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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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