什么是转子转动惯量？

Question

如题所述

Answer 1

转子转动惯量是一个物理学概念，它描述的是转子在旋转时的惯性效应。
转动惯量是转子在旋转过程中所具有的一种保持其转速不变的“惯性”，或者说，是转子在旋转过程中抵抗改变其转速的能力。
在物理学中，转动惯量是一个二阶张量，它的大小取决于转子的质量、形状以及转子对于旋转轴的位置。
一个具有均匀质量的圆盘形转子来说，转动惯量可以通过计算转子的质量、半径以及半径的平方来得到。
在动力学中，转动惯量是一个非常重要的概念，因为它决定了转子在受到外力矩作用时的角加速度。
根据牛顿第二定律，一个转子在受到一个与它的角速度成正比的力矩作用时，它的角加速度与这个力矩的大小成正比，与转子的转动惯量成反比。
转动惯量的大小决定了转子在受到相同力矩作用时的角加速度的大小。
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Answer 2

转子转动惯量的大小对电机的起动和制动性能有着直接影响，必要时应该进行实测。转子转动惯量的大小，国家标准中没有具体规定，一般由用户按照实际需求与制造厂协定。

转动惯量用符号J来表示，单位kg.m2，是我国和国际标准中的标准物理量。但在工程中，习惯采用GD2来表示。

转子转动惯量的确定方法有计算法和实测法两种。实测法又有单钢丝法、双钢丝法、辅助摆摆动法和惯性回转法等。今天Ms.参简要分析如何用计算法和单钢丝法测定转子转动惯量方法，其它方法类似，诸位可以借此类比、推导、演绎。

计算法测定转子转动惯量

虽然电机转子是一个接近规整的圆柱体，但因其至少有3种不同的材料制成，并且相互交叉，所以较难进行准确的计算。在要求不高时，可将转子看成一个密度均匀的圆柱体，在秤其质量m后，用计算圆柱体转动惯量的公式（2）进行计算求得。

式（2）中：

J—转动惯量（kg·m2）；

m-—转子质量（kg）；

r——转子半径（m）。

单钢丝转子转动惯量

单钢丝实测法又分两种不同的方法，即用假转子辅助的单钢丝实测法和附加辅助扭转摆的单钢丝实测法。

假转子辅助的单钢丝实测法：

此方法适用于转子质量不超过50kg的小型电机。由于需制作一个假转子，所以成本较高，试验也较费时。

● 假转子制作要求

（1）材料密度均匀，最好采用轧制圆钢。

（2）外圆圆整，端面平整。

（3）尽量使其质量及形状与被试转子相同。

制作完成后，精确测量出它的外形尺寸，并用式（2）计算出它的转动惯量Ja（kg·m2）。

● 测试步骤

（1）将假转子可靠地悬挂在钢丝下。钢丝的另一端牢固地系于一个支架上。应注意钢丝必须系在假转子的直径中心，使其自然下垂时轴线竖直。钢丝长度在2m左右，其截面直径视假转子质量而定，即当假转子悬挂后应不使其有明显的伸长变形，但又不能太粗，否则会影响测试摆动及钢丝本身不直而引起较大误差。

（2）试验时，将假转子旋转30°-45°，然后松手，让其靠钢丝的扭力来回自由旋转。用秒表记录假转子旋转一个周期所用的时间（由原静止位置想到左边最大角度后，返回到原静止位置，然后提到右边最大角度位置后返回到原静止位置，为一个摆动周期。）。为了计时正确，第1-2个周期不计时，然后记录几个周期的时间，取其平均值作为假转子一个旋转周期所用的时间Ta（s）。计时起点和终点应在摆动速度最大的位置，即摆动中心位置。

（3）用已调好动平衡的被试转子换下上述假转子，用同样的方法求出被测试真转子的摆动周期T（s）。

（4）用式（3）计算求出被试转子的转动惯量）（kg·m2）。