伺服電機的機電時間常數(shù)包含電氣時間常數(shù)和機械時間常數(shù)。在測試中要將電氣時間常數(shù)和機械時間常數(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。

　　伺服電機機電時間常數(shù)測試原理主要源于機電時間常數(shù)的定義及電機動態(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。

一伺服電機時間常數(shù)定義

　　GB/T 2900控制電機術(shù)語中對機電時間常數(shù)、機械時間常數(shù)、電氣時間常數(shù)定義如下：

01機電時間常數(shù)Tme

　　機電時間常數(shù)是伺服電機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機械時間常數(shù)Tm

　　對于直流伺服電動機和交流伺服電動機的具體計算方法，可用電機端電阻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

　　可用電機端電阻R和電感L表示：

二伺服電機機電時間常數(shù)測試

01起動電流法

　　根據(jù)直流電機動態(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——機電時間常數(shù)，單位為s。

　　電機空載起動時電流從最大值衰減到63.2%所用時間就是機電時間常數(shù)tM。測試時，將電機定子固定，電機軸上不加任何負(fù)載，對帶勵磁的電機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——機電時間常數(shù)，單位為秒s；

　　電機空載制動時電流從最大值衰減到63.2%所用時間就是機電時間常數(shù)tM。測試時，將電機定子固定，電機軸上不加任何負(fù)載。對帶勵磁的電機激勵繞組施加額定勵磁，電樞繞組加額定電壓，待電機轉(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)備記錄電機電樞繞組斷路至電機停轉(zhuǎn)過程中控制電流的完整波形，然后通過波形數(shù)據(jù)處理獲取電機的時間常數(shù)。

03測速機法

　　測速發(fā)電機空載時的輸出電壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系式如下：

　　式中：

　　ua——發(fā)電機輸出電壓，單位為伏特V；

　　Kb——電機常數(shù)，單位為伏特秒每弧度V.s/rad；

圖1：測速機法接線圖

　　測試時，用一臺低慣量測速發(fā)電機和待測電動機同軸剛性連接并固定，按上圖1所示接線。給電動機施加額定階躍電壓UN，電動機帶動測速發(fā)電機一起旋轉(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，此即為機電時間常數(shù)。

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

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

04對拖法

　　式中：

　　ub——發(fā)電機電樞電壓，單位為伏特V；

　　kb——電機常數(shù)，單位為伏特秒每弧度V.s/rad；

　　ua——電動機電樞電壓，單位為伏特V；

　　ka——電動機常數(shù)，單位為伏特電機常數(shù)，單位為伏特秒每弧度V.s/rad;

　　tM——聯(lián)合機電時間常數(shù)，單位為秒s。

　　發(fā)電機電樞電壓ub的上升曲線與機組旋轉(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

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

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