عملکرد دینامومترادیکارنت

معرفی دینامومتر و کاربرد دینامومترادیکارت تست موتورهای الکتریکی و بنزینی .

1. ** مقدمه:**2 . **اصل کارکرد قانون فارادی و جریان گردابی :** توضیح دقیق اینکه چگونه چرخش روتور در میدان مغناطیسی باعث ایجاد جریانهای گردابی  Eddy Currents  در روتور میشود. این جریانها یک میدان مغناطیسی مخالف ایجاد میکنند که منجر به نیروی ترمز گشتاور مخالف میگردد.
3 . **اجزای اصلی در عملکرد دینامومتر ادیکارنت:**
* **ترمز بخش الکترومغناطیسی ** شامل روتور و استاتور الکترومغناطی است
* **سیستم اندازهگیری گشتاور:** بر اساس اصل عمل و عکسالعمل اندازهگیری نیروی واکنش
* **سیستم اندازهگیری سرعت  دور:** برای محاسبه توان خروجی.
* **سیستم خنککننده:** تبدیل انرژی جذب شده به گرما و دفع آن توسط آب.
4. ** کنترل و تنظیم:** نحوه کنترل گشتاور با تنظیم جریان سی مپیچها و لزوم استفاده از سیستمهای کنترل حلقه بسته  PID برای حفظ گشتاور و دور ثابت در برابر تغییرات دما و بار موتور.
5. ** مزایا و معایب  خلاصه:** مزایایی مانند عدم تماس مکانیکی مستقیم، پاس خدهی سریع و معایبی مانند تولید حرارت زیاد و نیاز به سیستم خنک کننده قوی.

دینامومتر ادیکارت Eddy Current Dynamometer  یک دستگاه تست غیرتماسی است که برای اندازهگیری
گشتاور و توان خروجی موتورهای دوار، از جمله موتورهای الکتریکی و بنزینی، به کار میرود. این دستگاه به دلیل
ماهیت غیرتماسی خود، مزایای قابل توجهی نسبت به روشهای سنتی ترمز اصطکاکی )مانند دینامومترهای اصطکاکی یا هیدرولیکی ارائه میدهد، به ویژه در محیط هایی که نیاز به دقت بالا و عدم سایش مکانیکی وجود دارد. وجه تمایز اصلی این دینامومتر، توانایی آن در ایجاد بار ترمز مغناطیسی بدون نیاز به تماس مکانیکی مستقیم با قطعات در حال چرخش است، که این امر منجر به کاهش استهلاک، نیاز کمتر به تعمیر و نگهداری، و امکان رسیدن به سرعتهای عملیاتی بسیار بالا میشود.

 اصل فیزیکی درعملکرد دینامومتر ادیکارنت:

پدیده جریان گردابی  Eddy Currents
عملکرد دینامومتر ادیکارت بر پایه قوانین اساسی الکترومغناطیس، به ویژه قانون القای فارادی و قانون لنز، استوار
است. این پدیده امکان تبدیل انرژی مکانیکی موتور به انرژی حرارتی از طریق اندرکنش مغناطیسی را فراهم میآورد.
1.1 . قانون القای فاراد ی
قانون القای فارادی بیان میکند که نرخ تغییر شار مغناطیسی عبوری از یک حلقه بسته، متناسب با ولتاژ
القایی  در آن حلقه است.که در آن  تعداد دور سیم پیچ یا در مورد دینامومتر، ضخامت مؤثر روتور نرخ تغییر شار مغناطیسی است.
در دینامومترادیکارت، اجزای اصلی شامل یک روتور غیر مغناطیسی معمولاً از فلزات رسانا مانند آلومینیوم یا
فولادهای خاص که دارای نفوذپذیری مغناطیسی بالا نیستند اما رسانایی الکتریکی بالایی دارند است که مستقیما به
شفت موتور مورد آزمایش متصل شده و میچرخد، و یک استاتور حاوی سیمپیچهای الکترومغناطیسی است که میدان
مغناطیسی قوی و کنترل شدهای تولید م یکند.
هنگامی که روتور با سرعت زاویهای در حال چرخش است و خطوط شار مغناطیسی
تولید شده توسط استاتور را قطع م یکند، میدان مغناطیسی متغیر در روتور، ولتاژ القایی ایجاد میکند. این ولتاژ در
جریان گردابی  داخل توده رسانای روتور، جریانهای الکتریکی حلقوی و گردشی را القا میکند که به آن Eddy Current  میگویند. شدت این جریانها مستقیما به سرعت چرخش  و چگالی شار مغناطیسی بستگی دارد.
1.2 . قانون لنز و تولید گشتاور
طبق قانون لنز، هر جریان القایی همواره در جهتی ایجاد میشود که با علت اصلی خود )تغییر شار مغناطیسی  مخالفت
کند. در این حالت، جریانهای گردابی تولید شده در روتور، خود یک میدان مغناطیسی ثانوی های
تولید میکنند که با میدان مغناطیسی اصلی استاتور  مخالفت میکند.
این اندرکنش بین میدان مغناطیسی اصلی و میدان مغناطیسی ناشی از جریانهای گردابی، یک نیروی لورنتس
Lorentz Force بر روی حاملهای جریان الکترونهای آزاد( در روتور اعمال میکند. این نیرو باعث ایجاد یک
گشتاور ترمز خالص بر روی شفت میشود که همیشه در جهت مخالف چرخش روتور است.

 اجزای اصلی سیستم عملکرد دینامومتر ادیکارنت

یک سیستم دینامومتر ادیکارت، فارغ از کاربرد خاص مانند تست موتور خودرو یا تست موتور الکتریکی، از پنج
جزء حیاتی تشکیل شده است که باید هماهنگ با یکدیگر کار کنند .
2.1 . واحد ترمز Damping Unit
این واحد، قلب سیستم است و شامل روتور و استاتور مغناطیسی میشود.
روتور  Rotor : معمولاً از یک دیسک یا استوانه فلزی غیرفرومغناطیسی با رسانایی الکتریکی بالا ساخته میشود.
طراحی هندسی روتور مانند وجود شیارها یا تغییرات ضخامت میتواند برای بهبود توزیع جریان گردابی و افزایش
بازده ترمز در سرع تهای مختلف به کار رود.
استاتور و الکترومغناطی شامل مجموعهای از سیمپیچهای مسی است که دورهست ههای آهنیبرای متمرکز کردن شار مغناطیسی پیچیده شدهاند. با اعمال جریان DC به این سیمپیچها، یک میدان مغناطیسی ثابت اما قابل کنترل تولید میشود. در طراحیهای پیشرفته، ممکن است از آهنرباهای دائمی به همراه تقوی تکنندههای الکترومغناطیسی استفاده شود.
2.2 . سیستم خنک کننده
انرژی الکتریکی که به واسطه القای فارادی در جریانهای گردابی ذخیره میشود، به دلیل مقاومت داخلی روتور، به
سرعت به گرما تبدیل میشود اتلاف ژول این تلفات میتواند بسیار قابل توجه باشد، به ویژه در تستهای طولانی
مدت با بار بالا.

سیستم اندازهگیری گشتاور  Torque Measurement
اندازهگیری گشتاورنیروی چرخشی به روش غیرمستقیم و بر اساس اصل عمل و عکسالعمل قانون سوم نیوتن
انجام میشود.
واحد ترمز به طور کامل یا به صورت وزنی بر روی یک تکی هگاه حساس نصب میشود. گشتاور ترمز اعمال شده
توسط روتور که ناشی از میدان مغناطیسی است، یک نیروی واکنش متضاد بر استاتور وارد میکند. این نیروی
واکنش توسط سنسورهای نیروLoad Cells  انداز هگیری میشود.

 سیستم اندازهگیری سرعت Speed Measurement:اندازهگیری RPM باید با دقت بالا انجام شود. این امر معمولاً توسط انکودرهای افزایشی  Incremental Encoders  که بر روی شفت نصب شدهاند یا سنسورهای مغناطیسی  Pickup Sensors که تعداد دندانههای روی یک چرخدنده متصل به شفت را میشمارند، محقق میشود.
2.5 . واحد کنترل و دادهبرداری Control Unit
این واحد مغز عملیاتی سیستم است و مسئول تنظیم بار و جمعآوری دادهها میباشد.کنترل کننده جریان: جریان DC مورد نیاز برای تحریک الکترومغناطی سها را تأمین و تنظیم میکند.

ثبت داد هها: دادههای گشتاور، سرعت، دما و گاهی اوقات پارامترهای موتور مانند دمای آب، فشار روغن را با
فرکانس بالا جمع آوری میکند.

رابط کاربری: اجازه میدهد تا اپراتور پروفای لهای تست از پیش تعریف شده را بارگذاری کرده و نتایج را مشاهده
کند.
3. کنترل و تنظیم عملکرد
دقت و تکرارپذیری تستهای دینامومتر به شدت وابسته به توانایی سیستم در حفظ پارامترهای مورد نظر )گشتاور یا
سرعت( در طول زمان تست است.
3.1  تنظیم دستی Open-Loop : در کاربردهای ساده، اپراتور مستقیماً جریان الکترومغناطیس را در واحد کنترل تنظیم
میکند. اگرچه این روش سریع است، اما به دلیل ناپایداریهایی مانند تغییرات دمایی یا نوسانات ولتاژ تغذیه، دقت
بلندمدت ندارد.کنترل حلقه بسته  Closed-Loop Control : برای تستهای دقیق، سیستمهای مدرن از یک حلقه کنترل خودکاراستفاده میکنند.
3.2 . کنترل سرعت  Speed Control
در تستهایی مانند تعیین منحنی توان موتور، هدف این است که موتور را در سرعتهای مشخص شدهمثلاً 2000 ،
3000 ، 4000 RPM نگه داشته و گشتاور را اندازهگیری کنیم. این کار نیاز به کنترل دقیق سرعت دارد.
در حالت کنترل سرعت، دینامومتر به عنوان یک “ترمز با گشتاور متغیر” عمل میکند. سنسور سرعت، حلقه اصلی
بازخورد را تشکیل میدهد و کنترلر PID جریان الکترومغناطیس را تنظیم میکند تا سرعت اندازهگیری شده با سرعت مرجع مطابقت داشته باشد.
3.3 . چالشهای کنترل و پایداری حرارتی
بزرگترین چالش در دینامومترهای ادی-کامت، پدید ههای غیرخطی ناشی از تغییرات دمایی است.تأثیر دما برمقاومت
راهکارها :1. زمانبندی تست: محدود کردن مدت زمان تست برای اطمینان از ورود سیستم به تعادل حرارتی.

2. کالیبراسیون دمایی: استفاده از مدلهای ریاضی پیچیدهتر در نر مافزار کنترل که ضریب تصحیح دما را بر اساس
اندازهگیری دمای روتور/استاتور اعمال میکنند.

3. کنترل جریان تقویت شده: تنظیم جریان بر اساس خروجی سنسور گشتاور، به جای تنظیم مستقیم بر اساس جریان اولیه اعمالی به الکترومغناطیس، که اجازه میدهد سیستم به صورت خودکار تغییرات مقاومت را جبران کند.
4 . جمع بندی و مزایای دینامومتر ادی کارت
دینامومتر ادی-کامت با بهر هگیری از اصول الکترومغناطیس و ایجاد ترمز غیر تماسی، یک ابزار اندازهگیری پیشرفته برای شبیهسازی بارهای عملیاتی روی موتورهای دوار فراهم میکند.

مزایای کلیدی:

عدم سایش و استهلاک: حذف اجزای اصطکاکی به معنای حذف نیاز به تعویض لنت یا دیسک ترمز است و عمر
عملیاتی دستگاه را به شدت افزایش میدهد.

پاسخ سریع دینامیکی: به دلیل عدم وجود جرمهای مکانیکی بزرگ متحرک در سیستم ترمز )فقط روتور(، دینامومتر
قادر است به تغییرات سریع بار )مانند شبی هسازی شتابگیری ناگهانی( واکنش نشان دهد.

امکان رسیدن به سرع تهای بالا: از آنجایی که ترمز توسط میدان مغناطیسی و نه اصطکاک مکانیکی اعمال میشود،
این دینامومترها میتوانند در سرع تهای دورانی بسیار بالااغلب بیش از 15,000 RPM ( بدون خطر انفجار یا
آسیب مکانیکی کار کنند.

قابلیت تکرارپذیری: با استفاده از سیستمهای کنترل حلقه بسته پیشرفته  PID  میتوان شرایط تست را با دقت بالا
حفظ نمود، که برای تستهای راندمان و آلایندگی حیاتی است.
دقت نهایی اندازهگیری گشتاور و توان خروجی مستقیما به کیفیت سنسورهای نیرو  Load Cells دقت انکودر
سرعت و کارایی الگوریتمهای جبرانسازی دمایی در سیستم کنترل حلقه بسته بستگی دارد. انرژی مصرفی موتور در
فرآیند تست، به طور کامل به صورت گرما به محیط دفع میشود و مدیریت این اتلاف حرارتیمعمولاً از طریق
سیستمهای خنک کننده آبی کارآمد از الزامات اصلی نگهداری و عملکرد صحیح این نوع دینامومترها است .

شرکت مهندسی سازه الکترومکانیک نواران نیک ایرانیان