如何確定電機轉子轉動慣量?

時間 2021-06-06 15:20:54

1樓:杜偉

首先看下角動量公式

L=Iω

其中L是角動量,I是轉動慣量,ω是角速度。

角動量還等於合外力矩×時間。

所以在乙個轉動系統中,如果合外力矩不變,從ω1變化到ω2的時間與轉動慣量是成正比的。

接下來設計實驗,需要控制的物理量是轉動慣量,需要恆定不變的物理量是合外力矩,需要採集的物理量是角速度和時間。

首先需要加工兩個已知轉動慣量的剛性轉子,分別標記為轉子1和轉子2,最好是圓柱體,因為是迴轉體方便加工。可以在三維軟體中計算轉動慣量,轉子加工出來後用電子秤稱量實際重量後再修正一下軟體計算的值。然後電機需要安裝乙個比較精確的測速裝置,比如光電編碼器,用上位機採集光電編碼器的角速度。

再準備乙個剛性聯軸器,最好是密度均勻形狀規則的,稱重後計算轉動慣量。

實驗過程如下:

首先將電機軸和轉子1通過聯軸器固定到一起,然後控制電機啟動,等到轉速平穩不再變化時,斷開電源,讓電機處於自由剎車的狀態,直到完全停轉。觀察電機的速度曲線,在速度下降階段取其中一段,比如電機從最高轉速4000降到0,取中間速度為3000和1000的兩個點,找到這兩個點對應的時間,計算時間差得到T1。同樣的方法,將轉子1更換為轉子2,得到時間差T2。

分析過程如下:

在斷開電源後的減速過程中,系統受到的合外力矩由兩個部分構成,電機固有的摩擦力矩和轉子的空氣阻力力矩。其中摩擦力矩是和轉速相關的乙個一次函式,兩次測試中這個摩擦力矩的變化是可以忽略的。而轉子的空氣阻力力矩由於是迴轉體,空氣阻力小,可以忽略。

所以最終

T1/T2=I1/I2

I1=電機轉子的轉動慣量+聯軸器的轉動慣量+轉子1的轉動慣量

I2=電機轉子的轉動慣量+聯軸器的轉動慣量+轉子2的轉動慣量

只有乙個電機轉子的轉動慣量是未知量,通過計算即可得出。

2樓:「已登出」

轉子轉動慣量的大小對電機的起動和制動效能有著直接影響,必要時應該進行實測。轉子轉動慣量的大小,國家標準中沒有具體規定,一般由使用者按照實際需求與製造廠協定。

轉動慣量用符號J來表示,單位kg.m2,是中國和國際標準中的標準物理量。但在工程中,習慣採用GD2來表示。

轉子轉動慣量的確定方法有計算法和實測法兩種。實測法又有單鋼絲法、雙鋼絲法、輔助擺擺動法和慣性迴轉法等。今天Ms.

參簡要分析如何用計算法和單鋼絲法測定轉子轉動慣量方法,其它方法類似,諸位可以藉此模擬、推導、演繹。

計算法測定轉子轉動慣量

雖然電機轉子是乙個接近規整的圓柱體,但因其至少有3種不同的材料製成,並且相互交叉,所以較難進行準確的計算。在要求不高時,可將轉子看成乙個密度均勻的圓柱體,在秤其質量m後,用計算圓柱體轉動慣量的公式(2)進行計算求得。

式(2)中:

J—轉動慣量(kg·m2);

m-—轉子質量(kg);

r——轉子半徑(m)。

單鋼絲轉子轉動慣量

單鋼絲實測法又分兩種不同的方法,即用假轉子輔助的單鋼絲實測法和附加輔助扭轉擺的單鋼絲實測法。

假轉子輔助的單鋼絲實測法:

此方法適用於轉子質量不超過50kg的小型電機。由於需製作乙個假轉子,所以成本較高,試驗也較費時。

● 假轉子製作要求

(1)材料密度均勻,最好採用軋制圓鋼。

(2)外圓圓整,端麵平整。

(3)盡量使其質量及形狀與被試轉子相同。

製作完成後,精確測量出它的外形尺寸,並用式(2)計算出它的轉動慣量Ja(kg·m2)。

● 測試步驟

(1)將假轉子可靠地懸掛在鋼絲下。鋼絲的另一端牢固地繫於乙個支架上。應注意鋼絲必須系在假轉子的直徑中心,使其自然下垂時軸線豎直。

鋼絲長度在2m左右,其截面直徑視假轉子質量而定,即當假轉子懸掛後應不使其有明顯的伸長變形,但又不能太粗,否則會影響測試擺動及鋼絲本身不直而引起較大誤差。

(2)試驗時,將假轉子旋轉30°-45°,然後鬆手,讓其靠鋼絲的扭力來回自由旋轉。用秒錶記錄假轉子旋轉乙個週期所用的時間(由原靜止位置想到左邊最大角度後,返回到原靜止位置,然後提到右邊最大角度位置後返回到原靜止位置,為乙個擺動週期。)。

為了計時正確,第1-2個週期不計時,然後記錄幾個週期的時間,取其平均值作為假轉子乙個旋轉週期所用的時間Ta(s)。計時起點和終點應在擺動速度最大的位置,即擺動中心位置。

(3)用已調好動平衡的被試轉子換下上述假轉子,用同樣的方法求出被測試真轉子的擺動週期T(s)。

(4)用式(3)計算求出被試轉子的轉動慣量)(kg·m2)。

附加輔助扭轉擺的單鋼絲實測法

● 附加輔助扭轉擺的加工要求

輔助扭轉擺為圓柱體,中心軸向打乙個直徑略大於鋼絲的通孔,其外圓直徑應與被試轉子大體相同,質量為被試轉子的10%~15%。材料密度均勻,最好採用軋制圓鋼。

製作完成後,精確測量出它的外形尺寸並用式(2)計算出它的轉動慣量Ja(kg·m2)。

● 測試步驟

(1)將被試轉子可靠地懸掛在鋼絲下。鋼絲的另一端牢固地繫於乙個支架上。用與假轉子輔助的單鋼絲實測法中同樣的方法求得被試轉子的旋轉擺動週期T(s)。

(2)將輔助扭轉擺套在懸掛被試轉子的鋼絲繩上。然後,用上述同樣的方法進行試驗並計算求出此時的旋轉擺動週期Tf(s)。

(3)用式(4)計算求出被試轉子的轉動慣量J(kg·m2)。

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3樓:時間的針腳

轉子上所有的東西,按照幾何形狀及不同材料的密度分布(矽鋼片,永磁體,軸等),根據轉動慣量的定義,積分。

相同的轉子重量,盤式的轉動慣量更大。

4樓:miyan

1. 公式算,近似成圓柱體。但是考慮到現在電機轉子並不完全是圓柱體,而且不同地方材料不同密度不同,最好是通過軟體計算吧。

2. solidworks這類軟體建模

3. Maxwell,還能分析下電機效能

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