電機轉動慣量的測定方法有多種,不同的方法適宜不同的電機,測量的精度也有一些差異性。在前面的推文中我們介紹了計算法和單鋼絲法測定轉動慣量的內容,今天Ms.參與大夥談談另外三種測定常用方法:雙鋼絲法、輔助擺擺動法和空載減速法。
雙鋼絲實測法
雙鋼絲實測法和單鋼絲實測法相比,具有試驗成本低、準確度高的優點,因此實際應用較多,但安裝較複雜。
● 轉子懸掛要求
將被試轉子用兩條相同長度的鋼絲垂直懸掛於一個支架下,應使被試轉子的軸線保持在豎直方向。鋼絲的長度一般應不超過2米,其目的在於減少因扭轉擺動時引起鋼絲長度的變化。為了便於安裝,鋼絲上下兩端的距離可以不等寬。鋼絲直徑的選擇原則同單鋼絲法。
● 試驗步驟
(1)將轉子由靜止狀態旋轉到不足10°的角度後鬆開手,讓其鋼
絲的扭力自由來回旋轉擺動。用與單鋼絲法同樣的方法測定出幾個
擺動週期的平均值T。
(2)用式(1)計算求出被試轉子的轉動慣量J(kg·m2)。
式(1)中:
T——擺動一個週期的時間(s);
m——轉子質量(kg);
g——重力加速度,g=9.8m/s2;
a——兩鋼絲上端距離的一半(m);
b——兩鋼絲下端距離的一半(m);
L——鋼絲兩端豎直方向距離(m)。
輔助擺擺動實測法
對已裝成整機的電機轉子或較大的轉子,可採用輔助擺擺動實測法測定其轉動慣量。該方法操作較容易,但精度較差。為了校核試驗的準確度,可採用不同質量的擺錘重複測定一個轉子的轉動慣量值,取較穩定的數值作為試驗結果。
●對電機的要求
轉子按正常方式安裝在電機中。為了保證電機轉子轉動靈活,必須採用滾動軸承,並且進行必要的潤滑。若電機為滑動軸承,則必須將轉子單獨架在平衡機上。對裝有電刷的電機,測試時必須將電刷全部提起。
●對輔助擺的製作和安裝要求
輔助擺由擺錘和連桿組成。擺錘呈圓柱形,其質量應在能克服被試電機轉子的轉動慣量的前提下儘可能輕,一般設計成其轉動慣量不大於被試電機轉子的轉動慣量的10%。
連桿的質量應儘可能輕,最好用木料製做。其長度按電機的大小來選擇,對10kW以上的電機,擺動週期控制在3-8s以內;對1~10kW的電機,擺動週期按1~3s控制。
將輔助擺牢固地安裝在軸伸上,使輔助擺能自然下垂,並使其軸線與豎直線重合。
●實測步驟
(1)擺動擺錘,使其抬起後與豎直線所成角度在15°內。放開擺錘,讓其像鐘擺一樣自由擺動。記錄2~3個擺動週期所用時間並求出一個週期的平均值T(s)。
(2)計算求取轉子的轉動慣量J(kg.m2)。設連桿的質量很小,可以忽略,採用式(2)求轉子的轉動慣量。
式
(2)中Ma——擺錘的質量(kg);
a——擺錘重心到電機軸線的距離(m);
T—— 一個週期的平均值(s);
g—重力加速度,g=9.8m/s2。
空載減速法
本方法適用於組裝後的100kW及以上的電機。其優點是不需要任何的輔助裝置,且無論電機採用何種軸承,都可以進行測定,所以更適用於較大的電機;缺點是事先需測出被試電機的機械損耗,為此,需要一定的儀器設備和試驗能力。
●試驗前的準備工作
試驗前,要將被試電機空轉一定時間,使其機械損耗達到穩定狀態,並測出電機的機械損耗Pm。
●試驗步驟和注意事項
(1)用提高電源頻率(對交流電機)、提高電壓或減少勵磁(對直流電機)或其他機械拖動等方法,使被試電機的轉速超過其額定值的1.1倍,然後,切斷電源或脫離原動機,讓電機自行減速停轉。
(2)在電機轉速從1.1倍下降到0.98倍額定轉速,或從1.05倍下降到0.9倍額定轉速的過程中,精確測量下降的轉速差Δn(r/nin)及Δn變化所用的時間Δt(s)。
為了能準確地讀取電機的轉速,最好採用能直接觀看到轉速連續下降過程的轉速錶,如離心指針式轉速錶。
(3)用上選測得的數據,通過式(3)求取被試電機轉子的轉動慣量J(kg·m2)。
式(3)中:
Pm——被試電機的機械損耗(W);
ns——被試電機的同步轉速(r/min)。
(4)當被試電機不能超過額定轉速時,可在1一0.8倍額定轉速之間測定。這時的Pm應為0.9倍額定轉速時的機械損耗值。
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