分不便,耗時耗力。水利測功機測試穩定性好,但是測試精度不夠,整個係統體積大,特別是在高轉速、低轉矩區段,水力測功機幾乎不能穩定工作;電渦流測功機在精度方麵有一定的優越性,但其本身機構、控製係統複雜。以上兩種係統在測試中隻能將被測設備產生的能量全部轉化為熱能消耗掉,造成了嚴重的能量浪費,而且在使用時還需附加額外的散熱設備。此外,水力測功機和電渦流測功機不能作為原動機的驅動設備來進行冷磨合等試驗,因此在實際使用中受到了很大的限製o

        近年來,對發動機等驅動係統的功率測試係統需求量越來越大,而以前采用的能耗型功率測試裝置在環保,經濟性,易操作性方麵越來越不能滿足生產的需求。隨著電力電子技術、傳感器技術、計算機控製技術的發展與應用,電力測功機得到了廣泛的應用和發展。與其他類型的測功機相比,電力測功機的特點是不僅能夠實現能量的回饋,而且還可以作為電動機驅動被測設備進行冷磨合等出廠試驗。

        交流異步電力測功機係統軟測量技術研究鑒於此,我校機械與運載工程學院電力測功技術研究所研製了采用“內部電封閉”技術的交流電力測功機係統,而且該技術已經在多個課題項目中突入實際應用,並達到了國際先進水平。采用該技術的交流電力測功係統具有結構簡單、能量可回收、測量不受電網波動影響、不對網側產生諧波幹擾,節能效果好、控製精度高、無需經常保養等特點,因此非常適合做耐久性試驗。

        早期的電力測功機主要是直流電力測功機,因為直流電機具有良好的轉矩轉速調節性能,而且控製係簡單,技術成熟。但直流電力測功機由於存在換向器,所以限製了它不能用於高速運行的測試。在高轉速測試時,直流電力測功機係統往往需要附加變速器,從而造成係統複雜性增大,並且外加設備的介入增加了係統的附加損耗,從而影響了測量精度。

        隨著交流變頻技術的發展與應用,以異步電動機與變頻器共同構成的交流測功機由於其具有控製結構簡單、電能可回饋電網等眾多優點,得到廣泛重視與應用,並成為電力測功機的主流。與直流電機相比,交流電力測功機沒有換向器,因而結構更為簡單,可測試功率範圍更廣。目前,國外許多著名的測功機生產、研製廠家紛紛研究並推出了基於交流電力測功機的功率測試係統台架。主要生產廠有:日本的小野測器、奧地利的AVL、策爾納、德國的申克公司等。

        我國雖然從上世紀70年代起便陸續有廠家開始了電力測功機的研製和生產,但主要集中在直流電力測功機的生產研製上。在交流電力測功機領域,國內的研究、製造單位還很少,直接導致目前以交流電力測功機為核心的高檔動力與傳動裝置的測試設備的大部分市場都被德國和奧地利的大公司所壟斷。因此,有必要開展和進行交流電力測功機係統的研究,以使我國減少對進口產品的依賴,對促進我國工業的發展有著重大的經濟價值和實際意義

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