伺服電機的機電時(shí)間常數包含電氣時(shí)間常數和機械時(shí)間常數。在測試中要將電氣時(shí)間常數和機械時(shí)間常數兩者區分開(kāi)來(lái)比較困難，加之電氣時(shí)間常數通常情況下比機械時(shí)間常數小得多，在工程應用及測試中一般不去將它們分開(kāi)。

　　伺服電機機電時(shí)間常數測試原理主要源于機電時(shí)間常數的定義及電機動(dòng)態(tài)理論，國標中推薦了起動(dòng)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(shí)間常數定義

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

01機電時(shí)間常數Tme

　　機電時(shí)間常數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，轉速從零上升到空載轉速的63.2%所需時(shí)間。

02機械時(shí)間常數Tm

　　對于直流伺服電動(dòng)機和交流伺服電動(dòng)機的具體計算方法，可用電機端電阻R，轉動(dòng)慣量Jm，反電勢系數Ke，轉矩常數KT等參數表示：

03電氣時(shí)間常數Te

　　可用電機端電阻R和電感L表示：

二伺服電機機電時(shí)間常數測試

01起動(dòng)電流法

　　根據直流電機動(dòng)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(shí)間常數，單位為s。

　　電機空載起動(dòng)時(shí)電流從最大值衰減到63.2%所用時(shí)間就是機電時(shí)間常數tM。測試時(shí)，將電機定子固定，電機軸上不加任何負載，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，用波形采集設備記錄電機加階躍電壓過(guò)程中起動(dòng)電流的完整波形，然后通過(guò)波形數據處理獲取電機的時(shí)間常數。

02控制電流法

　　同起動(dòng)電流法類(lèi)似，可得出

　　式中：

　　ua——點(diǎn)數電壓，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(shí)間常數，單位為秒s；

　　電機空載制動(dòng)時(shí)電流從最大值衰減到63.2%所用時(shí)間就是機電時(shí)間常數tM。測試時(shí)，將電機定子固定，電機軸上不加任何負載。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，待電機轉速穩定后，斷開(kāi)電樞繞組電壓，立即將電樞繞組斷路。用波形采集設備記錄電機電樞繞組斷路至電機停轉過(guò)程中控制電流的完整波形，然后通過(guò)波形數據處理獲取電機的時(shí)間常數。

03測速機法

　　測速發(fā)電機空載時(shí)的輸出電壓與轉速的關(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，單位為伏特秒每弧度V.s/rad；

圖1：測速機法接線(xiàn)圖

　　測試時(shí)，用一臺低慣量測速發(fā)電機和待測電動(dòng)機同軸剛性連接并固定，按上圖1所示接線(xiàn)。給電動(dòng)機施加額定階躍電壓UN，電動(dòng)機帶動(dòng)測速發(fā)電機一起旋轉，直到轉速穩定。在波形采集設備記錄測速發(fā)電機的電壓波形，從波形圖上求出電壓從零上升至穩態(tài)值的63.2%所用時(shí)間，此即為機電時(shí)間常數。

　　N——發(fā)電機轉速，單位轉每分鐘r/min。

　　將測速發(fā)電機與待測電動(dòng)機同軸連接，電動(dòng)機加階躍電壓起動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)測速發(fā)電機旋轉而產(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(dòng)機轉速成正比，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(dòng)機的機電時(shí)間常數。

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，單位為伏特秒每弧度V.s/rad；

　　ua——電動(dòng)機電樞電壓，單位為伏特V；

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

　　tM——聯(lián)合機電時(shí)間常數，單位為秒s。

　　發(fā)電機電樞電壓ub的上升曲線(xiàn)與機組旋轉角速度呈線(xiàn)性關(guān)系，從ub曲線(xiàn)中求得電壓從零上升至穩態(tài)值的63.2%所用的時(shí)間，此時(shí)間就是聯(lián)合時(shí)間常數tM。

圖2：對托法接線(xiàn)圖

　　將被測電機與另一臺機電時(shí)間常數已知的電機同軸剛性連接，一臺作為電動(dòng)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(xiàn)。給電動(dòng)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(shí)間常數的求取方法與測速機法相同，只不過(guò)所得時(shí)間常數為聯(lián)合機電時(shí)間常數。對于型號規格完全相同的兩臺電機，把波形圖上求出的機電時(shí)間常數除以2，就是所求電機的機電時(shí)間常數。若兩臺電機型號規格不同，則應預先知道當做測速發(fā)電機的機電時(shí)間常數，然后將波形圖上求出的機電時(shí)間常數tM減去測速發(fā)電機機電時(shí)間常數后就是所求電機的機電時(shí)間常數。

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