[科普中国]-直流电力测功机

直流电力测功机采用复式励磁的直流电动机，利用外部励磁可以扩大测功机的转速调节范围。倒拖动力机械作为电动机使用时有磁场方向和外激磁场一致的串励绕组，可以使测功机在低转速时有较大的转矩，这对于动力机械的启动是十分必要的。

简介直流电力测功机采用复式励磁的直流电动机，利用外部励磁可以扩大测功机的转速调节范围。倒拖动力机械作为电动机使用时有磁场方向和外激磁场一致的串励绕组，可以使测功机在低转速时有较大的转矩1。

结构直流电力测功机的结构如图1所示，它与一般电机主要的不同在于定子外壳被支撑在一对轴承上，并可以绕轴线自由摆动。在定子外壳上固定一个力臂，它与测力机构链接，用于测定转矩2。

工作原理当被测动力机械的输出轴与直流电力测功机的转子连接在一起旋转时，电枢绕组切割定子绕组磁场的磁力线，在电枢绕组中产生感应电动势，即产生一个与旋转方向相反的制动转矩，此时，电机作发电机运行，以实现作为负荷进行测功的目的。相反，当电枢回路有电流通过时，在磁场中会受到电磁力的作用而产生一个与旋转方向相同的驱动力矩，这时电机作电动机运行，用来拖动动力机械转动。

无论作为发电机运行用于测功，还是作为电动机用于拖动，定子通过磁场受到转子转矩作用时，还受到一个与之大小相等、方向相反的反力矩的作用，此力矩可由测力机构测出。由于测功机的摆动方向随测功机使用情况和转子的旋转方向而变化，而作用于测力机构的作用力只允许朝一个方向作用，故其力臂与测力机构之间一般是通过四连杆机构连接。广泛采用环形的拉压力传感器作为测力机构，这种测力机构可直接与测功机的力臂连接。

直流电力测功机的控制方式有负荷电阻控制方式和自动馈网控制方式两类，直流电力测功机的特性与控制方式有关，要根据动力机械的实验目的和试验方法以及电源和经济方面的多种因素综合考虑，选定测功机的控制方式。2

特性曲线直流电力测功机特性曲线如图2所示，A：直流电力测功器的工作范围是由直流电机特性决定的。对应于最大的励磁电流和最小的负荷电阻。B：最大转矩线，受电枢的机械强度所限C：因为电机的允许温升和绝缘电压都有一定的限制，如温升一定，则要求通过电枢绕组的电流I不能超过某最大值D：机械强度E：空载线1。

工作特点直流电力测功机由直流平衡机、变流机组、激磁机组、负载电阻等组成，较复杂。直流平衡机的磁场采用复激式，即自激和他激式，它的定子磁场由自身直流和外部供给直流电产生。这种产生激磁的方式，可以扩大测功器的调节范围。

变流机组也称为发电机组，其由三相异步电机和直流电机组成，其有两种工作状态：

①内燃机工作时，带动直流平衡电机，这时直流平衡电机作发电机用，直流平衡电机→直流电机→三相异步电机→电网。

②拖动内燃机直流平衡电机作电动机运行，电网→三相异步电机→直流电机→直流平衡电机→内燃机直流平衡式电机和变流机组的直流电机都需要直流激磁源。激磁的直流电源由激磁机组供给。1

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学