DWZ型電渦流制動(dòng)器主要用途：
DWZ系列盤式電渦流制動(dòng)器，主要在加載測(cè)功設(shè)備中作為負(fù)載使用，用來(lái)測(cè)量動(dòng)力機(jī)械特性的試驗(yàn)儀器，尤其用在中小功率和微小功率的動(dòng)力加載測(cè)試中，也為作為其它動(dòng)力設(shè)備的吸功裝置。
DW系列盤式電渦流測(cè)功機(jī)，是在DWZ系列盤式電渦流制動(dòng)器機(jī)體上加上測(cè)量扭矩和轉(zhuǎn)速的裝置的測(cè)功機(jī)，主要用來(lái)測(cè)量動(dòng)力機(jī)械特性的試驗(yàn)儀器，尤其用在中小功率和微小功率的動(dòng)力加載測(cè)試中。
性能特點(diǎn)：
DWZ/DW系列盤式制動(dòng)器/測(cè)功機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)慣量小，制動(dòng)力矩大，允許速度高，工作性能穩(wěn)定性好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便等特點(diǎn)。
當(dāng)激磁線圈通上直流電時(shí)，其產(chǎn)生的磁通經(jīng)左右電樞體、渦流環(huán)、感應(yīng)盤，形成閉合磁路，有與轉(zhuǎn)子形狀猶如直齒輪，當(dāng)感應(yīng)盤被原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，渦流環(huán)內(nèi)表面產(chǎn)生疏密相間的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在渦流環(huán)的表面上任一點(diǎn)呈交變變化，因此在渦流環(huán)內(nèi)表面及一定深度范圍內(nèi)產(chǎn)生渦流，由于渦流形成的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的相互作用，在感應(yīng)盤上就產(chǎn)生了制動(dòng)力矩。
DWZ系列電渦流制動(dòng)器的主要技術(shù)指標(biāo)
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電渦流制動(dòng)器/測(cè)功機(jī)
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額定吸收功率
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額定扭矩
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額定轉(zhuǎn)速
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最高轉(zhuǎn)速
|
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
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最大激磁電壓
|
最大激磁電流
|
冷卻水壓
|
冷卻水流量
|
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DWZ/DW-0.75
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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
|
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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
|
為提高普通電渦流傳感器的靈敏度和增大檢測(cè)距離, 對(duì)一種新型電渦流傳感器從理論上
進(jìn)行了分析. 文中列出了重疊雙線圈和同軸三線圈兩種電渦流傳感器的結(jié)構(gòu), 并利用電磁場(chǎng)相關(guān)理
論對(duì)同軸三線圈電渦流傳感器及其設(shè)計(jì)進(jìn)行了較詳細(xì)地分析, 并給出了測(cè)量電路單元. 通過(guò)與普通
電渦流傳感器線圈進(jìn)行仿真比較, 得出了該結(jié)構(gòu)電渦流傳感器在長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn).
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.
電渦流傳感器因動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠, 能在具有粉塵、油污等惡劣環(huán)境下工作, 是金屬無(wú)損檢測(cè)的重要工具. 利用電渦流傳感器對(duì)金屬的探測(cè)理論已經(jīng)比較成熟, 但普通的電渦流傳感器對(duì)金屬的探測(cè)距離都很小, 實(shí)用的產(chǎn)品一般不超過(guò) 10 mm, 而在某些場(chǎng)合可能需要遠(yuǎn)距離金屬探測(cè). 為了解決這類問(wèn)題, 本文分析了一種新的電渦流傳感器的線圈結(jié)構(gòu), 該結(jié)構(gòu)采用三線圈工作方式,并把渦流檢測(cè)線圈和渦流激勵(lì)線圈分開布置, 當(dāng)渦流激勵(lì)線圈通以穩(wěn)頻穩(wěn)幅交流電信號(hào)時(shí), 渦流檢測(cè)線圈只對(duì)渦流信號(hào)敏感, 因此極大地提高了探測(cè)距離.1 長(zhǎng)距離傳感器線圈的布置及幾何尺寸的確定
1. 1 傳感器線圈的布置
當(dāng)金屬材質(zhì)、傳感媒介等其他條件一定時(shí), 為了使傳感器探測(cè)距離 x 足夠大, 可采用如下兩種方法布置線圈.
( 1) 雙線圈重疊法. 如圖 1( a) 所示
[ 1]傳感器探
當(dāng)被測(cè)金屬接近傳感器探頭時(shí)( 見圖 1( a) ) , 在金屬表面感應(yīng)出一定深度的渦流環(huán), 其渦流環(huán)的深度、直徑和渦流大小與激勵(lì)線圈的物理幾何參數(shù)有關(guān), 但渦流環(huán)的交變頻率與激勵(lì)線圈的電流頻率相同, 且渦流環(huán)和激勵(lì)線圈同軸. 當(dāng)激勵(lì)線圈和被測(cè)金
屬的物理幾何參數(shù)固定后, L2 是 x 的函數(shù). 然而, 由于電渦 L2 ( x)和激勵(lì)線圈電流L1 的相位不一致,故感應(yīng)出的渦流對(duì)激勵(lì)線圈有能耗作用, 但因?yàn)榧?lì)線圈的電流幅值較大, 所以渦流對(duì)它的影響相對(duì)較小. 由于電渦流會(huì)使渦流檢測(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電
動(dòng)勢(shì), 故此時(shí) E 2 、 L2 均不為 0. 若被測(cè)金屬的電阻率和磁導(dǎo)率也被固定, 則 E 2 、L2 的大小只與距離 x 有關(guān), 即L2 = f (x ). 通過(guò)檢測(cè)L2 的大小, 就可以確定距離 x. 很顯然, 因?yàn)闆]檢測(cè)金屬時(shí), 渦流檢測(cè)線圈中要求沒有電信號(hào), 所以這種方法激勵(lì)線圈和渦流檢測(cè)線圈的位置關(guān)系難于準(zhǔn)確確定, 在實(shí)際使用時(shí)存在一定困難.
(2) 同軸三線圈法. 如圖 2 所示, 探頭主要由 3個(gè)同軸線圈構(gòu)成, 按直徑從大到小的順序, 依次為外層激勵(lì)線圈、渦流檢測(cè)線圈和內(nèi)層激勵(lì)線圈. 其中,外層和內(nèi)層激勵(lì)線圈都通以穩(wěn)頻穩(wěn)幅的交變電壓,且內(nèi)外層線圈的電流頻率相同, 但幅值和匝數(shù)可以
不一樣, 具體數(shù)值須滿足渦流檢測(cè)線圈內(nèi)的瞬時(shí)磁通 5 的代數(shù)和為 0,分別是渦流檢測(cè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流. 當(dāng)探頭靠近被測(cè)金屬時(shí), 被測(cè)金屬表面將產(chǎn)生渦流. 此渦流也會(huì)使渦流檢測(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流, 其大小是 x 的函數(shù), 故只要測(cè)出該感應(yīng)電流, 即可知道距離 x.
1. 2 線圈結(jié)構(gòu)幾何尺寸的確定當(dāng)同軸三線圈探頭遠(yuǎn)離被測(cè)金屬, 即不處在金屬探測(cè)狀態(tài)時(shí), 忽略分布電容的影響, 可得出探頭等
效電路, 如圖 3 所示 [ 2] .式中: R 1 、R 2 、R 3 分別為外、內(nèi)層激勵(lì)線圈電路等效電阻以及渦流檢測(cè)線圈等效電阻; L 1 、L 2 、L 3 分別為外、內(nèi)層激勵(lì)線圈電路等效電感以及渦流檢測(cè)線圈等效電感; M 12 、M 13 、M 23 分別為內(nèi)、外層線圈間互
感, 外層、渦流檢測(cè)線圈間互感和內(nèi)層、渦流檢測(cè)線圈間互感; X為內(nèi)、外層線圈給定電壓的角頻率.又因?yàn)闆]有探測(cè)金屬時(shí)渦流檢測(cè)線圈電流為當(dāng)線圈繞制好并制成探頭后, L 1 、L 2 、L 3 、M 12 、M 13 、
M 23 均為可計(jì)算的常數(shù), 此時(shí)可調(diào)整 U 1 和 U 2 或者
I 1 和 I 2 , 使渦流檢測(cè)線圈感應(yīng)電流為 0. 換句話說(shuō),
在繞制線圈和通以激勵(lì)電信號(hào)時(shí), 必須滿足式(6) 或(7)的條件.
2 傳感器金屬探測(cè)分析探頭制作好后, 當(dāng)檢測(cè)金屬時(shí), 系統(tǒng)等效電路變?yōu)槿鐖D 4 所示.另一方面, 當(dāng)線圈繞制好, 并且線圈間的位置關(guān)系固定后, 線圈的自感和互感可以通過(guò)實(shí)測(cè)得到, 具體制作時(shí), 可先作理論計(jì)算, 繞好后再實(shí)測(cè)修正, 以
滿足式( 6) 或( 7) 的條件. 由此, 根據(jù)式( 8) ~ ( 11) 可解出渦流檢測(cè)線圈上的電流, 此電流也是渦流檢測(cè)線圈中的電流增量.
3 與普通電渦流傳感器的測(cè)量距離比較分析
普通電渦流傳感器的等效電路如圖 6 所示. 由圖可見, 傳感器線圈既是磁場(chǎng)激勵(lì)線圈, 又是電渦流信號(hào)接收線圈. 于是, 可寫出下面方程組對(duì)這一關(guān)系進(jìn)行描述.器的比較. 由圖可見, 在檢測(cè)相同距離的金屬時(shí), 長(zhǎng)距離渦流傳感器的渦流檢測(cè)線圈的電信號(hào)更強(qiáng), 即在相同條件下, 它的靈敏度要高于普通渦流傳感器,檢測(cè)的距離也比普通渦流傳感器檢測(cè)的距離要遠(yuǎn)得多. 但是, 當(dāng)距離增加到一定值時(shí), 如圖中檢測(cè)距離達(dá)到 200 mm 后, 長(zhǎng)距離渦流傳感器的電信號(hào)輸出基本維持恒定值, 并不隨距離的改變而改變. 然而,
普通渦流傳感器的電信號(hào)輸出對(duì)距離的變化卻很敏感. 這說(shuō)明在較大距離測(cè)量時(shí), 長(zhǎng)距離渦流傳感器不能檢測(cè)探頭離被測(cè)金屬的距離, 而只能檢測(cè)出是否有金屬. 另外, 在一定范圍內(nèi), 激勵(lì)線圈直徑越大,探測(cè)距離越遠(yuǎn).本文討論的同軸三線圈遠(yuǎn)距離測(cè)量的電渦流傳感器設(shè)計(jì)比較容易, 線圈調(diào)整也比較方便. 與普通電渦流傳感器相比較, 這種長(zhǎng)距離渦流傳感器比普通渦流傳感器測(cè)量距離要遠(yuǎn)得多, 而且靈敏度也要高一些. 但當(dāng)它的測(cè)量距離達(dá)到一定值后, 對(duì)距離的變化不再敏感, 這在某種程度上限制了它的適用范圍.
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