伺服電動機機電時間常數(shù)
的測試方法
毛鼎品 莫會成(西安微電機研究所)
1 引 言
機電時間常數(shù)是伺服電動機的一個重要性能指標。理論上它是由電氣時間常數(shù)和機械時間常數(shù)所組成，但不是簡單的線性疊加關(guān)系，因而要從機電時間常數(shù)的測量值中，將兩者分開是很困難的。機電時間常數(shù)的測試方法很多，“電勢法”和“電流法”是普遍采用的方法。實踐表明，用這兩種方法測得的數(shù)據(jù)并不完全一致。通常在有關(guān)標準或產(chǎn)品技術(shù)條件中都規(guī)定，用“電勢法”或“電流法”測試時間常數(shù)時，電動機應(yīng)處于空載起動過程，但實際使用中，有時需要在某種負載下測試·其結(jié)果又會怎樣呢?還有，實測的起動過程曲線有時出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，這種振蕩現(xiàn)象是在什么情況下發(fā)生，此時“電勢法和“電流法”兩種結(jié)果又有什么關(guān)系本文通過“數(shù)值計算”求解伺服電動機機電時間常數(shù)測試過程中的微分方程，并進行討論。
2測試方法和原理
有關(guān)標準或產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定，伺服電動機機電時間常數(shù)測試方法有電勢法和電流法。2．1電勢法
電動機同軸帶測速發(fā)電機，由測速發(fā)電機所增加的負載應(yīng)盡量小。試驗時電動機空載，先加以額定勵磁電壓，然后將額定電樞電壓階躍式加入電樞兩端，用示波器攝取測速發(fā)電機電勢隨轉(zhuǎn)速變化的波形，從波形圖上求取對應(yīng)電樞轉(zhuǎn)速從零加速到穩(wěn)定空載轉(zhuǎn)速的63．2所需的時間，并對測速發(fā)電機電樞轉(zhuǎn)動慣量的影響進行修正。典型的測試曲線如圖1所示。
2．2電流法
在電動機的電樞回路中串入合適的采樣電阻r(也可用量程合適的電流表內(nèi)阻代替)，采樣電阻對電樞回路電阻的影響應(yīng)盡量小。試驗時電動機空載，先加以額定勵磁電壓，然后將額定電樞電壓階躍式加入串有采樣電阻的電樞回路兩端，用示波器攝取采樣電阻兩端電壓降(正比于電樞電流)隨轉(zhuǎn)速變化的波形，從波形圖上求取對應(yīng)電樞轉(zhuǎn)速從零加速到穩(wěn)定空載轉(zhuǎn)速的63．2 所需的時間。典型的測試曲線如圖2所示。
電勢法的測試原理是基于e(l)=k·n(t)，式中kr為測速機的反電勢常數(shù)。而電流法的測試原理是基于  k，n(t)，式中k e為被試電動機的反電勢常數(shù)。 3數(shù)值計算
3．1數(shù)學(xué)模型
無論是“電勢法”或“電流法”，當不考慮鐵耗電阻時，在機電時間常數(shù)的測試過程中，
都滿足以下兩個方程，即電壓平衡方程式
式中uo——電樞端電壓
ig——電樞電流
∑ra——電樞回路總電阻
lg——電樞電感
mo——電動機阻力矩
m1一負載力矩
jm——電動機轉(zhuǎn)動慣量
jr——負載轉(zhuǎn)動慣量
d——電動機粘性阻尼系數(shù)
ω——電動機旋轉(zhuǎn)角速度
e——電動機旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的反電勢
mm——電動機產(chǎn)生的電磁力矩
圖xxxxxx
ke和kt分別為電動機的反電勢常數(shù)和力矩常數(shù)。在mks單位制中
將式(3)、(1)和(5)代入式(i)和(2)．則有
式(8)即為所需要的數(shù)學(xué)模型。
3．2計算實例
根據(jù)式(8)數(shù)學(xué)模型，用r一k法對某直流伺服電動機的起動過程進行數(shù)值計算。
電機參數(shù)
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