Örvényáram fékpad egy speciális eszköz, kevesebb veszteséggel, nagy hatásfokkal és sokoldalúbb a hagyományos mechanikus fékpadhoz képest. Az örvényáramú fékpadon a veszteségek kisebbek a tekercsek és a gerjesztés közötti fizikai érintkezés hiánya miatt. Kis mérete és fésülhetősége miatt számtalan alkalmazási területtel rendelkezik, sőt bizonyos esetekben, például a belső égésű motor teljesítményének tesztelésére, terhelésként használják. Ez a cikk az örvényáramú fékpad áttekintését tárgyalja.
Mi az örvényáramú dinamométer?
Az örvényáramú fékpad elektromechanikus energiaátalakító eszköz, amely a mechanikai energiát elektromos energiává alakítja. Alapvetően használja Faraday törvényét elektromágneses indukció mint működési elve. Az alábbiakban a fékpad sematikus ábrája látható.
Építkezés
Az örvényáramú fékpad konstrukciós aspektusait a fenti ábra mutatja. A külső keret állórészként áll, amelyet a gép álló tagjának is neveznek. Az állórész tekercsekből áll, amelyeket állórész-résekbe helyeznek. Amikor az állórész tekercsei gerjesztődnek, az állórész tekercsében állórész mágneses mező keletkezik. Magas besorolású gépek esetén 3 fázisú tekercset helyeznek el az állórész réseiben.
Az állórész tekercsei rézből készülnek. A külső keret, vagyis az állórész kényes alkalmazások esetén mágneses anyagból készül, például öntöttvasból vagy szilíciumacélból. A forgó tagot rotornak hívják, amelyet az állórész tekercsei alatt tartanak. A rotort egy tengelyre helyezzük, hogy el tudjon forogni. A rotor tekercsei a rotor réseken vannak elhelyezve. Nehéz gépek esetén háromfázisú rotortekercseket használnak a rotor réseken.
A rotort úgy kell csatlakoztatni a főmozgatóhoz, hogy amikor az első mozgató forogjon, mechanikus bemenetet nyújtson az eszközhöz. Az állórész tekercsének gerjesztésére DC tápellátást használnak. Nagy gépek esetén egyenirányító egységeket használnak ennek az egyenáramú ellátásnak a eléréséhez. Nagy gépeknél az olajat az állórész tekercselésének hűtésére és szigetelésére használják. Ez fontos a keletkező hő elvezetéséhez.
Miután a diagramon látható árammérőt használják az előállított áram és az indukált nyomaték mérésére. Egy kar egy karral csatlakozik az állórészhez, amely meg tudja mérni a forgórészben keletkező nyomatékot. A fordulatszám ismeretében pedig ennek a nyomatékértéknek a felhasználásával kiszámíthatjuk a gépben előállított teljesítményt.
Dinamométer működik
Az örvényáramú fékpad a Faradays-féle elektromágneses indukció törvényének elvén működik. A törvény szerint, amikor relatív elmozdulás van egy vezetőkészlet és egy mágneses mező között, emf indukálódik a vezetőkészleten. Ezt az emf-et dinamikusan indukált emf-nek hívják. A fékpad esetében, amikor az állórész pólusait az állórészhez csatlakoztatott egyenáramú tápellátással gerjesztjük.
Dolgozó
Az egyenáramú tápellátás csatlakoztatása esetén az állórész tekercsei gerjesztődnek, és az állórész tekercsekben mágneses mező keletkezik. Háromfázisú gép esetén 3 fázisú forgó mágneses teret kapunk az állórész tekercsében, amikor a tekercseket gerjesztjük a háromfázisú tápellátással. Amikor az első mozgató forog, a rotor, a rotor tekercsek forognak és kölcsönhatásba lépnek az állórész mágneses mezőjével.
Meg kell jegyezni, hogy ebben az állórész mágneses tere statikus jellegű. Mivel a gerjesztés egyenáramú, statikus mágneses teret kapunk. Amikor a rotortekercsek elvágják az állórész mágneses terét, emf indukálódik, mivel ebben az esetben a mágneses tér statikus és a vezetők forognak. Tehát relatív elmozdulás van a mágneses tér és a vezetők között.
Az örvényáramú dinamométer jellemzői
Meg kell figyelni, hogy az örvényáramú dinamométer eltér a hagyományosétól mechanikus fékpad. Ebben az esetben, amikor a próbapad forgórésze elvágja az állórész mágneses terét, emf indukálódik a rotor vezetőin. Örvényáramok áramlását okozza a rotor vezetőiben. Az örvényáramok iránya ellentétes a mágneses fluxus változásával és a forgórészben keletkezik.
A rotor ellenzi a mágneses fluxus által kifejtett erőt, de az elsődleges mozgató bemenet miatt folyamatosan forog. És mivel a mágneses tér és a vezetők között nincs fizikai érintkezés, az előállított veszteségek sokkal kisebbek, mint egy hagyományos generátoré.
Ellentétben egy hagyományos mechanikus fékpaddal, örvényáramú fékpadon egy kar csatlakozik az állórész testéhez. A kar végén egy mutató van csatlakoztatva, amely meg tudja mérni a rotor tekercsében keletkező nyomatékot. A rotor fordulatszámának ismeretében megismerhető a teljesítmény mennyisége, mivel a teljesítmény megegyezik a nyomaték és a fordulatszám szorzatával.
A fékpad előnyei
Az örvényáramú fékpad előnyei
- Az alacsony súrlódási veszteségek miatt hatékonyabb a hagyományos mechanikus fékpadhoz képest.
- Felépítése egyszerű
- Kényelmesebb módon működtethető a hagyományos fékpadokhoz képest
- Az alacsony rotációs tehetetlenség miatt gyorsan dinamikusan reagál.
- Hatalmas tekercselések hiánya miatt a rézveszteségek száma kevesebb.
- Könnyen csatlakoztatható egy külső vezérlőegységhez, hogy figyelemmel kísérje az áramok áramlását és akár vezérelje is.
- A féknyomaték nagyon nagy
- Nagyon pontos és stabil
Alkalmazások
A főbb alkalmazások:
- A belső égésű motor teljesítményvizsgálata
- Kis teljesítményű motorokban használják
- Gépjármű-váltó alkatrészek
- Gázturbinák
- Vízturbinák
Ezért láthattuk a kompakt és sokoldalú dinamométerek működési elveit. El kell gondolkodni azon, hogy miként hozhatjuk meg az örvényáram működési jellemzőit fékpad a hagyományos mechanikus fékpadok szintjéig?
