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如何理解電動機功率、轉速、扭矩的關係?


我來會享一下我的理解和體會,電動機的轉子會旋轉起來的原因是轉子受到了定子產生的磁場力(F)作用,該磁場力作用在轉子上,轉子的半徑為R,則該力在轉子上的轉矩(即題主說的扭矩)(T)為:

上式中轉矩(T)的單位為N·m ,磁場力(F)的單位為N,轉子半徑(R)為m。

根據力學物理識,轉子的機械功率(P)定義為:上式中,機械功率(P)的單位為W,線速度(v)的單位為m/s。

轉子的轉速與線速度的關係如下:

上式中,轉速?為角速度,單位為rad/s。

將機械功率和線速度的公式都代入轉矩的公式,可得轉矩、轉速和機械功率的關係:將角速度?轉換為轉/分的話上式中的轉速(n)單位為r/min,即rpm。

上文中的的功率指的是轉子輸出的機械功率,而不是從電網輸入到電動機上的電功率(Pin)。由於電動機繞組的存在電阻,因此有一小部分能量消耗在繞組上;另外還有一小部分鐵耗,所以轉子上輸出的機械功率(P)必定小於輸入電動機的電功率。

從轉矩、轉速和功率的關係式中可以看出,輸出的轉矩和轉速越大,需要提供的功率就越大。打一個比喻可能會更好理解,比如一頭驢要拉一個石磨,同樣的速度下拉石磨,石磨越重越感到吃力,這裡的石磨重量就像是轉矩,吃力的這種感覺就像是功率。當然推的越快,也會越吃力。


簡單來說,在功率一定前提下,轉速和扭矩成反比例關係,也就是說,轉速越高,扭矩越小;轉速越低,扭力越強。請關註:容濟點火器

1、基本的公式推導

都是基於牛頓第二定律而來的,功率=力*速度

  P=F*V---公式--1

轉矩(T)=扭力(F)*作用半徑(R)

  推出F=T/R---公式---2

線速度(V)=2πR*每秒轉速(n秒) =2πR*每分轉速(n分)/60

  =πR*n分/30---公式-------------------3 將公式2、3代入公式1得:

  P=F*V=(T/R)*(πR*n分/30)= (T*π* n分)/30 (單位 W)P=功率單位W,

  T=轉矩單位Nm, n分=每分鐘轉速單位轉/分鐘

  如果已知P的單位為KW,那麼就是如下公式: P *1000 = (T*π* n分)/30 (單位 W) 30000*P /π=T*n 30000*P /3.1415926 =T*n 9549.297*P=T*n 結論:

  轉矩=9550*輸出功率/輸出轉速 -------------(功率的單位KW)

這就是功率和轉矩*轉速之間9550的係數的關係。

2、在額定轉速下,電機基本上是恆扭矩矩調速,也就是說電機輸出的扭矩不會受到轉速的影響,只會和負載有關係,比如直流電機在零轉速情況下,最大可以輸出200%的扭矩。這個時候電動車的動力是非常棒的。

3、在電機額定轉速以上,電機是恆功率調速,也就是說,轉速越高,扭力會越小,講白了就是跑的越快,車子越沒有力氣。


功率的概念是單位時間所做的功,在一定功率的條件下,轉速轉速越高,扭矩就越低,反之就越高。比如同樣1.5kw 電機,6 級輸出轉矩就比4 級高,也可用公式M=9550P/n 粗算,對於交流電機:額定轉矩=9550*額定功率/額定轉速; 對於直流電機比較麻煩因為種類太多。 大概是轉速與電樞電壓成正比,與勵磁電壓成反比。轉矩與勵磁磁通和電樞電流成正比。

在直流調速中調節電樞電壓屬於恆轉矩調速(電機輸出轉矩基本不變) 調節勵磁電壓屬於恆功率調速(電機輸出功率基本不變)。T = 9.55*P/N, T 輸出轉矩,P 功率,N 轉速,電機的負載 有恆功率和橫扭矩之分,恆扭矩,T 不變,則P 和N 是正比關係。負載是恆功率,則T 和 N 基本是反比關係。

轉矩=9550*輸出功率/輸出轉速 功率(瓦)=轉速(弧度/秒)x 轉矩(牛頓.米) 其實這沒有什麼可討論的,本來就有公式P=Tn/9.75 T 單位是kg·cm 轉矩=9550*輸出功率/輸出轉速 功率一定,轉速快,扭矩就小,一般需要較大扭矩時,除需要功率大的電機外,還要另加減速器。

可以這樣理解,在功率P不變,轉速越高,輸出力矩越小.。我們可以這樣來計算:假如你已知設備的扭拒T2 和電機的額定速度n1 和輸出軸的速度n2 和驅動設備系f1(這個f1 可根據現場實際運行情況來定義,國內大部分在1.5 以上)和電機的 功率因數m(即有功與總功的比,在電機繞組中可理解為槽滿率,一般在0.85),我們來計算其電機功率P1N P1N>=(T2*n1)*f1/(9550*(n1/n2)*m)即可得出此時要選中的電機的功率。舉個例子:被驅動設備所需扭矩為:500N.M,工作6小時/天,均勻負載即可選被驅 動設備係數f1=1,減速機要求法蘭安裝,輸出轉速n2=1.9r/min 則比值:n1/n2=1450/1.9 =763(這裡選用的是四級電機)故:P1N>=P1*f1=(500*1450)*1/(9 550*763*0.85)=0.117(KW)故我們一般選0.15KW 速比是763 左 右足夠應付 T = 9.55*P/N, T 輸出轉矩,P 功率,N 轉速,電機的負載有恆功率和橫扭矩之分,恆扭矩,T不變,則P和N是正比關係。負載是恆功率,則T 和N 基本是反比關係。


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