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      關于電機功率、轉矩和慣量等2016-10-28

      針對某一特定應用場合,需要選擇一款電機時,則要考慮一系列的數據,如轉速、轉矩、負載慣量等,使所選擇的電機在滿足要求的同時不會造成浪費,徒增成本。

       

      額定功率P、額定轉速N和額定轉矩T

          有這樣一條公式,轉速N(rpm)可以從功率P(W)和轉矩T(N·m)算得:

       

          公式說明,同一功率下,轉矩和轉速成反比,即使用減速箱放大輸出轉矩時,同時會減少轉速。

          從力的做功角度,得推導過程如下:

       

          其中:

             F為電機輸出合力,單位為N(牛);

             r為力臂,單位為m(米);

             N為電機轉速,單位為rpm(轉/分)。

       

          我們知道,轉矩T的定義是力(F)乘以力臂(r),即:

      T=F·r

          故,把上式代入可得:

      P=(2π/60) ·T·N  =0.105·T·N

            

          其中:

          P為電機額定功率,單位為W;

             T為電機額定轉矩,單位為N·m;

             N為電機額定轉速,單位為rpm。

       

      慣量和力矩的關系

      電機有小慣量、中慣量和大慣量電機之分,同一功率下,電機轉動慣量J越大,則電機的輸出轉矩越大,但速度越低。故,小慣量電機有響應速度快的優點,當然,這前提是其所拖負載的慣量不能太大。

      慣量的單位為Kgm2,其定義如下,從能量角度:

       

      由于式中質量和半徑對于特定對象,是不變的,所以把它們提取出來,便成為了慣量J:

      J=mr2

      從做功的角度分析,電機輸出轉矩做功W為:

       

      理想下,電機轉矩做功全部轉化為功能,得:

      W=E

      故得:

       

      即:

       

      其中:

      T為轉矩,單位為N·m;

      J為總慣量,單位為Kgm2;

      β為角加速度,單位為rad/s2;

      從式中可得到,慣量和加速度有直接關系,在特定應用場合,如果負載慣量恒定且已知,則可從要求的加速要求算出電機的輸出轉矩,作為電機選型的參數之一。

       

      總結

      關于電機的額定功率、額定轉矩、額定轉速、轉動慣量,如果為一電機安裝減速箱,則電機的安額定功率不變,額定轉矩增大、額定轉速減少、轉動慣量增大。

      所以,為一系統選擇電機,需要知道系統的負載慣量、要求的最大轉速、要求的最大加/減速時間、系統電壓等要求、從而算出一系列的電機參數,再進行電機選型,從而既能滿足系統要求又不構成浪費。

       

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