有这样一个公式,由功率P和速度T可以计算出扭矩T:
由公式可知,相同功率下,扭矩与转速成反比。 即使使用减速箱来放大输出扭矩,速度也会同时降低。
从力做功的角度来看,推导过程如下:
在:
F为电机输出合力,单位为N(牛);
r为力臂,单位为m(米);
N为电机转速,单位为RPM(转/分)。
我们知道,扭矩T的定义是力(F)乘以力臂(r),即:
因此功率公式,代入上式可得:
在:
P——电机的额定功率,W;
T——电机额定扭矩,N·m;
N 为电机的额定转速,单位为 RPM。
惯量与力矩的关系
电机分为小惯量、中惯量和大惯量电机。 相同功率下功率公式,电机的转动惯量J越大,电机的输出扭矩越大,但转速越低。 因此,小惯量电机具有响应速度快的优点。 当然,这个前提是它们所拖动的负载的惯性不能太大。
惯性的单位为Kgm2,从能量角度定义如下:
由于公式中的质量和半径对于特定物体来说是恒定的,因此将它们提取出来就成为惯性J:
从做功角度来看,电机输出扭矩与做功W为:
理想情况下,电机的所有扭矩和功都转换为函数,我们得到:
所以我们得到:
现在:
在:
T为扭矩,单位为N·m;
J为总惯量,单位为Kgm2;
β为角加速度,单位为rad/s2;
从公式可以看出,惯性和加速度之间有直接的关系。 在具体应用中,如果负载惯量恒定并且已知,则可以根据所需的加速度要求计算出电机的输出扭矩,作为电机选型的参数之一。
总结
关于电机的额定功率、额定扭矩、额定转速、转动惯量,如果电机加装减速机,则电机的额定功率不变,额定扭矩增大,额定转速降低,转动惯量将会增加。
因此,在为系统选择电机时,需要了解系统的负载惯量、所需的最大转速、所需的最大加减速时间、系统电压等要求,从而计算出一系列的电机参数,然后选择电机,使其既能满足系统要求又不会造成浪费。