電機轉子轉動慣量測定試驗

2021-01-16 電機技術日參



轉子轉動慣量的大小對電機的起動和制動性能有著直接影響，必要時應該進行實測。轉子轉動慣量的大小，國家標準中沒有具體規定，一般由用戶按照實際需求與製造廠協定。

轉動慣量用符號J來表示，單位kg.m2，是我國和國際標準中的標準物理量。但在工程中，習慣採用GD2來表示。兩者之間的關係見式（1）

轉子轉動慣量的確定方法有計算法和實測法兩種。實測法又有單鋼絲法、雙鋼絲法、輔助擺擺動法和慣性迴轉法等。今天Ms.參簡要分析如何用計算法和單鋼絲法測定轉子轉動慣量方法，其它方法類似，諸位可以藉此類比、推導、演繹。

雖然電機轉子是一個接近規整的圓柱體，但因其至少有3種不同的材料製成，並且相互交叉，所以較難進行準確的計算。在要求不高時，可將轉子看成一個密度均勻的圓柱體，在秤其質量m後，用計算圓柱體轉動慣量的公式（2）進行計算求得。

式（2）中：

J—轉動慣量（kg·m2）；

m-—轉子質量（kg）；

r——轉子半徑（m）。


單鋼絲實測法又分兩種不同的方法，即用假轉子輔助的單鋼絲實測法和附加輔助扭轉擺的單鋼絲實測法。


此方法適用於轉子質量不超過50kg的小型電機。由於需製作一個假轉子，所以成本較高，試驗也較費時。

● 假轉子製作要求

（1）材料密度均勻，最好採用軋制圓鋼。

（2）外圓圓整，端面平整。

（3）儘量使其質量及形狀與被試轉子相同。

製作完成後，精確測量出它的外形尺寸，並用式（2）計算出它的轉動慣量Ja（kg·m2）。


● 測試步驟

（1）將假轉子可靠地懸掛在鋼絲下。鋼絲的另一端牢固地繫於一個支架上。應注意鋼絲必須系在假轉子的直徑中心，使其自然下垂時軸線豎直。鋼絲長度在2m左右，其截面直徑視假轉子質量而定，即當假轉子懸掛後應不使其有明顯的伸長變形，但又不能太粗，否則會影響測試擺動及鋼絲本身不直而引起較大誤差。


（2）試驗時，將假轉子旋轉30°-45°，然後鬆手，讓其靠鋼絲的扭力來回自由旋轉。用秒表記錄假轉子旋轉一個周期所用的時間（由原靜止位置想到左邊最大角度後，返回到原靜止位置，然後提到右邊最大角度位置後返回到原靜止位置，為一個擺動周期。）。為了計時正確，第1-2個周期不計時，然後記錄幾個周期的時間，取其平均值作為假轉子一個旋轉周期所用的時間Ta（s）。計時起點和終點應在擺動速度最大的位置，即擺動中心位置。

（3）用已調好動平衡的被試轉子換下上述假轉子，用同樣的方法求出被測試真轉子的擺動周期T（s）。

（4）用式（3）計算求出被試轉子的轉動慣量）（kg·m2）。




● 附加輔助扭轉擺的加工要求

輔助扭轉擺為圓柱體，中心軸向打一個直徑略大於鋼絲的通孔，其外圓直徑應與被試轉子大體相同，質量為被試轉子的10%~15%。材料密度均勻，最好採用軋制圓鋼。

製作完成後，精確測量出它的外形尺寸並用式（2）計算出它的轉動慣量Ja（kg·m2）。


● 測試步驟

（1)將被試轉子可靠地懸掛在鋼絲下。鋼絲的另一端牢固地繫於一個支架上。用與假轉子輔助的單鋼絲實測法中同樣的方法求得被試轉子的旋轉擺動周期T（s）。

（2）將輔助扭轉擺套在懸掛被試轉子的鋼絲繩上。然後，用上述同樣的方法進行試驗並計算求出此時的旋轉擺動周期Tf（s）。

（3）用式（4）計算求出被試轉子的轉動慣量J（kg·m2）。


 以上非官方發布內容，僅代表個人觀點。

  往期回顧

軸承遊隙和配置

電機負載噪聲的測試方法

電機軸的常見類型

由「電機技術日參」原創，如需轉載，請登錄新榜網站版權頻道

（http://cc.newrank.cn）

相關焦點

  • 微型直流電機的轉動慣量如何計算?
    微型直流電機在應用中為提高驅動及響應需要對直流電機負載慣量進行匹配，那麼直流電機轉子轉動慣量是如何計算的呢？下面天孚微電機來帶大家來了解下直流電機的轉動慣量計算方法。轉子的轉動慣量的大小對直流電機的啟動與制動性能都有直接影響，至於轉子轉動慣量的大小，在國家標準中沒有具體要求規定，一般是與微電機廠家根據實際要求來商定，直流電機的轉子轉動慣量可以用計算與測試兩種方法來實現，我們先來說計算方法，可以將直流電機的轉子看成一個密度均勻的圓柱體，秤其質量後，通過圓柱體轉動慣量公式來計算，如下：
  • 轉動慣量的測定
    轉動慣量的測定轉動慣量是剛體轉動中慣性大小的量度。它取決於剛體的總質量、質量分布、形狀大小和轉軸位置。
  • 抖抖.....抖個不停的伺服電機——轉動慣量匹配技術及資料分享
    電機裡的轉子是旋轉的，所以電機的慣性就是電機的轉動慣量。而負載轉動慣量越大，在相同的加速度下電機需要的力矩就越大。當負載作用到電機軸上時，負載的轉動慣量也會傳導到電機軸上。而負載的轉動慣量JL乘以角加速度α就是負載產生的轉矩TL。
  • 淺析伺服電機的慣量問題,伺服電機低慣量與高慣量的區別差異
    我們曾經做過一試驗，在一伺服電機的軸伸，加一大的慣量盤準備用來做測試，結果是：伺服電機低速時停不住，搖頭擺尾，不停地振蕩怎麼也停不下來。 後來改為：在兩個伺服電機的軸伸對接加裝聯軸器，對其中一個伺服電機通電，作為動力即主動，另一個伺服電機作為從動，即做為一個小負載。原來那個搖頭擺尾的伺服電機，啟動、運動、停止，運轉一切正常！
  • 電機轉子運動慣量的計算方法哪些,如何避免轉子慣性失配?
    在運動控制或伺服系統中，電機和負載都有慣性，它們的慣量之比將影響系統的性能。這一比例是電機尺寸調整中最重要的一個方面，也是最容易被忽視的一個方面。 電機慣量主要由電機轉子的尺寸驅動。通過將所有運動部件（皮帶、螺釘、齒條和小齒輪、外部負載和聯軸器）的慣性相加，計算出負載慣性。
  • 伺服電機選型,什麼時候選擇低慣量?什麼時候又選擇高慣量呢?
    伺服電機選型，什麼時候選擇低慣量？什麼時候又選擇高慣量呢？伺服驅動器負載慣量的匹配，部分伺服電機產品慣量匹配可達50倍，但實際越小越好，這樣對精度和響應速度好。伺服驅動器通常情況下，為了滿足伺服系統的高響應性，一般伺服電機都是選用小慣量的電機， 又因為伺服電機的額定輸出力矩越大一般其轉子轉動慣量也越大， 所以單純討論電機轉動慣量的大小是沒有意義的， 真正應該討論的是伺服電機的額定輸出力矩與伺服電機的轉動慣量的比值
  • 轉動慣量測量電路與實現
    摘要：為了實現在線測量迴轉機械傳動系統的轉動慣量，採用了以ADuC812單片機為核心，並結合其他外圍晶片的控制電路和實現方法。經過硬體實測，該電路可以方便快捷地完成對轉動慣量的實時測量，且電路結構簡單，使用靈活方便，並具有線性度高，噪聲係數小等特點。關鍵詞：轉動慣量；ADuC812；在線測量；控制電路 轉動慣量是質量特性參數測量的重要部分，在多個領域從產品的設計、生產和控制系統中都起著舉足輕重的作用，直接關係到產品設計成敗和產品的質量。
  • 轉動慣量的測量研究
    轉動慣量的測量研究 轉動慣量是物體轉動慣性大小的量度，對於大多數形狀複雜、質量分布不均勻的物體，通常要用實驗的方法來測定其轉動慣量，本設計性實驗通過對不同的測量轉動慣量的方法研究，加深對有關物理過程、物理規律及其應用的理解和認識 .
  • 改變直線運動難易看質量,轉動狀態改變難易看哪個?轉動慣量
    轉動慣量就是描述物體轉動時慣性大小的量度。物體的轉動慣量愈大，愈不容易起動，一旦啟動後也不容易停轉，那麼它應該怎樣表示呢？應該和物體的質量是有關係的吧，然後呢？在陀螺儀中，轉子的轉動慣量是一個很重要的參數。為在限定的儀表體積內使轉子繞自轉軸得到較大的轉動慣量，以便獲得較大的角動量，陀螺電動機的結構與一般電動機不同，其定子在內而轉子在外，即所謂「內定子、外轉子」結構。
  • 伺服電機相關知識大盤點
    交流伺服電動機的轉子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調速範圍、線性的機械特性，無「自轉」現象和快速響應的性能，它與普通電動機相比，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉子結構有兩種形式：一種是採用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子，為了減小轉子的轉動慣量，轉子做得細長；另一種是採用鋁合金製成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子內放置固定的內定子.空心杯形轉子的轉動慣量很小，反應迅速，而且運轉平穩，因此被廣泛採用。
  • 線性運動轉動慣量的計算及意義
    轉動慣量：顧名思義是剛體繞中心軸旋轉時產生的慣性量度值。
  • 旋轉運動中的慣性——轉動慣量
    實驗步驟：1.測定儀器常數。恰當選擇測量儀器和用具，減小測量不確定度。自擬實驗步驟，確保三線擺的上、下圓盤的水平，使儀器達到最佳測量狀態。2.測量下圓盤的轉動慣量 ，並計算其不確定度。轉動三線擺上方的小圓盤，使其繞自身軸轉一角度α，藉助線的張力使下圓盤作扭擺運動，而避免產生左右晃動。
  • 減速電機轉速、轉矩、慣量匹配
    1、轉速匹配微型電機有額定轉速，在額定工作轉速下執行機構有自己的運動速度，這就需要用到減速機來完成速度匹配滿足執行機構要求，通過多級齒輪齒輪實現這一過程。執行機構決定額定轉速，傳動比在其中調節，轉速與傳動比呈反比，微型電機轉速經傳動比後得到的轉速為n/i。
  • 無刷直流電機相序測定的一種實用方法
    ，通過不斷地變換定子繞組通電方式產生旋轉磁場驅動轉子轉動。由於轉子採用了永磁體結構，無刷直流電機具有體積小、重量輕、結構簡單的特點。隨著電力電子技術的發展，無刷直流電機的應用越來越廣泛。快速有效地確定位置傳感器和繞組間的相序關係是實現無刷直流電機調速功能的關鍵。　　文獻[1]介紹了無刷直流電機相序故障自恢復的方法，此種方法相應增加了軟體的複雜性。
  • 環保工程師基礎知識點:轉動慣量實驗
    1、測定儀器常數　　恰當選擇測量儀器和用具，減小測量不確定度。自擬實驗步驟，確保三線擺的上、下圓盤的水平，使儀器達到最佳測量狀態。　　2、測量下圓盤的轉動慣量，並計算其不確定度　　轉動三線擺上方的小圓盤，使其繞自身軸轉一角度α，藉助線的張力使下圓盤作扭擺運動，而避免產生左右晃動。自己擬定測的方法，使周期的測量不確定度小於其它測量量的不確定度。利用式，求出，並推導出不確定度傳遞公式，計算的不確定度。
  • 控制電機的慣量匹配問題
    第二種類型就是控制電機，他是你通電他也不會轉，你切斷電源他肯定會停止，而且是報異常的停止，最最主要是這種電機和驅動器是不可分割的，兩個就好像一對夫妻一樣，總是同時出現在某些工況裡，若要控制電機轉動，除了充電之外，還要給驅動器發出指令，告訴他賺多少圈兒，是正轉還是反轉，還可設置速度。
  • 轉動慣量計算
    一個質點作圓周運動，當受到T=1Nm扭矩時，產生的加速度為ε=1rad/s²，則其轉動慣量為J=1kg/m²，T=Jε。    一個物體，其轉軸不同，轉動慣量也不同。以下是常見形狀物體在不同轉軸(如無特別標明，則轉軸穿過物體質心)下的轉動慣量。
  • 什麼是轉動慣量,怎樣計算一根細杆的轉動慣量呢?
    因此，「轉動慣量（慣性矩）」就是物體的線性運動的轉動當量，通常用「I」來表示。與之類似的一個詞「（力矩）」就是線性力的轉動當量，也可稱作扭矩。我們該如何計算轉動慣量呢？旋轉物體相對於其旋轉軸的轉動慣量I等於它的質量與它本身到旋轉軸距離的平方的乘積。
  • 永磁伺服電機的結構與主要傳動參數講解
    旋轉型交流伺服電機按照轉子結構分為交流異步伺服電機和交流同步伺服電機。交流異步伺服電機轉子為鋁製或銅製鼠籠，鼠籠轉速始終和同步旋轉磁場有一定轉速差。該類型的電機在矢量調速技術下可獲得與直流電機一樣完美的力矩控制特性，但是轉子具有慣量大、恆功率特性好、調速範圍寬的特點，適合於工具機切削和印刷機械收放卷類等大範圍的變慣量負載，缺點是啟動力矩小，電磁響應速度不如永磁伺服電機，電磁時間常數值是永磁材料製成的永磁電機的10倍左右，又由於功率密度低，轉子尺寸大，所以不適合高動態的伺服場合。
  • 伺服電機帶動齒輪齒條機構的整體慣量計算
    如圖所示的伺服電機帶動齒輪齒條機構，怎麼求總體轉動慣量。