慣量測(cè)功機(jī)

電機(jī)機(jī)械方程：

Te=Tload J*dω/dt Kn

上式中：Te為電機(jī)瞬態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩，Tload為電機(jī)負(fù)載，J為電機(jī)自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ω為電機(jī)機(jī)械角速度，dω/dt為電機(jī)機(jī)械角加速度，J*dω/dt為電機(jī)慣性負(fù)載，K為電機(jī)阻尼系數(shù)，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，Kn為電機(jī)阻尼轉(zhuǎn)矩。

對(duì)于傳統(tǒng)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，令上式中的J*dω/dt——>0 即保持電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量。這樣電機(jī)方程就變?yōu)?

Te=Tload Kn

為了消除Kn的影響，通常在測(cè)量時(shí)事先測(cè)得額定點(diǎn)下Kn的數(shù)據(jù)。這樣在測(cè)試過程中實(shí)際使用的方程為：

Te-Kn=Tload

Tload為通過剎車系統(tǒng)或者對(duì)拖系統(tǒng)測(cè)得的轉(zhuǎn)矩值。

對(duì)于慣量測(cè)功系統(tǒng)，令上式中的Tload——>0，即不加負(fù)載，而利用電機(jī)的慣性負(fù)載進(jìn)行測(cè)量。這樣在測(cè)試中的實(shí)際使用方程為：

Te-Kn=J*dω/dt

對(duì)于利用上式進(jìn)行測(cè)量的測(cè)功機(jī)，必須滿足2個(gè)條件：1.測(cè)得電機(jī)自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的準(zhǔn)確數(shù)值。2.測(cè)得電機(jī)角加速度的準(zhǔn)確數(shù)值。

只要上述兩個(gè)條件滿足，電機(jī)的特性測(cè)試將不會(huì)受到電機(jī)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的影響，而對(duì)電機(jī)進(jìn)行全范圍、全轉(zhuǎn)速段、多功能的測(cè)試。

測(cè)功機(jī)的誤差主要包括：系統(tǒng)誤差、電機(jī)狀態(tài)誤差和操作誤差。

系統(tǒng)誤差主要包含如下幾個(gè)方面：設(shè)備電源波動(dòng)超過范圍引起的誤差、設(shè)備非線性引起的誤差、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境(氣壓、溫度、濕度、水平等)引起的誤差、設(shè)備自身引入的壓降及相位差等。

上述誤差在儀器之間會(huì)產(chǎn)生疊加。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)需要一一校驗(yàn)。

電機(jī)狀態(tài)誤差主要包括：電機(jī)輸入頻率、輸入電壓與標(biāo)準(zhǔn)值的差異超過限制或波動(dòng)過大，電機(jī)的測(cè)試溫度超過規(guī)定值或者無法穩(wěn)定，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和轉(zhuǎn)速波動(dòng)超過限定值或者無法穩(wěn)定。

操作誤差包括：測(cè)試的步驟與設(shè)備要求不符產(chǎn)生的測(cè)試誤差、不同操作人員在電機(jī)連接與安裝過成中的手勢(shì)差異造的誤差、讀數(shù)誤差等。2100433B

慣量測(cè)功機(jī)(Inertial Dynamonmeter)就是利用電機(jī)自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量M.O.I.(moment of inertia)，測(cè)試電機(jī)各項(xiàng)性能的系統(tǒng)。他和傳統(tǒng)對(duì)拖式測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試原理不同，但是測(cè)試結(jié)果一樣，都是電機(jī)在每個(gè)速度下所能提供的最大負(fù)載力矩，區(qū)別在于慣量測(cè)功機(jī)系統(tǒng)更方便，更減少人為誤差及設(shè)備損耗。此測(cè)試系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，電機(jī)認(rèn)證企業(yè)，電機(jī)研發(fā)單位等等。

慣量測(cè)功法的電機(jī)測(cè)試過程包括：電機(jī)加速、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、電機(jī)減速。

在加速的過程中可以測(cè)試：電機(jī)轉(zhuǎn)矩VS轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流VS轉(zhuǎn)速、電機(jī)電壓VS轉(zhuǎn)速、電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間、電機(jī)輸入功率VS轉(zhuǎn)速、電機(jī)輸出功率VS轉(zhuǎn)速、電機(jī)效率VS轉(zhuǎn)速、電機(jī)功率因素VS轉(zhuǎn)速、控制器效率VS轉(zhuǎn)速等。

在電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中可以測(cè)試：電機(jī)轉(zhuǎn)矩紋波、電機(jī)轉(zhuǎn)速紋波、電機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩、電機(jī)轉(zhuǎn)速頻譜、電機(jī)轉(zhuǎn)矩頻譜等。

在電機(jī)減速階段可以測(cè)試：電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩、電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)、電機(jī)軸承摩擦、風(fēng)阻等機(jī)械損耗造成的阻力轉(zhuǎn)矩。

根據(jù)測(cè)功機(jī)使用電流的不同，將測(cè)功機(jī)分類為：直流測(cè)功機(jī)、交流測(cè)功機(jī)、渦流測(cè)功機(jī)。

直流測(cè)功機(jī)

由直流電機(jī)、測(cè)力計(jì)和測(cè)速發(fā)電機(jī)組合而成。直流電機(jī)的定子由獨(dú)立的軸承座支承，它可以在某一角度范圍內(nèi)自由擺動(dòng)。機(jī)殼上帶有測(cè)力臂，它與測(cè)力計(jì)配合，可以檢測(cè)定子所受到的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)直流電機(jī)原理，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩同時(shí)施加于定子和轉(zhuǎn)子。定子所受到的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子所受到的轉(zhuǎn)矩大小相等，方向相反，所以轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩可以由定子上量測(cè)。運(yùn)行中軸承、電刷和風(fēng)致摩擦等引起的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，會(huì)使定子和轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)矩不完全相等，這給測(cè)量所帶來的誤差需要加以考慮。

直流測(cè)功機(jī)可作為直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，作為被測(cè)動(dòng)力機(jī)械的負(fù)載，以測(cè)量被測(cè)機(jī)械的軸上輸出轉(zhuǎn)矩；也可以作直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，拖動(dòng)其他機(jī)械，以測(cè)量其軸上輸入轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩與測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)得的轉(zhuǎn)速之積即軸功率。這就是測(cè)功機(jī)一名的由來。

交流測(cè)功機(jī)

通常由一臺(tái)三相交流換向器電動(dòng)機(jī)和測(cè)力計(jì)、測(cè)速發(fā)電機(jī)組合而成。它的測(cè)功原理與直流測(cè)功機(jī)相同。

渦流測(cè)功機(jī)

利用渦流產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩來測(cè)量機(jī)械轉(zhuǎn)矩的裝置。它由電磁滑差離合器（見電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)）、測(cè)力計(jì)和測(cè)速發(fā)電機(jī)組成。被測(cè)動(dòng)力機(jī)械與電磁滑差離合器的輸入軸連接，帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)，磁極則被安裝其上的測(cè)力臂掣住,只能在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)一角度,配合測(cè)力計(jì)就可以由此擺動(dòng)角直接讀出電樞與磁極間作用的電磁轉(zhuǎn)矩。略去風(fēng)摩損耗等測(cè)量誤差時(shí)，此電磁轉(zhuǎn)矩就等于被測(cè)動(dòng)力機(jī)械的輸出轉(zhuǎn)矩。渦流測(cè)功機(jī)只能產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，不能作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。一般用于測(cè)量轉(zhuǎn)速上升而轉(zhuǎn)矩下降，或轉(zhuǎn)矩變化而轉(zhuǎn)速基本不變的動(dòng)力機(jī)械。

機(jī)械在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣量——轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Moment of Inertia）。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是表征剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量,它與剛體的質(zhì)量、質(zhì)量相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的分布有關(guān)。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定義為：J=∑ Mi*Ri^2

（1）式中Mi表示剛體的某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，Ri表示該質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的垂直距離。 剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是由質(zhì)量、質(zhì)量分布、轉(zhuǎn)軸位置三個(gè)因素決定的。

(2) 同一剛體對(duì)不同轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不同,凡是提到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,必須指明它是對(duì)哪個(gè)軸的才有意義。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不是用在杠桿上，因?yàn)楦軛U被認(rèn)為是理想的，無質(zhì)量，不彎折的剛性物體。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用來研究旋轉(zhuǎn)的，有質(zhì)量的剛體。