电机转动惯量计算(用恒力矩转动法测转动惯量实验报告)

测量电机转动惯量的方法有很多。不同的方法适用于不同的电机，测量精度也有一定的差异。在之前的推文中，我们介绍了测量转动惯量的计算方法和单线法。今天，女士参加了大家讲的另外三种常用方法：双线法、辅助摆动法和空载减速法。

双钢丝测量方法

与单钢丝测量法相比，双钢丝测量法具有测试成本低、精度高的优点，因此有很多实际应用，但安装较为复杂。

转子悬挂要求

用两根相同长度的钢丝将被测转子垂直悬挂在支架下，并保持被测转子的轴线垂直。钢丝长度一般不超过2m，旨在减少扭转摆动引起的钢丝长度变化。为了安装方便，钢丝上下两端的距离可以不等。钢丝直径的选择原则与单钢丝法相同。

试验步骤

(1)将转子从静止状态旋转到小于10度的角度后，松开手并使其为钢制。

线的扭转可以自由地前后摆动。使用与单钢丝法相同的方法，测定了几个样品。

摆动周期平均值t。

(2)通过公式(1)计算被测转子的转动惯量j (kg m2)。

在公式(1)中：

T——一个周期的摆动时间;

M——转子质量(千克);

G——重力加速度，g=9.8m/S2;

A——两根钢丝上端距离的一半(m);

B——两根钢丝下端距离的一半(m);

L——钢丝两端的垂直距离(m)。

辅助摆动测量方法

对于已经安装到整机中的电机转子或较大的转子，可以用辅助摆幅测量法测量转动惯量。这种方法操作简单，但准确度差。为了检验试验的准确性，可以用不同质量的摆锤反复测量转子的转动惯量，取一个比较稳定的值作为试验结果。

对电机的要求

转子以正常方式安装在电机中。为了保证电机转子的灵活转动，必须使用滚动轴承，并进行必要的润滑。如果电机是滑动轴承，转子必须单独安装在平衡机上。对于装有电刷的电机，在测试过程中必须提起所有电刷。

辅助摆的制造和安装要求

辅助摆由摆和连杆组成。钟摆为圆柱形，在能克服被测电机转子转动惯量的前提下，其质量应尽可能轻，其转动惯量一般设计为不超过被测电机转子转动惯量的10%。

连杆的质量应该尽可能轻，最好是木制的。长度根据电机大小选择，10kW以上电机摆动周期控制在3-8s内;对于1~10kW的电机，摆动周期控制在1~3s。

将副摆牢固地安装在轴伸上，使副摆能自然垂下，其轴线与垂直线重合。

实际测量步骤

(1)摆动摆锤，使其抬起后与垂直线的角度在15以内。放开钟摆，让它像钟摆一样自由摆动。记录2~3个摆动周期的时间，求一个周期的平均值T(s)。

(2)计算转子的转动惯量J(kg.m2)。我们假设连杆的质量很小，可以忽略不计，用公式(2)计算转子的转动惯量。

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式(2)中

Ma——摆锤的质量(kg);

a——摆锤重心到电机轴线的距离(m);

T—— 一个周期的平均值(s);

g—重力加速度，g=9.8m/s2。

空载减速法

本方法适用于组装后的100kW及以上的电机。其优点是不需要任何的辅助装置，且无论电机采用何种轴承，都可以进行测定，所以更适用于较大的电机;缺点是事先需测出被试电机的机械损耗，为此，需要一定的仪器设备和试验能力。

●试验前的准备工作

试验前，要将被试电机空转一定时间，使其机械损耗达到稳定状态，并测出电机的机械损耗Pm。

●试验步骤和注意事项

(1)用提高电源频率(对交流电机)、提高电压或减少励磁(对直流电机)或其他机械拖动等方法，使被试电机的转速超过其额定值的1.1倍，然后，切断电源或脱离原动机，让电机自行减速停转。

(2)在电机转速从1.1倍下降到0.98倍额定转速，或从1.05倍下降到0.9倍额定转速的过程中，精确测量下降的转速差Δn(r/nin)及Δn变化所用的时间Δt(s)。

为了能准确地读取电机的转速，最好采用能直接观看到转速连续下降过程的转速表，如离心指针式转速表。

(3)用上选测得的数据，通过式(3)求取被试电机转子的转动惯量J(kg·m2)。

式(3)中:

Pm——被试电机的机械损耗(W);

ns——被试电机的同步转速(r/min)。

(4)当被试电机不能超过额定转速时，可在1一0.8倍额定转速之间测定。这时的Pm应为0.9倍额定转速时的机械损耗值。

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