伺服電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)包含電氣時(shí)間常數(shù)和機(jī)械時(shí)間常數(shù)。在測(cè)試中要將電氣時(shí)間常數(shù)和機(jī)械時(shí)間常數(shù)兩者區(qū)分開來比較困難，加之電氣時(shí)間常數(shù)通常情況下比機(jī)械時(shí)間常數(shù)小得多，在工程應(yīng)用及測(cè)試中一般不去將它們分開。

　　伺服電機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù)測(cè)試原理主要源于機(jī)電時(shí)間常數(shù)的定義及電機(jī)動(dòng)態(tài)理論，國(guó)標(biāo)中推薦了起動(dòng)電流法、控制電流法、測(cè)速機(jī)法和對(duì)拖法幾種測(cè)試方法，下面本文就對(duì)幾種測(cè)試方法的原理及操作進(jìn)行介紹。

一伺服電機(jī)時(shí)間常數(shù)定義

　　GB/T 2900控制電機(jī)術(shù)語(yǔ)中對(duì)機(jī)電時(shí)間常數(shù)、機(jī)械時(shí)間常數(shù)、電氣時(shí)間常數(shù)定義如下：

01機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tme

　　機(jī)電時(shí)間常數(shù)是伺服電機(jī)在空載和額定勵(lì)磁條件下，加以階躍的額定控制電壓，轉(zhuǎn)速?gòu)牧闵仙娇蛰d轉(zhuǎn)速的63.2%所需時(shí)間。

02機(jī)械時(shí)間常數(shù)Tm

　　對(duì)于直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)的具體計(jì)算方法，可用電機(jī)端電阻R，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm，反電勢(shì)系數(shù)Ke，轉(zhuǎn)矩常數(shù)KT等參數(shù)表示：

03電氣時(shí)間常數(shù)Te

　　可用電機(jī)端電阻R和電感L表示：

二伺服電機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù)測(cè)試

01起動(dòng)電流法

　　根據(jù)直流電機(jī)動(dòng)態(tài)理論，可得下式：

　　式中：

　　ua——電樞電壓，單位為伏特V；

　　Ia——電樞電流，單位為安培A；

　　Ra——電樞電阻，單位為歐姆Ω；

　　tM——機(jī)電時(shí)間常數(shù)，單位為s。

　　電機(jī)空載起動(dòng)時(shí)電流從最大值衰減到63.2%所用時(shí)間就是機(jī)電時(shí)間常數(shù)tM。測(cè)試時(shí)，將電機(jī)定子固定，電機(jī)軸上不加任何負(fù)載，對(duì)帶勵(lì)磁的電機(jī)激勵(lì)繞組施加額定勵(lì)磁，電樞繞組加額定階躍電壓，用波形采集設(shè)備記錄電機(jī)加階躍電壓過程中起動(dòng)電流的完整波形，然后通過波形數(shù)據(jù)處理獲取電機(jī)的時(shí)間常數(shù)。

02控制電流法

　　同起動(dòng)電流法類似，可得出

　　式中：

　　ua——點(diǎn)數(shù)電壓，單位為伏特V；

　　Ia——電樞電流，單位為安培A；

　　Ra——電樞電阻，單位為歐姆Ω；

　　tM——機(jī)電時(shí)間常數(shù)，單位為秒s；

　　電機(jī)空載制動(dòng)時(shí)電流從最大值衰減到63.2%所用時(shí)間就是機(jī)電時(shí)間常數(shù)tM。測(cè)試時(shí)，將電機(jī)定子固定，電機(jī)軸上不加任何負(fù)載。對(duì)帶勵(lì)磁的電機(jī)激勵(lì)繞組施加額定勵(lì)磁，電樞繞組加額定電壓，待電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，斷開電樞繞組電壓，立即將電樞繞組斷路。用波形采集設(shè)備記錄電機(jī)電樞繞組斷路至電機(jī)停轉(zhuǎn)過程中控制電流的完整波形，然后通過波形數(shù)據(jù)處理獲取電機(jī)的時(shí)間常數(shù)。

03測(cè)速機(jī)法

　　測(cè)速發(fā)電機(jī)空載時(shí)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系式如下：

　　式中：

　　ua——發(fā)電機(jī)輸出電壓，單位為伏特V；

　　Kb——電機(jī)常數(shù)，單位為伏特秒每弧度V.s/rad；

圖1：測(cè)速機(jī)法接線圖

　　測(cè)試時(shí)，用一臺(tái)低慣量測(cè)速發(fā)電機(jī)和待測(cè)電動(dòng)機(jī)同軸剛性連接并固定，按上圖1所示接線。給電動(dòng)機(jī)施加額定階躍電壓UN，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，直到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。在波形采集設(shè)備記錄測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓波形，從波形圖上求出電壓從零上升至穩(wěn)態(tài)值的63.2%所用時(shí)間，此即為機(jī)電時(shí)間常數(shù)。

　　N——發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)每分鐘r/min。

　　將測(cè)速發(fā)電機(jī)與待測(cè)電動(dòng)機(jī)同軸連接，電動(dòng)機(jī)加階躍電壓起動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生輸出電壓，從上式中可知，測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，只要測(cè)出測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓上升波形就可以求出電動(dòng)機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。

04對(duì)拖法

　　式中：

　　ub——發(fā)電機(jī)電樞電壓，單位為伏特V；

　　kb——電機(jī)常數(shù)，單位為伏特秒每弧度V.s/rad；

　　ua——電動(dòng)機(jī)電樞電壓，單位為伏特V；

　　ka——電動(dòng)機(jī)常數(shù)，單位為伏特電機(jī)常數(shù)，單位為伏特秒每弧度V.s/rad;

　　tM——聯(lián)合機(jī)電時(shí)間常數(shù)，單位為秒s。

　　發(fā)電機(jī)電樞電壓ub的上升曲線與機(jī)組旋轉(zhuǎn)角速度呈線性關(guān)系，從ub曲線中求得電壓從零上升至穩(wěn)態(tài)值的63.2%所用的時(shí)間，此時(shí)間就是聯(lián)合時(shí)間常數(shù)tM。

圖2：對(duì)托法接線圖

　　將被測(cè)電機(jī)與另一臺(tái)機(jī)電時(shí)間常數(shù)已知的電機(jī)同軸剛性連接，一臺(tái)作為電動(dòng)機(jī)工作另外一臺(tái)作為測(cè)速發(fā)電機(jī)工作，按照上圖2所示接線。給電動(dòng)機(jī)施加額定階躍電壓UN，并測(cè)量測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓波形，時(shí)間常數(shù)的求取方法與測(cè)速機(jī)法相同，只不過所得時(shí)間常數(shù)為聯(lián)合機(jī)電時(shí)間常數(shù)。對(duì)于型號(hào)規(guī)格完全相同的兩臺(tái)電機(jī)，把波形圖上求出的機(jī)電時(shí)間常數(shù)除以2，就是所求電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。若兩臺(tái)電機(jī)型號(hào)規(guī)格不同，則應(yīng)預(yù)先知道當(dāng)做測(cè)速發(fā)電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)，然后將波形圖上求出的機(jī)電時(shí)間常數(shù)tM減去測(cè)速發(fā)電機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù)后就是所求電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。

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