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 DWZ型电涡流制动器
来源: 点击数:34731次 更新时间:2021/9/28 22:04:16


DWZ型电涡流制动器主要用途:

DWZ系列盘式电涡流制动器,主要在加载测功设备中作为负载使用,用来测量动力机械特性的试验仪器,尤其用在中小功率和微小功率的动力加载测试中,也为作为其它动力设备的吸功装置。

DW系列盘式电涡流测功机,是在DWZ系列盘式电涡流制动器机体上加上测量扭矩和转速的装置的测功机,主要用来测量动力机械特性的试验仪器,尤其用在中小功率和微小功率的动力加载测试中。

性能特点:

DWZ/DW系列盘式制动器/测功机具有结构简单,传动惯量小,制动力矩大,允许速度高,工作性能稳定性好,动态响应快,使用寿命长,维护方便等特点。

当激磁线圈通上直流电时,其产生的磁通经左右电枢体、涡流环、感应盘,形成闭合磁路,有与转子形状犹如直齿轮,当感应盘被原动机带动旋转时,涡流环内表面产生疏密相间的磁场,该磁场在涡流环的表面上任一点呈交变变化,因此在涡流环内表面及一定深度范围内产生涡流,由于涡流形成的磁场与原磁场的相互作用,在感应盘上就产生了制动力矩。


DWZ系列电涡流制动器的主要技术指标

电涡流制动器/测功机 额定吸收功率 额定扭矩 额定转速 最高转速 转动惯量 最大激磁电压 最大激磁电流 冷却水压 冷却水流量
DWZ/DW-0.75 0.75 5 2000-2600 16000 0.002 80 3 0.1~0.3 1
DWZ/DW-3 3 10 2000-2600 14000 0.003 80 3 0.1~0.3 2
DWZ/DW-6 6 25 2000-2600 14000 0.003 80 3 0.1~0.3 3
DWZ/DW-10 10 50 2000-2600 13000 0.01 80 3 0.1~0.3 4.5
DWZ/DW-16 16 70 2000-2600 13000 0.02 80 3.5 0.1~0.3 6.5
DWZ/DW-25 25 120 2000-2600 11000 0.05 80 3.5 0.1~0.3 15
DWZ/DW-40 40 160 2000-2600 10000 0.1 90 4 0.1~0.3 25
DWZ/DW-63 63 250 2000-2600 9000 0.18 90 4 0.1~0.3 45
DWZ/DW-100 100 400 2000-2600 8500 0.32 120 4 0.1~0.3 60
DWZ/DW-160 160 600 2000-2600 8000 0.52 120 5 0.1~0.3 100
DWZ/DW-250 250 1100 2000-2600 7000 1.8 150 5 0.2~0.4 180
DWZ/DW-300 300 1600 2000-2600 6000 2.7 150 5 0.2~0.4 210
DWZ/DW-400 400 2200 2000-2600 5000 3.6 180 10 0.2~0.4 300
DWZ/DW-630 630 3600 2000-2600 5000 5.3 180 10 0.2~0.4 450






为提高普通电涡流传感器的灵敏度和增大检测距离, 对一种新型电涡流传感器从理论上
进行了分析. 文中列出了重叠双线圈和同轴三线圈两种电涡流传感器的结构, 并利用电磁场相关理
论对同轴三线圈电涡流传感器及其设计进行了较详细地分析, 并给出了测量电路单元. 通过与普通
电涡流传感器线圈进行仿真比较, 得出了该结构电涡流传感器在长距离测量时的优缺点.
Abstract: In order to increase the sensitivity and detecting distance of common eddy current sensor, this
paper analyzed a novel eddy-current sensor theoretically. The structures of the double-coil eddy current
sensors and three coaxial coil eddy current sensor are listed. T he paper analyzes the three coaxial coil eddy
current sensor, deducts the method of designing the sensor. s dimensions through electromagnetic field
theory and introduces the testing circuit unit. As a conclusion, compared with common eddy-current sen-
sor, the novel sensor has a longer detection distance and higher sensitivity.
电涡流传感器因动态响应特性好、灵敏度高、工作稳定可靠, 能在具有粉尘、油污等恶劣环境下工作, 是金属无损检测的重要工具. 利用电涡流传感器对金属的探测理论已经比较成熟, 但普通的电涡流传感器对金属的探测距离都很小, 实用的产品一般不超过 10 mm, 而在某些场合可能需要远距离金属探测. 为了解决这类问题, 本文分析了一种新的电涡流传感器的线圈结构, 该结构采用三线圈工作方式,并把涡流检测线圈和涡流激励线圈分开布置, 当涡流激励线圈通以稳频稳幅交流电信号时, 涡流检测线圈只对涡流信号敏感, 因此极大地提高了探测距离.1 长距离传感器线圈的布置及几何尺寸的确定
1. 1 传感器线圈的布置
当金属材质、传感媒介等其他条件一定时, 为了使传感器探测距离 x 足够大, 可采用如下两种方法布置线圈.
( 1) 双线圈重叠法. 如图 1( a) 所示
[ 1]传感器探
当被测金属接近传感器探头时( 见图 1( a) ) , 在金属表面感应出一定深度的涡流环, 其涡流环的深度、直径和涡流大小与激励线圈的物理几何参数有关, 但涡流环的交变频率与激励线圈的电流频率相同, 且涡流环和激励线圈同轴. 当激励线圈和被测金
属的物理几何参数固定后, L2 是 x 的函数. 然而, 由于电涡 L2 ( x)和激励线圈电流L1 的相位不一致,故感应出的涡流对激励线圈有能耗作用, 但因为激励线圈的电流幅值较大, 所以涡流对它的影响相对较小. 由于电涡流会使涡流检测线圈中产生感应电
动势, 故此时 E 2 、 L2 均不为 0. 若被测金属的电阻率和磁导率也被固定, 则 E 2 、L2 的大小只与距离 x 有关, 即L2 = f (x ). 通过检测L2 的大小, 就可以确定距离 x. 很显然, 因为没检测金属时, 涡流检测线圈中要求没有电信号, 所以这种方法激励线圈和涡流检测线圈的位置关系难于准确确定, 在实际使用时存在一定困难.
(2) 同轴三线圈法. 如图 2 所示, 探头主要由 3个同轴线圈构成, 按直径从大到小的顺序, 依次为外层激励线圈、涡流检测线圈和内层激励线圈. 其中,外层和内层激励线圈都通以稳频稳幅的交变电压,且内外层线圈的电流频率相同, 但幅值和匝数可以
不一样, 具体数值须满足涡流检测线圈内的瞬时磁通 5 的代数和为 0,分别是涡流检测线圈的感应电动势和感应电流. 当探头靠近被测金属时, 被测金属表面将产生涡流. 此涡流也会使涡流检测线圈中产生感应电动势和感应电流, 其大小是 x 的函数, 故只要测出该感应电流, 即可知道距离 x.
1. 2 线圈结构几何尺寸的确定当同轴三线圈探头远离被测金属, 即不处在金属探测状态时, 忽略分布电容的影响, 可得出探头等
效电路, 如图 3 所示 [ 2] .式中: R 1 、R 2 、R 3 分别为外、内层激励线圈电路等效电阻以及涡流检测线圈等效电阻; L 1 、L 2 、L 3 分别为外、内层激励线圈电路等效电感以及涡流检测线圈等效电感; M 12 、M 13 、M 23 分别为内、外层线圈间互
感, 外层、涡流检测线圈间互感和内层、涡流检测线圈间互感; X为内、外层线圈给定电压的角频率.又因为没有探测金属时涡流检测线圈电流为当线圈绕制好并制成探头后, L 1 、L 2 、L 3 、M 12 、M 13 、
M 23 均为可计算的常数, 此时可调整 U 1 和  U 2 或者
I 1 和 I 2 , 使涡流检测线圈感应电流为 0. 换句话说,
在绕制线圈和通以激励电信号时, 必须满足式(6) 或(7)的条件.
2 传感器金属探测分析探头制作好后, 当检测金属时, 系统等效电路变为如图 4 所示.另一方面, 当线圈绕制好, 并且线圈间的位置关系固定后, 线圈的自感和互感可以通过实测得到, 具体制作时, 可先作理论计算, 绕好后再实测修正, 以
满足式( 6) 或( 7) 的条件. 由此, 根据式( 8) ~ ( 11) 可解出涡流检测线圈上的电流, 此电流也是涡流检测线圈中的电流增量.
3 与普通电涡流传感器的测量距离比较分析
普通电涡流传感器的等效电路如图 6 所示. 由图可见, 传感器线圈既是磁场激励线圈, 又是电涡流信号接收线圈. 于是, 可写出下面方程组对这一关系进行描述.器的比较. 由图可见, 在检测相同距离的金属时, 长距离涡流传感器的涡流检测线圈的电信号更强, 即在相同条件下, 它的灵敏度要高于普通涡流传感器,检测的距离也比普通涡流传感器检测的距离要远得多. 但是, 当距离增加到一定值时, 如图中检测距离达到 200 mm 后, 长距离涡流传感器的电信号输出基本维持恒定值, 并不随距离的改变而改变. 然而,
普通涡流传感器的电信号输出对距离的变化却很敏感. 这说明在较大距离测量时, 长距离涡流传感器不能检测探头离被测金属的距离, 而只能检测出是否有金属. 另外, 在一定范围内, 激励线圈直径越大,探测距离越远.本文讨论的同轴三线圈远距离测量的电涡流传感器设计比较容易, 线圈调整也比较方便. 与普通电涡流传感器相比较, 这种长距离涡流传感器比普通涡流传感器测量距离要远得多, 而且灵敏度也要高一些. 但当它的测量距离达到一定值后, 对距离的变化不再敏感, 这在某种程度上限制了它的适用范围.

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