伺服電動機的轉(zhuǎn)動慣量和機電時間常數(shù)的測量
這里介紹伺服電動機的轉(zhuǎn)動慣量和機電時間常數(shù)的測量。
伺服電動機的機電時間常數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量是表征動態(tài)響應(yīng)快速性的重要指標(biāo)。這些指標(biāo)可以通過理論計算來得到，也可以通過試驗方法直接測量。下面介紹幾種測量電機的轉(zhuǎn)動慣量和機電時間常數(shù)的方法。
一、轉(zhuǎn)動慣量的測量
電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量可以用多種方法進行測定，常用的有：
（一）落重法
把帶有軸承的電機轉(zhuǎn)子水平地放在V形架上，在軸伸端裝一滑輪，并在滑輪上繞有細(xì)線，細(xì)線的另一端掛一重量為G的落錘。利用落錘的自由下落，即可測量出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。
當(dāng)落錘的初速度為零，且略去軸承的摩擦力矩后、電機轉(zhuǎn)子和滑輪總的轉(zhuǎn)動慣量可由下式算出
式中 G —— 落錘重量 (N);
r —— 滑輪半徑 (m);
t —— 落錘下落的時間（s）;
g —— 重力加速度，g=9.81
;
h —— 落錘下落的距離 (m)。
由上式計算出的結(jié)果減去滑輪的轉(zhuǎn)動慣量，即為電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。
（二）雙線懸吊法、
把電機的轉(zhuǎn)子用兩根細(xì)線懸吊起來，如圖1所示。外施轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子以軸線為中心扭轉(zhuǎn)一個小角度后，讓其自由擺動，則電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量可由下式算出
式中 G —— 電機轉(zhuǎn)子的重量 (N);
r —— 懸線到轉(zhuǎn)子軸線的距離 (m);
l —— 懸線的長度 (m)；
f —— 電機轉(zhuǎn)子擺動的頻率 (Hz)。
圖1 雙線懸吊法測量電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量
二、機電時間常數(shù)的測量
伺服電動機的機電時間常數(shù)是指：電機在空載時，電樞外施一階躍電壓，其轉(zhuǎn)速由零升到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的63.2％時所需的時間。因此，測量伺服電動機機電時間常數(shù)的各種方法，無非就是要獲得電機在階躍電壓下空載起動時的轉(zhuǎn)速-時間曲線。
為了取得伺服電動機空載起動時的關(guān)系曲線，也可采用多種方法。下面介紹幾種常用的方法。
（一）示波器法
采用低慣量的測速發(fā)電機與伺服電動機同軸聯(lián)接，然后把測速發(fā)電機的輸出電壓送入長余輝示波器或存儲示波器中，即可顯示出伺服電動機起動時，測速發(fā)電機的輸出電壓波形。由于測速發(fā)電機的輸出電壓正比于電機的轉(zhuǎn)速，故所得波形即為轉(zhuǎn)速-時間關(guān)系曲線。
這種方法簡便易行，故被廣泛采用。但此法一般只適用于容量較大的伺服電動機，因為容量太小的伺服電動機帶上測速發(fā)電機后，整個機組的轉(zhuǎn)動慣量就比電動機本身的轉(zhuǎn)動慣量要大得多，會使測量結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。
（二）攝影法
對于容量很小的伺服電動機，為了解決測速發(fā)電機測量時產(chǎn)生的較大誤差，可以采用攝影法來取得轉(zhuǎn)速-時間的關(guān)系曲線。它的基本原理如下：
在電動機的軸上裝一個轉(zhuǎn)動慣量很小的小圓盤，并在圓盤上畫出一個記號，例如畫一條半徑線。用攝影機把電機起動過程中圓盤上所作記號的各個位置拍攝下來。也就是說，每隔一定時間記錄一次電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角位置。若攝影機每隔Δt時間拍攝一張片子，則起動后在拍攝第i張片子時電機的角速度為
這樣便可得到轉(zhuǎn)速-時間的關(guān)系曲線，
攝影機的拍攝速度越高，即Δt越小，結(jié)果也就越精確。這種方法不受電機容量的限制，可以通過單機直接測量。
（三）光電脈沖法
在電機軸上裝一個轉(zhuǎn)動慣量很小的圓盤，在圓盤上沿圓周方向均布一排小孔。圓盤的一側(cè)放置光源，而另一側(cè)放置光電管作為光信號的接收元件。當(dāng)光線穿過小孔射到光電管時，光電管便產(chǎn)生一個輸出脈沖。顯然，輸出脈沖的頻率與電機的轉(zhuǎn)速保持嚴(yán)格的正比關(guān)系。
若用振子示波器拍攝電機起動過程中輸出脈沖信號隨時間的變化過程，便可得到頻率-時間曲線，最后再變換成轉(zhuǎn)速-時間關(guān)系曲線。
如果采用電子開關(guān)電路、頻率計數(shù)器等組成的電子線路，還可以把所測得的機電時間常數(shù)值用數(shù)字直接顯示出來。
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