流体机械课程 流体机械实验指导书(4)

vx、vp——吸水管和排水管中水的平均速度，m/s

z——由安装真空表处到压力表中心的垂直高度，m

ρ——水的密度，kg/m3

如吸、排水管直径相等，则vx=vp，上式便可写为

 (8)

实验图7 水泵扬程的测定

3、轴功率的测定

矿用离心式水泵都是用电动机直接带动的。在测得了电动机的输入功率后，再乘以电动机效率，即为水泵的轴功率。因此，要得知水泵的轴功率，必须首先测定出电动机的输入功率。输入功率的测定，可采用下述两种简便方法。

⑴ 用电压表

电流表和功率因数表测定电动机的输入功率

由电工学知，在交流电路中，功率等于电压、电流及功率因数三者的乘积。即电动机的输入功率为

 (9)

式中 Pdr——电动机的输入功率，Kw；

U——电源电压，V

I——输入电动机电流，A

cosφ——电动机的功率因数。

如果没有功率因数表，可从电动的铭上查得额定功率下的功率因数值，再乘以实验表5所列的功率因数降低系数，即为电动机在运转状态下的近似功率因数值。

实验表5 一般感应电动机在功率因数随负载变化情况表

在低压线路上，测量电流和电压时，应将电流表串联在要测量电流的线路上，将电压表并联在要测量电压的某两点上。

在高电压或大电流线路中，必须借助电压互感器和电流互感器进行测量，如实验图8和实验图9。

在计算时，原电流I为副边电流I′与变流比ki的乘积，即

，A (10)

原电压U为副边电压U′与变压比kv的乘积，即

，V (11)

在使用互感器时，绝对不能断开正在运行的电流互感器的副电路，否则将产生较高的电压，损坏电流互感器，并且对工作人员的安全造成威胁。

实验图8 用三个电流互感器的测量线路

实验图9 用三相电压互感器测量高压的接线图

⑵ 用功率表测定电动机的输入功率

电动机输入功率还可直接用功率表测定。用三相功率表测定三相功率最为方便，但一般都用两个单相功率表来测定，其线路如实验图10所示。

实验图10 两个单相功率表测三相功率

当测量高电压和大电流电路的功率时，可同时利用电压互感器和电流互感器来扩大功率表的量程，如实验图11所示。这时功率表电流线圈接在电流互感器的副电路内，所以功率表电流线圈中的电流等于原电流除以变流比ki，电压线圈中的电压等于原电压除以变压比kv。在功率表接用互感器时，必须注意电压互感器和电流互感器的副绕组各端点的接法，应使功率表电压线圈的电压与原电压的相位一致，电流线圈的电流与原电流的相位一致。此时原电路的功率Pkv和ki即1等于功率表的读数P2乘以

 (12)

实验图11 利用电压互感器和电流互感器扩大功率表的量程

需要注意的是：当用两个单相功率表测定三相电路的功率时，应将两表的读数相加，才是电动机的输入功率。如果两表读数相反，其中一个读数应作为负值；所用功率表必须事先经过较正，量程不宜过大或过小，通常测定值应处于表面量程的1/3～2/3的荡围内，否则会产生较大的误差。现场所用功率表的精度一般为1～1.5级。

知道了电动机的输入功率Pdr后，则电动机的输出功率(即水泵的轴功率)为

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式中 ηd——电动机效率。

电动机的效率曲线最好进行实测，以便得到精确的功率值。电动机效率也可以从电动机的铭牌上查得。但当负载不足时，效率就会降低，这时利用铭牌上的电动机效率进行计算，所得的轴功率误差较大。