第10章转速转矩和功率测量
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功率、转矩、转速之间关系的推导今天无意间想到了一个很基础的问题,平时我们都是用功率来描述电子器件所具有的带负载能力;但是对于电机系统来说,出力的主要部分是轴,那么就出现扭力相关概念。
从电机的驱动电路设计角度来说,我们更关注的是功率。
因此就要解决一下功率与转矩,和转速之间关系,正是出于这个目的,简单的推导了下三者之间的关系。
推导思路如下:1)目标量:功率,转矩2)中间量:输入量:电源电机电子部分:功率(即电压,电流)电机输出部分:转速3)关系表:电压,电流的作用,影响了电机转速的变化;电机的转速的变化,影响了轴带负载转动的能力;轴带负载转动的变化,影响了转矩的变化。
具体的推导关系如下:1)功率=力*速度即:P=F*V 公式12)转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R)即:T=F*R通过上式,可以推出F=T/R 公式23)线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n 分)/60=πR*n分/30 公式3将公式2、3代入公式1得:P=F*V=T/R * πR*n分/30=π/30*T*n分P=功率单位W,T=转矩单位Nm,n分=每分钟转速单位转/分钟如果将P的单位换成KW,那么就是如下公式:P*1000=π/30*T*n30000/π*P=T*n30000/3.1415926*P=T*n9549.297*P=T*n这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数的关系。
因为有能量转换效率问题实际的额定转矩值应该是实际测量出来为准,基本数值大体一致,会有细微减小。
用到的一些概念定义:画一个圆,圆心是O,圆上有3点A,B,C。
现在一个蚂蚁用30秒沿着圆,从A爬到C(途经B),那么,线速度=弧ABC的长度÷30秒,国际单位为m/s。
角速度=角AOC的度数÷30秒,国际单位为度/s。
电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式在电机的世界里,转矩、功率和转速是三个至关重要的概念。
它们不仅决定了电机的性能和应用场景,还相互关联,通过特定的公式紧密联系在一起。
理解这三者之间的关系以及掌握相应的计算公式,对于电机的设计、选型和控制都具有重要意义。
首先,让我们来了解一下什么是电机转矩。
简单来说,转矩就是使电机转动的力矩。
想象一下,你用手去转动一个轮子,你施加的力乘以力臂的长度就是转矩。
在电机中,转矩使得电机的转子能够克服负载的阻力而旋转。
转矩的单位通常是牛顿·米(N·m)。
电机的功率则表示电机在单位时间内所做的功。
功率越大,电机在相同时间内能够完成的工作量就越多。
功率的单位是瓦特(W),1 瓦特等于 1 焦耳每秒。
而转速,顾名思义,就是电机旋转的速度。
它通常以每分钟转数(rpm)来表示。
那么,电机转矩、功率和转速之间到底有什么关系呢?这就要提到一个非常重要的公式:功率=转矩 ×角速度。
角速度用ω表示,它与转速 n 的关系是:ω =2πn/60 。
将其代入上述公式,经过推导,我们可以得到另一个常用的公式:功率 P =转矩T ×转速n × 2π/60 。
进一步化简可得:P =T × n × π/30 。
这个公式清晰地展示了功率、转矩和转速之间的定量关系。
当功率一定时,转矩与转速成反比。
也就是说,如果想要提高转速,转矩就会相应减小;反之,如果需要增大转矩,转速就会降低。
例如,在一些需要高转速但负载较小的应用中,如风扇、离心机等,电机通常设计为具有较高的转速和较小的转矩。
而在起重机、搅拌机等需要较大转矩来克服重负载的设备中,电机则会具有较低的转速和较大的转矩。
接下来,我们再来看一看转矩的计算公式。
对于直流电机,转矩 T=CT × Φ × Ia ,其中 CT 是电机的转矩常数,Φ 是电机的磁通,Ia 是电枢电流。
三相异步电动机在电源电压一定时,电机输出的机械功率也就是被转化成机械转矩的大小是由负载来决定的,当电机处于空载或轻载时,电机输出的转矩很小,因此消耗的电能也就很小,只需要维持自身的损耗能够正常转动就可以了,所以此时电机输出的功率很小,电源电压一定的情况下,电机定子绕组中流过的电流也就很小,定子形成的旋转磁场场强相对就很弱,因此相对来说感应到转子绕组时其内部流过的电流也就小一些;当电机负载加大,需要电机输出的机械转矩也就随之加大,电机就需要增加电能的消耗才能满足,所以定子绕组内就要流过较大电流,同时感应到转子绕组上电流也要随之加大,电机才能变得“有劲”。
由于一般鼠笼式三相异步电动机转子绕组都是闭合的,转子电流一般也不便于检测,所以只能通过定子电流表观察,要是绕线式电机就可以从转子引出线的滑环和碳刷的打火情况能够比较直观地看到了,当然要是碳刷和滑环接触的特别好还是不太明显的,接触不是太好时电流小打火不明显,一旦电流加大打火是很明显的。
不知道能否解释清你的问题。
电机用一个恒定功率和恒定转矩的问题,恒定功率时,转矩会变,当恒定转矩时,功率会变.电机的相关手册或厂家样本上都有解释评论|02009-08-19 23:01sudy1971|二级当负载增大的时候,电动机转速开始时是有下降,但是由于输入功率不变,会从新达到平衡的,你该看书了,四大天书之一的电机学评论|02009-08-20 12:48ws顽石|七级当然有关系。
一般可以分为三类:1.电机机械特性硬,就是说电机从空载到满载转速变化很小。
近似认为转速与负载没有关系,恒转矩。
比如印刷机、行车等。
2.负载转矩于转速平方成正比。
以水、油、空气为介质的电机,比如水泵、风机、油泵等。
3.恒功率,负载转矩与转速成反比。
就是说它机械特性很软。
负载转矩加大转速急剧下降,电磁转矩加大。
反之转速身高,电磁转矩减小。
比如电钻、角磨机等。
电动机输出转矩转矩(英文为torque )使机械元件转动的力矩称为转动力矩,简称转矩。
电动机的功率、转速和转矩一、电动机的功率1、电动机的输入功率电动机从电源吸取的有功功率,称为电动机的输入功率。
三相交流异步电动机的输入功率P1=√3UIcosφ。
2、电动机的输出功率电动机转轴上输出的机械功率,称为输出功率。
输出功率P2为电动机铭牌上的额定功率,也就是我们平时所说的电动机的功率。
电动机的输出功率等于输入功率减去电动机本身的损耗,P2=P1-P损。
二、电动机的转速1、同步转速电动机的同步转速即定子旋转磁场的转速n1,n1=60f/P,式中n1为同步转速,单位r/min;f为交流电源频率,单位Hz;P为磁极对数。
2、转差率异步电动机转子的转速n与定子旋转磁场的转速n1之间存在着转速差,此转速差是定子旋转磁场切割转子导体的速度,它的大小决定着转子电动势及其频率的大小,直接影响到异步电动机的工作状态。
转速差用转差率s表示:s=(n1-n)/n1。
3、异步电动机的转速n=(1-s)n1=(1-s)×60f/P,式中n1为同步转速,单位r/min;f为交流电源频率,单位Hz;s为转差率;P为磁极对数。
由此公式可知:要改变异步电动机的转速,有改变电源频率f、改变转差率s和改变磁极对数P三种方法。
三、电动机的转矩1、电动机的转矩是指其带动机械转动力量的大小。
三相异步电动机电磁转矩来源于转子电流与定子旋转磁场相互作用产生的电磁力,此电磁力对电动机的转子产生电磁转矩。
电磁转矩T与转子电流的大小、旋转磁场每极的磁通和电源电压的平方成正比。
当电源电压变动的时候,电磁转矩变动会很大。
2、电动机的转矩T还可以从功率P和转速n算得:T=955P/n,式中T是电动机的转矩,单位N·m;P是电动机的输出功率,单位kW;n是电动机的转速,单位r/min。
P和n可以从电动机铭牌中直接查到,因为P、n都是电动机的额定值,故T为电动机的额定转矩。
由上面的转矩公式可知:功率同样大小的电动机,其转矩和转速成反比,极数多的电动机转速慢,所以极数多的电动机转矩大。
For personal use only in study and research; not for commercialuse电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式电动机输出转矩:使机械元件转动的力矩称为转动力矩,简称转矩。
机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形,故转矩有时又称为扭矩。
转矩与功率及转速的关系:转矩(T)=9550*功率(P)/转速(n) 即:T=9550P/n由此可推导出:转矩=9550*功率/转速《===》功率=转速*转矩/9550方程式中:P—功率的单位(kW);n—转速的单位(r/min);T—转矩的单位(N.m);9550是计算系数。
电机扭矩计算公式 T=9550P/n 是如何计算的呢?分析:功率=力*速度即P=F*V---——--公式【1】转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R) 推出F=T/R------公式【2】线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60=πR*n分/30------公式【3】将公式2、3代入公式1得:P=F*V=T/R*πR*n分/30 =π/30*T*n分-----P=功率单位W, T=转矩单位N.m, n分=每分钟转速单位转/分钟如果将P的单位换成KW,那么就是如下公式:P*1000=π/30*T*n30000/π*P=T*n30000/3.1415926*P=T*n9549.297*P=T*n这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数关系。
转矩的类型转矩可分为静态转矩和动态转矩。
※静态转矩静态转矩是值不随时间延长而变化或变化很小、很缓慢的转矩,包括静止转矩、恒定转矩、缓变转矩和微脉动转矩。
静止转矩的值为常数,传动轴不旋转;恒定转矩的值为常数,但传动轴以匀速旋转,如电机稳定工作时的转矩;缓变转矩的值随时间延长而缓慢变化,但在短时间内可认为转矩值是不变的;微脉动转矩的瞬时值有幅度不大的脉动变化。