离心泵的特性曲线包括泵的扬程与流量的关系、泵的输入功率与流量的关系和泵的效率与流量的关系等［1］。在特性曲线测定过程中，泵的输入功率也即原动机的输出功率是一个重要参数。在现有的实验过程中，通常采用间接测量法来获取泵的输入功率。即先通过电表测得原动机的输入功率，再通过原动机效率—功率曲线（η－P曲线）查得此功率状态下的电机效率，然后根据原动机的输入功率和电机效率求得电机的轴上输出功率，也即泵的输入功率。这种方法虽然简单，但显得过于粗糙，其准确度显然不够理想。主要原因就是电机效率求取的准确度不够理想。电机效率是输出功率与输入功率的比值，其曲线是在一定的测试条件下kaiyun官方登录 开云网址取得的。输入电压的波动和波形的畸变、环境温度的差异、测量电表的精度、电机的联接安装条件等因素都会造成电机实际效率曲线的严重偏离。为此，我们改用直接测量法来测取电机的轴上输出功率，以避免电机效率因近似性和不可靠性而引起的实验数据误差，从而提高泵输入功率的准确度。

　　该测功机系统广泛应用于各种交直流电机，风机，内燃机，减速机，液压马达，水泵，搅拌机，曳引机，电动板手，钻探机械等动力和传动机械的转矩，转速，功率，效率，电压，电流，电功率因数，油压，流量，温升等参数的测度，具有精度高，结构紧凑，操作方便，适用广泛等优点

　　涡流测功机利用涡流产生制动转矩来测量机械转矩的装置。它由电磁滑差离合器（见电磁调速异步电动机）、测力计和测速发电机组成。被测动力机械与电磁滑差离合器的输入轴连接，带动电枢旋转，磁极则被安装其上的测力臂掣住,只能在一定范围内摆动一角度,配合测力计就可以由此摆动角直接读出电枢与磁极间作用的电磁转矩。略去风摩损耗等测量误差时，此电磁转矩就等于被测动力机械的输出转矩。涡流测功机只能产生制动转矩，不能作为电动机运行。一般用于测量转速上升而转矩下降，或转矩变化而转速基本不变的动力机械。

　　摘 要：阐述化工生产流程中流体输送设备的作用以及在化工实验中其输入功率准确测量的必要性。介绍在有关的化工原理实验中兼作原动机和测功机的特种电机，提出用直接法准确测取该原动机的输出功率也即流体输送设备输入功率的具体方法，并对该法的测量精度作简要分析。

　　电机的定子线圈通以三相或单相交流电后，就会在电机的气隙中产生旋转磁场，并在电机转子的“鼠笼”中产生感生电流。此感生电流在气隙磁场中又会产生电磁力。电磁力的作用结果使电机的转子得到一电磁转矩M并沿着磁场旋转方向旋转，同时使电机的定子受到方向相反的反作用力和电磁转矩M′。又根据力学理论［3］，电机转子对定子反作用所产生的反转矩的大小等于定子对转子作用所产生的转矩而方向相反，即M′=-M。

　　由于电机的转子是旋转的，而电机的定子因为压（拉）力传感器的缘故实际是静止的。因此，测取M′要比测取M要容易得多。所以，在实际的应用中，我们采用先测取M′和ω，然后再求取电机在转动轴上输出的机械功率。在我们所研究的实验系统中，电机的输出功率也就是流体输送设备（如离心泵）的实际输入功率。

　　2.所有仪器通过RS485总线与电脑连接，实现对电机的自动加载以及对数据的集中采集。实时显示各参数与时间之间的关系曲线，以记录整过测试过程。

　　3.测功机生成电机的特性曲线.测功机以曲线.测试数据可导出生成Microsoft Excel文件（*.xls），用于对采集数据的再处理。

　　(1) 转速测量：图3a中，M1为测速元件。Vn为测速信号；N-VIDEO为转速数显接口。转速信号Vn由与测功机相联的测速元件M1（如30CY-1型测速发电机）获得。其再经过可调电位器P5分压后由N-VIDEO端输出到转速数显表以显示其转速。显示值可通过可调电位器P5得以校调。

　　（3） 功率测量：图3c中，Vn为转速信号；Vm为转矩信号；A1、A2、A3、A4等组成一乘法电路［4］： VP为功率信号；P－VIDEO为功率数显接口。功率信号VP由转速信号Vn和转矩信号Vm经乘法电路运算放大后获得。其再经可调电位器P1分压后由P－VIDEO端输出到功率数显表以显示其功率。显示值可通过可调电位器P1得以校调。

　　(2） 转矩测量：图3b中， MⅠ1、MⅠ2为力传感器的信号输出端；U4为运算放大器；Vm为转矩信号；M－VIDEO为转矩数显接口。转矩信号Vm由测功机下方的压力传感器的输出信号（MⅠ1；MⅠ2间的电压差）经运算放大器U4放大后获得。其再经过可调电位器 P46分压后由M－VIDEO端输出到转矩数显表以显示其转矩。显示值可通过可调电位器P46得以校调。值得一提的是，由于压力传感器本身存在静态偏差，当实际转矩为零时，其转矩数显值并非为零。为此，在运放U4的同向输入端增设一路由电阻R48电位器P41和5V、-5V电源组成的转矩校零电路。校调信号MT在-5V～5V的范围内连续可调。通过调节可调电位器P41获得所需的校调信号以抵消压力传感器固有的静态偏差，使转矩测量电路具有准确的数显结果。

　　也就是说，我们只要测得电机转子反作用于定子上的反转矩M′，就可得到电机轴上的输出转矩，进而获得电机的轴上输出功率。我们为了直接测取电机的反转矩M，要求原动机能兼作测功机。因此该原动机的结构与普通电机有所不同，是经特殊结构设计的特种电机，如图2所示。

　　该特种电机的最大特点就是它的定子是悬空的，而且可以旋转。我们在电机的正下方设置一压kaiyun官方登录 开云网址（拉）力传感器，以便测取电机定子受到的反转矩M′。

　　1.测功机系统用1台磁粉测功机加载，用1台TR-2B转矩转速采集仪采集电机的输出转矩和转速；用1台AM-A型电参数采集仪采集电机的输入电压、电流、功率因数、频率等参数；用1台TEM-2温度采集仪采集温升；用WLK-3B程控电源控制磁粉测功机。

　　(2) 转矩精度：转矩的精度主要取决于两个方面。一方面是压力传感器的线性度，另一方面是测功机电机的静摩擦转矩。在标称范围内，压力传感器的线‰，一般可以不予考虑。而测功电机的静摩擦转矩可以通过测量环节予以修正。只要其重复性良好，经过修正后的转矩具有相当高的精度。这也是该系统精确度的关键所在。

　　在化工生产过程中，流体在反应容器之间的输送必须借助于输送设备，以克服输送过程的机械能损失或提高位能、流体的压强等。在化工生产或实验流程中的液体泵（最常见的是离心泵）就是流体输送设备较常见的一种。作为化工生产或相关化工实验中的主要动力部件，流体输送设备的工作特性准确与否将直接影响化工过程各操作参数和化工实验结果的准确度。

　　测功机也称测功器，主要用于测试发动机的功率，也可作为齿轮箱、减速机、变速箱的加载设备，用于测试它们的传递功率。主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机。电力测功机利用电机测量各种动力机械轴上输出的转矩，并结合转速以确定功率的设备。因为被测量的动力机械可能有不同转速，所以用作电力测功机的电机必须是可以平滑调速的电机。目前用得较多的是直流测功机、交流测功机和涡流测功机。

　　旋转时，由于磁密值的周期性变化而产生涡流，此涡流产生的磁场同产生它的磁场相互作用，从而产生与被试机反向的制动力矩，使电枢摆动，通过电枢上的力臂，将制动力传给测量装置。转速测量采用非接触式磁电转速传感器和装于主轴的60齿牙盘，将转速信号转换成电信号输出。

　　直流测功机可作为直流发电机运行，作为被测动力机械的负载，以测量被测机械的轴上输出转矩；也可以作直流发电机运行，拖动其他机械，以测量其轴上输入转矩。转矩与测速发电机测得的转速之积即轴功率。这就是测功机一名的由来。

　　交流测功机通常由一台三相交流换向器电动机和测力计、测速发电机组合而成。它的测功原理与直流测功机相同。

　　(1) 转速精度：转速的精度主要取决于测速元件的线型测速发电机的线％，可满足一般测量的精度要求。由于测速发电机的转子直径都较小（如30CY-1型测速发电机的转子直径为Φ3mm），因此测功机的安装精度要求较高。否则，将会引起转速信号的跳动而影响精度，同时也会影响测速发电机的使用寿命。

　　由电涡流测功机结构图可知，感应子主要由旋转部分和摆动部分（电枢和励磁线圈）组成。转子轴上的感应子形状犹如齿轮，与转子同轴装有一个直流励磁线圈。当励磁线圈组通以直流电流时，其周围便有磁场存在，那么围绕励磁组就产生一闭合磁通。很明显，位于绕组左侧的感应子具有一个极性，右侧具有相反的极性。

　　磁粉电涡流测功机成套磁电测功系统使用简介本公司设计生产的成套磁电测功系统是以磁粉制动器或磁粉离合器电涡流制动器为加载器以选定的传感器为检测元件配置tr型am型tem型等信号采集仪以及wlk型程控电源配有rs485rs232与电脑接口通信通过专业软件对系统进行定时定次定量加载并采样储存数据生成报表及相关曲线为电机轴上的输出功率；Pem为电机的电磁功率；Mem为电机的电磁转矩；ω为电机转动的角速度。

　　由上式可知，我们只要能分别测得电机的输出转矩Mem和电机的转动角速度ω，就可得到电机的输出功率P2。对于电机转动的角速度ω，我们可以通过测速装置（如测速发电机、光电测速仪等）获得；而转矩Mem的获得相对比较困难。

　　原动机的输入功率P1可以通过电工仪表（如瓦特计等）很方便地测取。但想要测取泵的输入功率，也即原动机的输出功率P2可没有如此方便。因为它是原动机通过转动轴传递到泵的机械功率。

　　本公司设计生产的成套磁电测功系统，是以磁粉制动器或磁粉离合器，电涡流制动器为加载器，以选定的传感器为检测元件，配置TR型，AM型，TEM型等信号采集仪，以及WLK型程控电源，配有RS485/RS232与电脑接口通信，通过专业软件对系统进行定时定次定量加载，并采样储存数据，生成报表及相关曲线。