电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式
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伺服的电机转矩、功率、转速、电压、电流换算公式,只要记住这个就够了电动机输出转矩: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—公式【1】由此可推导出:转矩=9550*功率/转速功率=转速*转矩/9550,即:P=Tn/9550——公式【2】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。
功率kw 转速rpm 扭矩Nm0.05 3000 0.160.4 3000 1.270.75 3000 2.391 3000 3.181.2 3000 3.821.5 3000 4.78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【3】转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R)推出:F=T/R---——公式【4】线速度(V)=2πR*每秒转速(转/秒)=2πR*每分转速(n/分)/60=(πRn/30)/分---——公式【5】将公式【4】、【5】代入公式【3】得:P=F*V=(T/R)*(πRn/30)=Tπn/30P=功率单位W,T=转矩单位N.m,n=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=Tπn/30;P*1000*30/π=Tn;(30000/3.1415926)*P=T*n;9549.297*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。
电动机转矩、转速、电压、电流之间的关系:由于电功率P=电压U*电流I,即P=UI————公式【6】由于公式【2】中的功率P的单位为kw,而电压U的单位是V,电流I的单位是A,而UI乘积的单位是V.A,即w,所以将公式【6】代入到公式【2】中时,UI需要除以1000以统一单位。
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。
理解它们之间的关系以及掌握相应的计算公式,对于电机的选型、控制和性能评估都具有极其重要的意义。
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一种力矩。
想象一下,你用手去转动一个轮子,如果要让轮子转动得更轻松,就需要施加较小的力;但如果轮子很重或者转动受到较大的阻力,你就需要用更大的力才能让它转动,这个力在电机中就相当于转矩。
转矩的单位通常是牛顿·米(N·m)。
电机功率则是表示电机做功的快慢。
功率越大,电机在单位时间内做的功就越多。
就好像跑步,跑得越快的人在相同时间内跑的距离就越远。
电机功率的单位一般是瓦特(W)或者千瓦(kW)。
而转速,顾名思义,就是电机转动的速度。
它通常以每分钟的转数(r/min)来表示。
那么,电机的转矩、功率和转速之间到底有着怎样的关系呢?这三者之间的关系可以用一个简单的公式来表示:功率=转矩 ×转速 ×系数。
这个系数在国际单位制中是2π/60,约为 01047。
为了更直观地理解这个关系,我们可以通过一个例子来解释。
假设我们有一个电机,它的转矩是 10 N·m,转速是 1000 r/min。
那么它的功率是多少呢?首先,将转速转换为每秒的转数,1000 ÷ 60 ≈ 1667 r/s。
然后,将转矩和转速代入功率的计算公式:功率= 10 × 1667 ×01047 ≈ 175 W。
从这个例子可以看出,当转矩不变时,如果转速增加,功率也会随之增加;反之,如果转速降低,功率也会相应减小。
同样,如果转速不变,转矩增大,功率也会增大;转矩减小,功率则会减小。
在实际应用中,我们常常需要根据已知的两个量来计算另一个量。
如果已知功率和转速,要求转矩,可以通过公式:转矩=功率 ÷(转速 ×系数)来计算。
电机转矩功率转速之间的关系及计算公式
1.转矩和功率的关系:
转矩(T)是指电机输出的力矩,单位是牛顿·米(N·m),功率(P)是指电机单位时间内完成的功,单位是瓦特(W)。
转矩和功率之间的关
系可以用如下公式表示:
P=2πNT/60
其中,N为转速(单位为转/分钟),T为转矩。
2.转矩和转速的关系:
电机输出的转矩(T)和转速(N)之间的关系由电机的转动特性决定。
在没有负载的情况下,理论上转矩和转速成反比关系,即转速越高,转矩
越小。
但电机的实际工作中,会受到负载的影响,转矩和转速之间的关系
可能会发生变化。
3.功率和转速的关系:
功率(P)是电机输出的能量,与转速(N)之间也存在一定的关系。
在理论上,功率与转速成正比关系,即转速越高,功率越大。
但在实际应
用中,电机的机械效率会对功率有一定的影响。
根据以上关系和公式,可以得出以下结论:
1.在给定转速和功率的情况下,可以通过公式P=2πNT/60来计算转
矩(T)。
2.在给定转矩和功率的情况下,可以通过公式N=30P/πT来计算转速(N)。
3.在给定转矩和转速的情况下,可以通过公式P=2πNT/60来计算功
率(P)。
需要注意的是,以上公式仅适用于理想情况下的电机,实际电机中可
能存在一些损耗和效率问题,因此实际的转矩、功率和转速之间的关系可
能会有所不同。
此外,还有一些其他因素可能会对电机的转矩、功率和转速产生影响,如电机的额定电压、电机的构造和工作条件等。
为了更准确地计算电机的
转矩、功率和转速,还需要考虑这些因素。
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 1
2)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 2
3)线速度(V)=2 n R*每秒转速(n秒)=2 n R*每分转速(n分)/60= n R*n分
公式 3
/30
将公式2、3 代入公式 1 得:
P=F*V=T/R * n R*n 分/30
=n /30*T*n 分
卩=功率单位W 丁=转矩单位Nn,门分=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=n /30*T*n
30000/ n *P=T*n
30000/*P=T*n
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0,圆上有3点A, B, Co现在一个蚂蚁用30秒沿着圆,从A 爬到C(途经B),那么,线速度二弧ABC的长度十30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与计算公式首先,电机的转速定义为电机转一圈所需的时间。
通常以每分钟转数(rpm)来表示。
电机的转速决定了电机输出的动力大小。
电机转速越高,输出的动力也会越大。
电机的转速可以通过传感器等方式进行测量。
其次,电机的转矩定义为电机所产生的力矩。
力矩是表示物体受到力作用后产生的扭转效果的物理量。
电机转矩的大小直接影响到电机的输出功率和转速。
电机转矩越大,输出功率和转速也会越大。
电机的转矩可以通过电机所产生的力矩和转动半径来计算。
最后,电机的功率定义为单位时间内所产生的功。
功是描述物体受力沿着力的方向移动所做的功,它表示物体持续的输出力的能力。
电机功率的大小取决于电机的转矩和转速,即功率=转矩×转速。
功率可以用来衡量电机的能量转换效率。
功率的单位常用瓦特(W)表示。
下面我们将详细介绍电机转矩、功率和转速之间的计算公式。
1.电机功率与转矩的关系:功率(P)=转矩(T)×转速(ω)其中,功率单位为瓦特(W),转矩单位为牛顿·米(N·m),转速单位为弧度/秒(rad/s)。
2.电机转矩与转速的关系:转矩(T)=功率(P)/转速(ω)3.电机转速与转矩的关系:转速(ω)=功率(P)/转矩(T)根据以上三个公式,我们可以进行转矩、功率和转速之间的相互计算。
例如,如果已知电机的功率和转速,可以通过第一个公式计算出电机的转矩。
同样地,如果已知电机的转矩和转速,可以通过第一个公式计算出电机的功率。
需要注意的是,电机的转矩和功率通常会随着转速的变化而变化。
电机通常有一个最大转矩和最大功率的点,即使转速增加或减小,转矩和功率也会逐渐降低。
因此,在实际应用中,我们需要根据电机的工作特性和所需的运行要求来确定合理的转矩、功率和转速。
综上所述,电机的转矩、功率和转速之间存在着紧密的关系,可以通过一定的计算公式进行相互转换和计算。
了解并掌握它们之间的关系,有助于我们深入理解电机的工作原理,合理选择和设计电机,提高电机的运行效率。
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参数,它们之间存在着紧密的关系,并且通过特定的计算公式相互关联。
理解这些关系和公式对于正确选择和使用电机、优化系统性能以及解决工程中的实际问题都具有重要意义。
首先,让我们来搞清楚什么是电机转矩。
简单来说,转矩就是电机转动时产生的力矩,它使电机能够克服负载的阻力并实现旋转运动。
想象一下,你用扳手拧螺丝,施加在扳手上的力乘以力臂的长度就是转矩。
在电机中,转矩的大小决定了电机能够带动多大的负载。
电机功率则是表示电机做功的快慢。
功率越大,电机在单位时间内做的功就越多。
就好比跑步,跑得越快(功率大),在相同时间内跑的路程就越远。
电机功率的单位通常是瓦特(W)或千瓦(kW)。
而转速,顾名思义,就是电机旋转的速度,通常以每分钟转数(rpm)来表示。
转速越高,电机的转动就越快。
那么,电机转矩、功率和转速之间到底有什么样的关系呢?这就不得不提到一个重要的公式:功率=转矩 ×角速度。
角速度是什么呢?它是旋转物体在单位时间内转过的角度,单位是弧度每秒(rad/s)。
因为转速通常以每分钟转数(rpm)给出,所以我们需要将转速转换为角速度。
假设电机的转速为 n(rpm),那么角速度ω =2πn / 60(rad/s)。
将角速度代入功率的公式中,就得到了功率 P =转矩T × 2πn /60 ,进一步整理可得:转矩 T = 60P /(2πn) 。
从这个公式可以看出,如果电机的功率一定,转速越高,转矩就越小;反之,转速越低,转矩就越大。
这就像汽车爬坡,为了获得更大的转矩来克服重力,往往需要降低挡位,降低转速。
再来看一个实际的例子。
假设有一台电机,其功率为 10kW,转速为 1500rpm,那么它的转矩是多少呢?首先将转速转换为角速度:ω =2π × 1500 / 60 = 15708 rad/s然后根据功率=转矩 ×角速度,可得转矩 T = 10000 /15708 ≈ 6367 N·m在工程应用中,准确计算电机的转矩、功率和转速非常重要。
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。
它们之间存在着紧密的联系,并且通过特定的计算公式相互关联。
理解这些关系和公式对于电机的设计、选型以及实际应用都具有重要意义。
首先,让我们来认识一下电机的转矩。
转矩可以简单地理解为电机转动时产生的力量。
想象一下,电机就像一个大力士在转动一个轴,这个“大力士”施加的力量就是转矩。
转矩的单位通常是牛顿·米(N·m)。
功率呢,则是表示电机做功的快慢。
就好比一个工人干活的效率,功率高意味着电机在单位时间内做的功多。
电机的功率单位一般是瓦特(W)或者千瓦(kW)。
转速,顾名思义,就是电机转动的速度。
它通常以每分钟转数(r/min)来表示。
那么,这三者之间到底有什么样的关系呢?我们可以通过一个简单的类比来帮助理解。
假设你骑自行车,脚蹬的力量就相当于转矩,你骑车的速度就相当于转速,而你在单位时间内所消耗的能量(比如体力)就相当于功率。
当你用更大的力量蹬车(转矩增大),或者加快蹬车的速度(转速提高),你消耗的能量(功率)就会增加。
在电机中,转矩、功率和转速之间的数学关系可以用下面这个公式来表示:P =T × ω其中,P 表示功率,T 表示转矩,ω 表示角速度。
由于角速度ω =2πn/60(其中 n 是转速),我们将其代入上式,可以得到:P = T ×(2πn/60)进一步整理可得:T = 60P /(2πn)这就是转矩、功率和转速之间的基本计算公式。
从这个公式中我们可以看出,如果电机的功率保持不变,转速越高,转矩就越小;反之,转速越低,转矩就越大。
这就好比在骑自行车时,如果你要骑得快(高转速),那么你脚蹬的力量(转矩)就不需要太大;但如果你要爬坡或者面对很大的阻力(低转速),你就需要用更大的脚蹬力量(转矩)。
在实际应用中,了解这些关系和公式非常有用。
例如,在选择电机时,如果我们知道了工作所需的转矩和转速,就可以根据公式计算出所需的功率,从而选择合适功率的电机。
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。
它们之间存在着紧密的关系,并且通过特定的计算公式相互关联。
理解这些关系和公式,对于电机的设计、选型、控制以及性能评估都具有重要意义。
首先,让我们来了解一下什么是电机的转矩。
转矩可以简单地理解为电机转动时产生的力量。
就好像我们用扳手拧螺丝,施加的力越大,螺丝转动就越容易,这个力在电机中就相当于转矩。
转矩的单位通常是牛顿·米(N·m)。
电机的功率则是表示电机做功的快慢。
功率越大,电机在单位时间内做的功就越多。
功率的单位是瓦特(W)。
想象一下,功率就像是一个人的工作效率,效率越高,完成同样的任务所花费的时间就越短。
而转速,顾名思义,就是电机旋转的速度。
通常用每分钟转数(rpm)来表示。
转速越高,电机转动得就越快。
那么,电机的转矩、功率和转速之间到底有什么样的关系呢?这就要提到一个非常重要的公式:功率=转矩 ×角速度。
角速度又是什么呢?角速度通常用ω表示,它与转速之间存在一个简单的换算关系,即ω =2πn/60,其中 n 就是转速(rpm)。
将角速度的表达式代入功率的公式中,我们就可以得到:功率=转矩× 2πn/60 。
经过整理,就得到了我们常见的功率与转矩、转速的关系式:功率(P)=转矩(T)×转速(n)/ 955 。
这个公式告诉我们,如果已知电机的转矩和转速,就可以很容易地计算出电机的功率;反之,如果知道了功率和转速,也能求出转矩;知道功率和转矩,同样能算出转速。
接下来,我们通过一些实际的例子来更好地理解这些关系和公式。
假设我们有一台电机,它的转矩为 10 N·m,转速为 1500 rpm。
那么,根据上述公式,这台电机的功率为:P = 10 × 1500 /955 ≈ 1570 W再比如,如果一台电机的功率为 5000 W,转速为 3000 rpm,那么它的转矩为:T = 5000 × 955 /3000 ≈ 1592 N·m在实际应用中,我们需要根据具体的需求来选择合适的电机。
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。
它们之间存在着紧密的关系,并且通过特定的计算公式相互关联。
理解这些关系和公式,对于正确选择和使用电机,以及优化电机驱动系统的性能具有重要意义。
首先,让我们来分别了解一下转矩、功率和转速的基本概念。
转矩,简单来说,就是使物体发生转动的力矩。
想象一下,你用扳手拧螺丝,施加在扳手上的力乘以力臂的长度就是转矩。
在电机中,转矩是电机输出的扭矩,它决定了电机能够带动负载的能力。
转矩越大,电机能够克服的阻力就越大,能够带动的负载也就越重。
功率,则是表示做功快慢的物理量。
在电机中,功率是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做的功就越多,也就意味着它能够更快地完成工作。
转速,指的是电机轴每分钟旋转的圈数。
转速越高,电机轴转动的速度就越快。
那么,电机的转矩、功率和转速之间到底有什么样的关系呢?从物理原理上讲,功率等于转矩乘以转速。
这是一个非常重要的关系式,它反映了这三个参数之间的内在联系。
如果我们用公式来表示,就是:P =T × ω其中,P 表示功率,T 表示转矩,ω 表示角速度。
由于转速通常用 n 表示(单位为转/分钟,r/min),而角速度ω =2πn/60(单位为弧度/秒,rad/s),所以这个公式也可以写成:P =T × 2πn/60进一步化简可得:T = 60P /(2πn)通过这个公式,我们可以看出,如果电机的功率一定,转速越高,转矩就越小;反之,转速越低,转矩就越大。
这就好比一辆汽车,在低速档时,转矩大,可以爬坡;而在高速档时,转速高,但转矩相对较小。
在实际应用中,我们经常需要根据已知的参数来计算其他未知的参数。
下面我们来看看具体的计算公式。
如果已知电机的功率 P 和转速 n,要计算转矩 T,可以使用上面提到的公式:T = 60P /(2πn)例如,一台电机的功率为 10kW,转速为 1500r/min,那么它的转矩为:T = 60 × 10000 /(2 × 314 × 1500) ≈ 63694 N·m如果已知电机的转矩 T 和转速 n,要计算功率 P,可以将上述公式变形为:P =T × 2πn / 60比如,一台电机的转矩为 500N·m,转速为 1000r/min,那么它的功率为:P = 500 × 2 × 314 × 1000 /60 ≈ 523333 W = 523kW需要注意的是,在实际计算中,要根据具体的单位进行换算,确保单位的一致性,才能得到正确的结果。
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。
※动态转矩动态转矩是值随时间延长而变化很大的转矩,包括振动转矩、过渡转矩和随机转矩三种。
振动转矩的值是周期性波动的;过渡转矩是机械从一种工况转换到另一种工况时的转矩变化过程;随机转矩是一种不确定的、变化无规律的转矩。
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。
※动态转矩动态转矩是值随时间延长而变化很大的转矩,包括振动转矩、过渡转矩和随机转矩三种。
振动转矩的值是周期性波动的;过渡转矩是机械从一种工况转换到另一种工况时的转矩变化过程;随机转矩是一种不确定的、变化无规律的转矩。
选择电动机时,如何选择功率与转矩?电动机的功率,应根据生产机械所需要的功率来选择,尽量使电动机在额定负载下运行。
选择时应注意以下两点:①如果电动机功率选得过小.就会出现“小马拉大车”现象,造成电动机长期过载.使其绝缘因发热而损坏.甚至电动机被烧毁。
②如果电动机功率选得过大.就会出现“大马拉小车”现象.其输出机械功率不能得到充分利用,功率因数和效率都不高,不但对用户和电网不利。
而且还会造成电能浪费。
要正确选择电动机的功率,必须经过以下计算或比较:P=F*V/1000(P=计算功率KW,F=所需拉力N,工作机线速度M/S)对于恒定负载连续工作方式,可按下式计算所需电动机的功率:P1(kw):P=P/n1n2式中n1为生产机械的效率;n2为电动机的效率,即传动效率。
按上式求出的功率P1,不一定与产品功率相同。
因此.所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。
此外.最常用的是类比法来选择电动机的功率。
所谓类比法。
就是与类似生产机械所用电动机的功率进行对比。
具体做法是:了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电动机,然后选用相近功率的电动机进行试车。
试车的目的是验证所选电动机与生产机械是否匹配。
验证的方法是:使电动机带动生产机械运转,用钳形电流表测量电动机的工作电流,将测得的电流与该电动机铭牌上标出的额定电流进行对比。
如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大.则表明所选电动机的功率合适。
如果电动机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70%左右.则表明电动机的功率选得过大,应调换功率较小的电动机。
如果测得的电动机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40%以上.则表明电动机的功率选得过小,应调换功率较大的电动机。
适用于伺服电机额定功率、额定转速和额定转矩之间的关系互导,但实际的额定转矩值应该是实际测量出来为准,因为有能量转换效率问题,基本数值大体一致,会有细微减小。
追问:如果我是用无极调速的呢?就电机输出功率与转矩而言,交流变频调速和直流调速有什么特点和区别?回答:论交流变频调速与直流调速一:变频器的发展直流电动机拖动和交流电动机拖动先后诞生与19世纪,距今已有100多年的历史,并已成为动力机械的主要驱动装置。
但是,由于技术上的原因,在很长一段时期内,占整个电力拖动系统80%左右的不变速拖动系统中采用的是交流电动机(包括异步电动机和同步电动机),而在需要进行调速控制的拖动系统中则基本上采用的直流电动机。
但是,众所周知,由于结构上的原因,直流电动机存在以下缺点:(1)需要定期更换电刷和换向器,维护保养困难,寿命较短;(2)由于直流电动机存在换向火花,难以应用于存在易燃易爆气体的恶劣环境;(3)结构复杂,难以制造出大容量、高转速和高电压的直流电动机。
而与直流电动机相比,交流电动机则具有以下优点:(1)结构坚固,工作可靠,易于维修保养;(2)不存在换向火花,可以应用于存在易燃易爆气体的恶劣环境;(3)容易制造出大容量、高转速和高电压的交流电动机。
因此,很久以来,人们希望在许多场合下能够用可调速的交流电动机来代替直流电动机,并在交流电动机的调速控制方面进行了大量的研究开发工作。
但是,直至20世纪70年代,交流调速系统的研究开发方面一直未能得到真正能够令人满意的成果,也因此限制了交流调速系统的推广应用。
也正是因为这个原因,在工业生产中大量使用的诸如风机、水泵等需要进行调速控制的电力拖动系统中不得不采用挡板和阀门来调节风速和流量。
这种做法不但增加了系统的复杂性,也造成了能源的浪费。
经历了20世纪70年代中期的第2次石油危机之后,人们充分认识到了节能工作的重要性,并进一步重视和加强了对交流调速技术的研究开发工作。
随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展,电力半导体器件和微处理器的性能的不断提高,变频驱动技术也得到了显著的发展。
随着各种复杂控制技术在变频器技术中的应用,变频器的性能不断提高,而且应用范围也越来越广。
目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用,而且几乎已经扩展到了工业生产的所有领域,并且在空调、洗衣机、电冰箱等家电产品中也得到了广泛应用。
变频器技术是一门综合性的技术,它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础之上,并随着这些基础技术的发展而不断得到发展。
表1-1列出了近年来变频器技术的基本发展过程。
二:变频器调速控制系统的优势与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机进行调速控制的交流拖动系统有许多优点,如节能,容易实现对现有电动机的调速控制,可以实现大范围的高效连续调速控制,容易实现电动机的正反转切换,可以进行高频度的起停运转,可以进行电气制动,可以用一台变频器对多台电动机进行调速控制,电源功率因数大,所需电源容量小,可以组成高性能的控制系统等等。
下面介绍一下上面提到的变频器调速控制系统的各种主要优点。
在许多情况下,使用变频器的目的是节能,尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说,通过变频器进行调速控制可以代替传统上利用挡板和阀门进行的风量、流量和扬程的控制,所以节能效果非常明显。
因为以节能为目的的调速运转对电动机的调速范围和精度要求不高,所以通常采用在价格方面比较经济的通用型变频器。
由于变频器可以看作是一个频率可调的交流电源,对于现有的进行恒速运转的异步电动机来说,只需在电网电源和现有的电动机之间接入变频器和相应设备,就可以利用变频器实现调速控制,而无须对电动机和系统本身进行大的设备改造。
在采用了变频器的交流拖动系统中,异步电动机的调速控制是通过改变变频器的输出频率实现的。
因此,在进行调速控制时,可以通过控制变频器的输出频率使电动机工作在转差率较小的范围,电动机的调速范围较宽,并可以达到提高运行效率的目的。
一般来说,通用型变频器的调速范围可以达到1:10以上,而高性能的矢量控制方式的变频器的调速范围可以达到1:1000。
此外,当采用矢量控制方式的变频器对异步电动机进行调速控制时,还可以直接控制电动机的输出转矩。
因此,高性能的矢量控制变频器与变频器专用电动机的组合在控制性能方面可以达到和超过高精度直流伺服电动机的控制性能。
利用普通的电网电源运行的交流拖动系统,为了实现电动机的正反转切换,必须利用开闭器等装置对电源进行换相切换。
利用变频器进行调速控制时,只需改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序即可以达到对输出进行换相的目的,很容易实现电动机的正反转切换而不需要专门设置正反转切换装置。
此外,对在电网电源下运行的电动机进行正反转切换时,如果在电动机尚未停止时就进行相序的切换,电动机内将会由于相序的改变而流过大于起动电流的电流,有烧毁电动机的危险,所以通常必须等电动机完全停下来之后才能够进行换相操作。
而在采用变频器的交流调速系统中,由于可以通过改变变频器的输出频率使电动机按照斜坡函数的规律进行加速,从而达到限制加速电流的目的。
因此,在利用变频器进行调速控制时更容易和其它设备一起构成自动控制系统。
对于利用普通的电网电源运行的交流拖动系统来说,由于电动机的起动电流较大并存在着与起动时间成正比的功率损耗,所以不能使电动机进行高频度的起停运转。
而对于采用了变频器的交流调速系统来说,由于电动机的起停都是在低速区进行而且加减速过程都比较平缓,电动机的功耗和发热较小,可以进行较高频度的起停运转。
变频调速系统的上述特点可以用于采用交流拖动系统的传送带和移动工作台等以达到节能的目的。
这是因为,在利用异步电动机进行恒速驱动的传送带以及移动工作台中,电动机通常一直处于工作状态,而采用变频器进行调速控制后,由于可以使电动机进行高频度的起停运转,可以使传送带或移动工作台只是在有货物或工件时停止运行,从而达到节能的目的。
由于在变频器驱动系统中电动机的调速控制是通过改变变频器的输出频率进行的,当把变频器的输出频率降至电动机的实际转速所对应的频率以下时,负载的机械能将被转换为电能,并被回馈给供电电网,并形成电气制动。
此外,一些变频器还具有直流制动功能,即在需要进行制动时,可以通过变频器给电动机加上一个直流电压,并利用该电压产生的电流进行制动。
同机械制动相比,电气制动有许多优点,例如体积小,维护简单,可靠性好等。
但是也应该注意到,由于在静止状态下电气制动并不能使电动机产生保持转矩,所以在某些场合还必须采取相应的措施,例如和机械制动器同时使用等。
高速驱动是变频器调速控制的最重要的优点之一。
这是因为对于直流电动机来说,由于受电刷和换向环等因素的制约,无法进行高速运转。