如何折算和粗测飞轮力矩？

1.飞轮力矩的折算

小李问：“负载侧的飞轮力矩也要折算到电动机轴上吗？”

张老师说：“当然要啊。因为飞轮力矩的作用主要发生在拖动系统的转速发生变化的时候，所以，折算的原则是：折算前后，拖动系统的动能不变。”

“飞轮力矩和动能之间是什么关系？”小李一时想不起来。

张老师说：“你在物理学课程里曾经学过：

一个作直线运动的物体具有的动能A_J

此式说明，运动物体的动能和质量m（代表惯性）与速度的二次方的乘积成正比。在工程计算里，旋转体的动能可计算如下：

A_J=KGD²n² （4-7）

式中 A_J——旋转体的动能；

K——比例常数。”

小李抢过来说：“我明白了，如图4-7a所示，根据折算前后，动能不变的原则，有

（GD_L²）′n_L′²=GD_L²n_L²则：

式中 （GD_L²）′——负载轴上飞轮力矩的折算值，N·m²；

GD_L²——负载轴上的飞轮力矩，N·m²；

λ——传动比。

图4-7 飞轮力矩的折算

a）一级传动比 b）两级传动比

对不对？”

张老师说：“没有错误，但不完整。”

2.拖动系统的飞轮力矩

需要补充的是，电动机轴上的总的飞轮力矩

式中 （GD²）Σ——电动机轴上总的飞轮力矩，N·m²；

GD²_M——电动机自身的飞轮力矩，N·m²。

当拖动系统内有多个中间轴时，如图4-7b所示，则总的飞轮力矩(www.xing528.com)

式中 GD²_D——中间轴的飞轮力矩，N·m²；

λ₁——第一级传动比；

λ₂——第二级传动比。

“可是，这每个轴上的飞轮力矩是怎么知道的呀？”小李问。

图4-8 飞轮力矩的简易测定

3.飞轮力矩的粗测

张老师说：“作为用户，实际上是难以得到那些数据的，但我们可以粗略地测定电动机轴上总的飞轮力矩。方法如下：

使拖动系统在额定转速下运行，然后切断电源，使之处于自由制动状态，测得在减速过程中的n=f（t）曲线，如图4-8中的曲线①所示。

图中，曲线②为负载的机械特性。

在曲线①的中间取一小段，量出其对应的时间与转速为t₁、t₂和n₁、n₂，并从曲线②上得到与该转速对应的负载转矩T_L。因电动机的电源已经切断，故T_M=0，动态转矩T_J=-T_L，代入式（4-5），即可求出飞轮力矩

还有什么问题？”张老师见小李似在思索着什么，就问。

“您在图4-8中画的曲线②是恒转矩负载的机械特性，其他负载也一样吧？”小李问。

张老师说：“我给你回答两点：

第一点，原则上是任何类型的负载都可以采用此方法，前提是，你需要得到该负载的机械特性。

第二点，需要求取飞轮力矩的大多数是恒转矩负载。其他负载中：

二次方律负载，主要是离心式风机和水泵，这类负载的工作特点需符合流体力学的规律，不能套用上面的公式；

恒功率负载中，卷绕机械在卷绕过程中，因为被卷物有张力，GD²并无意义；

金属切削机床的恒功率工作区，是指在不同的转速下，其切削功率不能超过额定值，而在运行过程中，实际上也是恒转矩的。

所以，如果不作更深入研究的话，上述方法基本上是可行的。

接下来，我们要讨论异步电动机的起动方法了，首先是减压起动。给你出几个题目：降压为什么能限流？降压后的机械特性有些什么特点？减压起动有些什么缺点？你先回去预习吧。”

小李的归纳

电动机的起动过程