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

伺服電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)測試原理主要源于機(jī)電時間常數(shù)的定義及電機(jī)動態(tài)理論，國標(biāo)中推薦了起動電流法、控制電流法、測速機(jī)法和對拖法幾種測試方法，下面本文就對幾種測試方法的原理及操作進(jìn)行介紹。

一、伺服電機(jī)時間常數(shù)定義

GB/T2900控制電機(jī)術(shù)語中對機(jī)電時間常數(shù)、機(jī)械時間常數(shù)、電氣時間常數(shù)定義如下：

01機(jī)電時間常數(shù)Tme

機(jī)電時間常數(shù)是伺服電機(jī)在空載和額定勵磁條件下，加以階躍的額定控制電壓，轉(zhuǎn)速從零上升到空載轉(zhuǎn)速的63.2%所需時間。

02機(jī)械時間常數(shù)Tm

對于直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)的具體計算方法，可用電機(jī)端電阻R，轉(zhuǎn)動慣量Jm，反電勢系數(shù)Ke，轉(zhuǎn)矩常數(shù)KT等參數(shù)表示：

03電氣時間常數(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)電時間常數(shù)測試01起動電流法

根據(jù)直流電機(jī)動態(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)電時間常數(shù)，單位為s。

電機(jī)空載起動時電流從最大值衰減到63.2%所用時間就是機(jī)電時間常數(shù)tM。測試時，將電機(jī)定子固定，電機(jī)軸上不加任何負(fù)載，對帶勵磁的電機(jī)激勵繞組施加額定勵磁，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)的時間常數(shù)。

02控制電流法

同起動電流法類似，可得出

式中：

ua——點數(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)電時間常數(shù)，單位為秒s；

電機(jī)空載制動時電流從最大值衰減到63.2%所用時間就是機(jī)電時間常數(shù)tM。測試時，將電機(jī)定子固定，電機(jī)軸上不加任何負(fù)載。對帶勵磁的電機(jī)激勵繞組施加額定勵磁，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)的時間常數(shù)。

03測速機(jī)法

測速發(fā)電機(jī)空載時的輸出電壓與轉(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：測速機(jī)法接線圖

測試時，用一臺低慣量測速發(fā)電機(jī)和待測電動機(jī)同軸剛性連接并固定，按上圖1所示接線。給電動機(jī)施加額定階躍電壓UN，電動機(jī)帶動測速發(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%所用時間，此即為機(jī)電時間常數(shù)。

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

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

04對拖法

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——電動機(jī)電樞電壓，單位為伏特V；

ka——電動機(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%所用的時間，此時間就是聯(lián)合時間常數(shù)tM。

圖2：對托法接線圖

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