Một dòng điện xoáy lực kế là một thiết bị đặc biệt với ít tổn thất hơn, hiệu suất cao và linh hoạt hơn so với lực kế cơ học thông thường. Trong lực kế dòng điện xoáy, tổn hao ít hơn do không có bất kỳ tiếp xúc vật lý nào giữa các cuộn dây và kích thích. Do kích thước nhỏ và khả năng chống cháy, nó có rất nhiều ứng dụng, và thậm chí đối với một số trường hợp như kiểm tra hiệu suất của động cơ đốt trong, nó được sử dụng làm phụ tải. Bài viết này thảo luận tổng quan về một lực kế dòng điện xoáy.
Lực kế dòng điện xoáy là gì?
Lực kế dòng điện xoáy là một thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ điện, biến năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Về cơ bản, nó sử dụng Định luật Faraday về cảm ứng điện từ như nguyên lý hoạt động của nó. Dưới đây là sơ đồ của lực kế.
Xây dựng
Các khía cạnh cấu tạo của lực kế dòng điện xoáy được thể hiện trong hình trên. Nó bao gồm khung bên ngoài là stato, còn được gọi là bộ phận đứng yên của máy. Stato bao gồm các cuộn dây, được đặt trong các rãnh của stato. Khi các cuộn dây stato được kích thích, một từ trường stato được tạo ra trong các cuộn dây stato. Trong trường hợp máy điện có định mức cao, các cuộn dây 3 pha được đặt trong các rãnh của stato.
Các cuộn dây của stato được làm bằng đồng. Khung bên ngoài, tức là stato được làm bằng vật liệu từ tính như gang hoặc thép silicon trong trường hợp ứng dụng tinh vi. Bộ phận quay được gọi là rôto, được giữ bên dưới các cuộn dây stato. Rôto được đặt trên một trục để nó có thể quay. Trên các rãnh rôto đặt trên các rãnh rôto. Trong trường hợp máy điện nặng, cuộn dây rôto ba pha được sử dụng để giữ trên các rãnh rôto.
Rôto phải được kết nối với động cơ chính, sao cho khi động cơ chính quay, nó cung cấp đầu vào cơ học cho thiết bị. Nguồn D.C dùng để kích thích các cuộn dây của stato. Trong trường hợp máy lớn, chỉnh lưu được sử dụng để đạt được nguồn cung cấp DC này. Đối với các máy lớn, dầu được sử dụng để làm mát và cách điện các cuộn dây stato. Điều này rất quan trọng để làm tiêu tán nhiệt sinh ra.
Một khi đồng hồ đo dòng điện như thể hiện trong sơ đồ được sử dụng để đo dòng điện được tạo ra và mô-men xoắn gây ra. Một con trỏ được nối bằng một cánh tay với stato, có thể đo mô-men xoắn được tạo ra trong rôto. Và với kiến thức về tốc độ, bằng cách sử dụng giá trị mô-men xoắn này, chúng ta có thể tính toán công suất tạo ra trong máy.
Lực kế làm việc
Một lực kế dòng điện xoáy hoạt động dựa trên nguyên tắc của Định luật Faradays 'của cảm ứng điện từ. Theo định luật, bất cứ khi nào có sự dịch chuyển tương đối giữa một bộ dây dẫn và từ trường, thì một emf được tạo ra trên bộ dây dẫn. Emf này được gọi là emf cảm ứng động. Trong trường hợp của lực kế, khi các cực của stato được kích thích với nguồn điện một chiều được nối với stato.
Đang làm việc
Khi nguồn điện một chiều được kết nối, các cuộn dây stato được kích thích và một từ trường được tạo ra trong các cuộn dây stato. Trong trường hợp máy điện ba pha, ta thu được từ trường quay 3 pha, trong cuộn dây stato khi cuộn dây được kích thích với nguồn điện ba pha. Khi động cơ chính quay, rôto, các cuộn dây của rôto quay và tương tác với từ trường stato.
Cần lưu ý rằng trong trường hợp này, từ trường stato có bản chất là tĩnh. Vì kích từ là một chiều, chúng ta nhận được một từ trường tĩnh. Khi cuộn dây rôto cắt từ trường stato, một emf được cảm ứng vì trong trường hợp này từ trường tĩnh và các dây dẫn quay. Vì vậy có sự dịch chuyển tương đối giữa từ trường và các vật dẫn.
Tính năng của Lực kế dòng điện xoáy
Phải quan sát rằng lực kế dòng điện xoáy khác với lực kế thông thường lực kế cơ học. Trong trường hợp này, khi rôto của lực kế cắt từ trường stato, một emf xuất hiện trên các dây dẫn của rôto. Nó gây ra dòng điện xoáy trong các dây dẫn rôto. Chiều của dòng điện xoáy ngược với sự thay đổi của từ thông và được tạo ra trong rôto.
Rôto chống lại lực tác dụng do từ thông, nhưng do đầu vào của động cơ chính, nó tiếp tục quay. Và vì không có tiếp xúc vật lý giữa từ trường và các vật dẫn, nên tổn thất tạo ra rất ít hơn so với máy phát điện thông thường.
Không giống như trong một lực kế cơ học thông thường, trong một lực kế dòng điện xoáy, một cánh tay được nối với thân của stato. Ở cuối cánh tay đòn, một con trỏ được kết nối, có thể đo mô-men xoắn tạo ra trong cuộn dây rôto. Khi biết tốc độ của rôto, có thể biết lượng công suất, vì công suất bằng tích của mômen và tốc độ.
Ưu điểm của máy đo lực
Ưu điểm của lực kế dòng điện xoáy là
- Nó hiệu quả hơn so với lực kế cơ học thông thường do tổn thất ma sát thấp.
- Cấu trúc của nó rất đơn giản
- Nó có thể được vận hành thuận tiện hơn so với lực kế thông thường
- Nó có phản ứng động nhanh vì quán tính quay thấp.
- Do không có cuộn dây lớn nên số lượng đồng hao hụt ít hơn.
- Nó có thể được kết nối với một bộ điều khiển bên ngoài một cách dễ dàng để theo dõi dòng chảy của dòng điện và thậm chí điều khiển nó.
- Mômen phanh rất cao
- Nó rất chính xác và ổn định
Các ứng dụng
Các ứng dụng chính là
- Kiểm tra hiệu suất của động cơ đốt trong
- Được sử dụng trong động cơ công suất nhỏ
- Bộ phận truyền động ô tô
- Tuabin khí
- Tuabin nước
Do đó chúng ta đã thấy nguyên lý hoạt động của các loại động cơ kế nhỏ gọn và linh hoạt. Phải nghĩ rằng, làm thế nào người ta có thể mang các đặc tính hoạt động của dòng điện xoáy lực kế đến cấp của lực kế cơ học thông thường?
