力矩、轉矩、扭矩的差異和測量

　　力矩、扭矩、轉矩這三個(gè)詞語(yǔ)在行業(yè)內經(jīng)常被工程師們混著(zhù)用，大家也都覺(jué)得這三者是同一個(gè)概念，測試時(shí)也只是關(guān)注一下其額定值和峰值。今天就來(lái)淺析一下三者的區別以及相關(guān)的測試項目。

　　一、力矩、扭矩、轉矩的來(lái)源與區別

　　提到力矩，我們立刻會(huì )想到杠桿。作用力和支點(diǎn)與力作用方向相垂直的距離的乘積就稱(chēng)為力矩。力矩的單位是牛頓-米。

　　圖1 杠桿力矩

　　扭矩、轉矩則是轉動(dòng)的力矩，對于轉動(dòng)的物體，若將轉軸中心看成支點(diǎn)，在轉動(dòng)的物體圓周上的作用力和轉軸中心與作用力方向垂直的距離的乘積就稱(chēng)為轉矩。當圓柱形物體，受力而未轉動(dòng)，該物體受力后只存在因扭力而發(fā)生的彈性形變，此時(shí)的轉矩就稱(chēng)為扭矩。

　　圖2 扭矩、轉矩

　　因此，在運行的電機中嚴格來(lái)說(shuō)只能稱(chēng)為“轉矩”。采用“力矩”或“扭矩”都不太合適。不過(guò)習慣上這三種名稱(chēng)使用的歷史都較長(cháng)至少也有六七十年了，因此也沒(méi)有人刻意去更正它。

　　二、電機轉矩測量的方法及趨勢

　　目前行業(yè)內測量電機的轉矩一般采用轉矩測量?jì)x直接測量，關(guān)于電機的轉矩還存在多種行業(yè)前沿的測量項目，諸如矩角特性、轉矩波動(dòng)、齒槽轉矩、摩擦力矩測試等。

　　對于步進(jìn)電動(dòng)機或者開(kāi)關(guān)磁阻電機，需要特別關(guān)心的是定子磁動(dòng)勢FS和轉子磁動(dòng)勢Fr的夾角θ,而不是普通同步電動(dòng)機中人們所熟知的功角σ。在步進(jìn)同步電動(dòng)機中夾角θ是一個(gè)十分重要的參數，稱(chēng)之為矩角，電機扭矩和矩角的關(guān)系成為矩角特性。下圖為致遠電子的MPT1000電機測試系統測試得到的矩角特性曲線(xiàn)。

　　圖3 致遠電子矩角特性測試

　　電機因其輸出轉矩隨電樞角位置的變化,表現出有一個(gè)不大的波動(dòng)值△M。通常用轉矩波動(dòng)系數來(lái)衡量力矩電機的這一品質(zhì)。致遠電子利用負載電機給被測電機施加連續工作區中規定的最大轉矩，控制電機運行在最低轉速下，用轉矩傳感器記錄電機在運行一周時(shí)的轉矩，記錄最大轉矩和最小轉矩，即可計算出轉矩波動(dòng)系數。

　　圖4 ZLG致遠電子轉矩波動(dòng)測試

　　三、MPT混合型電機測試系統

　　ZLG致遠電子憑借在功率分析、電機測量領(lǐng)域的深入理解與長(cháng)久積累，融合儀器設計與系統集成的理念，推出了具有劃時(shí)代意義的MPT 混合型電機測試系統，在控制精度、分析能力和國際標準支持三方面實(shí)現了電機測試系統的全面革新，用于滿(mǎn)足不同行業(yè)對電機測試的深層次要求，實(shí)現更專(zhuān)業(yè)、更貼合用戶(hù)需求的功能定制服務(wù)。目前MPT混合型電機測試系統支持以下的測試項目，同時(shí)也可以為用戶(hù)提供定制化的測試功能。

　　圖5 MPT1000測試項目