Un corrent de remolí dinamòmetre és un dispositiu especial amb menys pèrdues, alta eficiència i més versàtil en comparació amb el dinamòmetre mecànic convencional. Al dinamòmetre de corrent de Foucault, les pèrdues són menors a causa de l'absència de contacte físic entre bobinatges i excitació. A causa de la seva petita mida i capacitat de combinar, té nombroses aplicacions i, fins i tot en alguns casos com provar el rendiment d’un motor de combustió interna, s’utilitza com a càrrega. En aquest article es parla d’una visió general d’un dinamòmetre de corrent de Foucault.
Què és el dinamòmetre de corrent de Foucault?
Un dinamòmetre de corrent de Foucault és un dispositiu de conversió d’energia electromecànica, que converteix l’energia mecànica en energia elèctrica. Utilitza fonamentalment la Llei de Faraday inducció electromagnètica com a principi de funcionament. A continuació es mostra un esquema del dinamòmetre.
Construcció
Els aspectes constructius del dinamòmetre de corrent de Foucault es mostren a la figura anterior. Consisteix en el marc exterior com a estator, que també s’anomena membre estacionari de la màquina. L’estator consta de bobinatges, que es col·loquen a les ranures de l’estator. Quan s’exciten els bobinatges de l’estator, es produeix un camp magnètic de l’estator a les bobines de l’estator. En el cas de màquines de gran valor, es col·loquen bobinatges trifàsics a les ranures de l’estator.
Els bobinatges de l’estator són de coure. El marc exterior, és a dir, l’estator, està format per un material magnètic com el ferro colat o l’acer de silici en cas d’aplicacions delicades. El membre giratori s’anomena rotor, que es manté per sota de les bobines de l’estator. El rotor es col·loca sobre un eix perquè pugui girar. Els bobinatges del rotor es col·loquen a les ranures del rotor. En el cas de màquines pesades, s’utilitzen bobinatges de rotors trifàsics per mantenir-los a les ranures del rotor.
El rotor s'ha de connectar al motor principal, de manera que quan el motor principal giri, proporciona l'entrada mecànica al dispositiu. S’utilitza un subministrament de corrent continu per excitar els bobinats de l’estator. En el cas de màquines grans, rectificador s’utilitzen unitats per aconseguir aquest subministrament de CC. Per a màquines grans, l’oli s’utilitza per refredar i aïllar els bobinats de l’estator. Això és important per dissipar la calor generada.
Un cop mesurat el corrent, tal com es mostra al diagrama, s’utilitza per mesurar el corrent produït i el parell induït. Un punter està connectat per un braç a l’estator, que pot mesurar el parell generat al rotor. I amb el coneixement de la velocitat, mitjançant aquest valor de parell, podem calcular la potència generada a la màquina.
Funcionament del dinamòmetre
Un dinamòmetre de corrent de Foucault funciona segons el principi de la Llei d’inducció electromagnètica de Fardays. Segons la llei, sempre que hi ha un desplaçament relatiu entre un conjunt de conductors i un camp magnètic, s’indueix una emf al conjunt del conductor. Aquesta emf es diu emf induïda dinàmicament. En el cas del dinamòmetre, quan els pols de l’estator s’exciten amb un subministrament de CC que està connectat a l’estator.
Treball
Quan es connecta l’alimentació de CC, les bobines de l’estator s’exciten i es produeix un camp magnètic a les bobines de l’estator. En el cas d’una màquina trifàsica, obtenim un camp magnètic rotatiu trifàsic a les bobines de l’estator quan les bobines s’exciten amb l’alimentació trifàsica. Quan el motor principal gira, el rotor, les bobines del rotor giren i interactuen amb el camp magnètic de l’estator.
Cal tenir en compte que en aquest camp el camp magnètic de l’estator té una naturalesa estàtica. Com que l’excitació és de CC, obtenim un camp magnètic estàtic. Quan les bobines del rotor tallen el camp magnètic de l’estator, s’indueix una emf ja que en aquest cas el camp magnètic és estàtic i els conductors giren. Per tant, hi ha un desplaçament relatiu entre el camp magnètic i els conductors.
Característiques del dinamòmetre de corrent de Foucault
Cal observar que el dinamòmetre de corrent de Foucault és diferent del convencional dinamòmetre mecànic. En aquest cas, quan el rotor del dinamòmetre talla el camp magnètic de l’estator, s’indueix una emf als conductors del rotor. Fa que flueixin corrents de Foucault pels conductors del rotor. La direcció dels corrents de Foucault és oposada al canvi del flux magnètic i es genera al rotor.
El rotor s’oposa a la força que s’exerceix a causa del flux magnètic, però a causa de l’entrada principal, continua girant. I com que no hi ha contacte físic entre el camp magnètic i els conductors, les pèrdues produïdes són molt menors en comparació amb un generador convencional.
A diferència d’un dinamòmetre mecànic convencional, en un dinamòmetre de corrent de Foucault, un braç està connectat al cos de l’estator. Al final del braç, es connecta un punter que pot mesurar el parell produït en l’enrotllament del rotor. En conèixer la velocitat del rotor, es pot conèixer la quantitat de potència, ja que la potència és igual al producte del parell i la velocitat.
Avantatges del dinamòmetre
Els avantatges del dinamòmetre de corrent de Foucault són
- És més eficient en comparació amb el dinamòmetre mecànic convencional a causa de les baixes pèrdues per fricció.
- La seva estructura és senzilla
- Es pot operar més còmodament en comparació amb els dinamòmetres convencionals
- Té una resposta dinàmica ràpida a causa de la baixa inèrcia rotacional.
- A causa de l'absència de grans bobinatges, el nombre de pèrdues de coure és menor.
- Es pot connectar fàcilment a una unitat de control externa per controlar el flux de corrents i fins i tot controlar-lo.
- El parell de frenada és molt elevat
- És altament precís i estable
Aplicacions
Les principals aplicacions són
- Proves de rendiment del motor de combustió interna
- S'utilitza en motors de petita potència
- Peces de transmissió d'automòbils
- Turbines de gas
- Turbines d’aigua
Per tant, hem vist els principis de treball dels dinamòmetres de naturalesa compacta i versàtil. Cal pensar, com es pot aportar les característiques de funcionament d’un corrent de Foucault dinamòmetre fins al nivell dels dinamòmetres mecànics convencionals?
