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如何合理计算电机功率并选择适合的驱动设备

更新时间:2024-06-23 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

电动机的功率应根据生产机械所需的功率来选择,并尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

①若电动机功率太小,会出现“小马拉大车”的现象,造成电动机长期处于超负荷运行状态,导致其绝缘发热损坏,甚至烧毁电动机。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

②电动机功率过大,其输出机械功率不能得到充分利用,功率因数和效率不高,不仅对用户和电网不利,而且造成电能的浪费。最重要的是由于输送功率过大,使各传动部件体积过大,造成设备投资的严重浪费。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

以上就是我们在非标设备设计中遇到的“电机功率计算”最常见、最严重的几个问题,如何才能最合理地计算电机功率,选择合适的电机驱动设备呢?如果您需要学习这方面的计算和选型方法,可以通过我们官网加入学习群,进入直播课程,与老师交流。详情可参考精工开物教育官网()进行咨询和下载相关资料。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

根据电机功率计算、电机选型所遇到的问题,我总结了以下几种电机功率计算的方法,整理了一些资料,供大家参考!Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

以上是计算电机最终功率最常用的公式。然而,仅凭上述公式我们无法计算出电机所需的准确功率。主要原因如下:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

1、电机在工作过程中,输出的力矩与功分为三个部分,分别是起动加速部分、正常工作部分和减速停车部分,而这三个部分实际需要的力矩是不一样的。(具体见下图)Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

从上图我们可以看出,在设备启动和加速过程中,力矩是最大的。而且这部分时间比较短暂,比如伺服电机、步进电机的启动时间都很短,以毫秒计算。所以这部分力矩要看电机的过载能力来启动,大部分电机都有短时间的过载能力。(步进电机除外)见下图:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

伺服电机运行状态图及参数Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

因此在计算电机功率的过程中功率计算公式,至少需要计算设备的两个转矩,第一个是启动加速转矩,第二个是正常负载转矩,根据计算出来的数据,可以看出电机是否能够使设备过载,如果不能,则加大电机功率。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

如果需要计算装置启动加速度的力矩,则需要应用一些计算装置惯性等问题,常见机构的惯性计算方法如下图所示:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

如果需要计算设备的法向载荷,就需要用一些方法来计算设备的操作扭矩,下图是一些机构常见的扭矩计算方法:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

螺旋操作机构Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

车轮升降机构Xcu物理好资源网(原物理ok网)

应用示例:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

已知:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

负载重量WA = 10kgXcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

螺距BP=20mmXcu物理好资源网(原物理ok网)

螺杆直径BD = 20mmXcu物理好资源网(原物理ok网)

螺杆长度BL=0.5mXcu物理好资源网(原物理ok网)

机械效率η=0.9Xcu物理好资源网(原物理ok网)

摩擦系数μ=0.1Xcu物理好资源网(原物理ok网)

负载移动距离0.3mXcu物理好资源网(原物理ok网)

加减速时间ta=td=0.1sXcu物理好资源网(原物理ok网)

匀速时间tb=0.8sXcu物理好资源网(原物理ok网)

静态时间t4=1sXcu物理好资源网(原物理ok网)

联轴器的惯性Jc = 10x10-6 kg.m²。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

请选择满足负载要求的最小功率伺服电机?Xcu物理好资源网(原物理ok网)

1、滚珠丝杠的质量:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

Bw=ρxV=7.9*10³*π(0.02/2)²*0.5=1.24kgXcu物理好资源网(原物理ok网)

2、负载部分的惯性:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

JL=JC+JB=JC+BW*BD²/8+WA*BP²/4π²Xcu物理好资源网(原物理ok网)

=0.00001+(1.24*0.02²)/8+10*0.02²/4π²Xcu物理好资源网(原物理ok网)

=1.73*10^-4千克.米²Xcu物理好资源网(原物理ok网)

3. 预选电机Xcu物理好资源网(原物理ok网)

如果选择200W,则JM= 0.14*10^-4kg.m²Xcu物理好资源网(原物理ok网)

4. 惯量比Xcu物理好资源网(原物理ok网)

杰利/杰米=1.73/0.14Xcu物理好资源网(原物理ok网)

=12.3倍Xcu物理好资源网(原物理ok网)

(若选用100W,则JM=0.14*10^-4kg.m²,比例为33.9>30倍Xcu物理好资源网(原物理ok网)

如果对启动速度没有要求,则惯量比可选用小于30倍,如果要求启动速度快,则惯量比应小于5倍。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

5. 最大速度VmaxXcu物理好资源网(原物理ok网)

S=1/2*ta*最大电压+tb*最大电压+1/2*td*最大电压Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

S=1/2*0.1*最大电压+0.8*最大电压+1/2*0.1*最大电压Xcu物理好资源网(原物理ok网)

最大速度=0.334米/秒Xcu物理好资源网(原物理ok网)

N=0.334/0.02=16.7r/sXcu物理好资源网(原物理ok网)

=16.7*60=1002转/分Xcu物理好资源网(原物理ok网)

像这样的速比,可以用同步带来做减速比。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

6.计算扭矩Xcu物理好资源网(原物理ok网)

移动扭矩:Tf=Bp/2πη*(μgWA+F)Xcu物理好资源网(原物理ok网)

=0.02/2π*0.9(0.1*9.8*10+0)=0.035NMXcu物理好资源网(原物理ok网)

加速时转矩:Ta=(JL+JM)*2πN/加速时间+移动转矩Xcu物理好资源网(原物理ok网)

=0.231海里Xcu物理好资源网(原物理ok网)

减速时转矩:Td=(JL+JM)*2πN/加速时间-移动转矩Xcu物理好资源网(原物理ok网)

=0.161海里Xcu物理好资源网(原物理ok网)

7.确认最大扭矩Xcu物理好资源网(原物理ok网)

加速扭矩Ta=0.231NMXcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

8.确认有效扭矩=0.067Xcu物理好资源网(原物理ok网)

功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

电机功率计算及选择注意事项:Xcu物理好资源网(原物理ok网)

1、对于伺服电机和步进电机,在选择电机功率的时候,主要参考惯量,同时也要考核扭矩。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

2、选择异步电动机的电机功率时,主要参考起动转矩。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

以上就是我们在《电机功率计算》中总结的一些计算技巧,希望对大家有所帮助,如果您需要更多《电机功率计算》或其他《非标设备设计及标准件选型计算》的学习资料和视频教程功率计算公式,可以登录精工开物教育官网()下载相关资料并进行学习咨询。Xcu物理好资源网(原物理ok网)

以上是我们系统课学习的部分视频Xcu物理好资源网(原物理ok网)

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功率计算公式Xcu物理好资源网(原物理ok网)

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