电机转矩功率转速电压电流之间的关系和计算公式

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—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。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(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60=πR*n分/30---——公式【5】将公式【4】、【5】代入公式【3】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，那么就是以下公式：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。。。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，因此将公式【6】代入到公式【2】中时，UI需要除以1000以统一单位。则：P=Tn/9550=UI/1000————公式【7】＝＝》Tn/9.55=UI————公式【8】＝＝》T=9.55UI/n————公式【9】＝＝》U=Tn/9.55I————公式【10】＝＝》I=9.55U/Tn————公式【11】方程式【7】、【8】、【9】、【10】、【11】中：P—功率的单位（kW）；n—转速的单位（r/min)；T—转矩的单位（N.m）；U—电压的单位（V）；I—电流的单位（A）；9.55是9500÷1000之后的值。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，涉及静止转矩、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，涉及振动转矩、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；随机转矩是一种不拟定的、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。选择时应注意下列两点：①如果电动机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长久过载．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足运用，功率因数和效率都不高，不仅对顾客和电网不利。并且还会造成电能浪费。要对的选择电动机的功率，必须通过下列计算或比较：P=F*V/1000(P=计算功率KW，F=所需拉力N，工作机线速度M/S)对于恒定负载持续工作方式，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似。因此．所选电动机的额定功率应等于或稍不不大于计算所得的功率。另外．最惯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：理解本单位或附近其它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与否匹配。验证的办法是：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适宜。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。合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当是实际测量出来为准，由于有能量转换效率问题，基本数值大致一致，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数年的历史，并已成为动力机械的重要驱动装置。但是，由于技术上的因素，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（涉及异步电动机和同时电动机），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，由于构造上的因素，直流电动机存在下列缺点：（1）需要定时更换电刷和换向器，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）构造复杂，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，交流电动机则含有下列优点：（1）构造结实，工作可靠，易于维修保养；（2）不存在换向火花，能够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，人们但愿在许多场合下能够用可调速的交流电动机来替代直流电动机，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始终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。也正是由于这个因素，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。这种做法不仅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，人们充足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解决器的性能的不停提高，变频驱动技术也得到了明显的发展。随着多个复杂控制技术在变频器技术中的应用，变频器的性能不停提高，并且应用范畴也越来越广。现在变频器不仅在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用，并且几乎已经扩展到了工业生产的全部领域，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停得到发展。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，运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，能够实现大范畴的高效持续调速控制，容易实现电动机的正反转切换，能够进行高频度的起停运转，能够进行电气制动，能够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，能够构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多个重要优点。在许多状况下，使用变频器的目的是节能，特别是对于在工业中大量使用的电扇、鼓风机和泵类负载来说，通过变频器进行调速控制能够替代传统上运用挡板和阀门进行的风量、流量和扬程的控制，因此节能效果非常明显。由于以节能为目的的调速运转对电动机的调速范畴和精度规定不高，因此普通采用在价格方面比较经济的通用型变频器。由于变频器能够看作是一种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对应设备，就能够运用变频器实现调速控制，而不必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变化变频器的输出频率实现的。因此，在进行调速控制时，能够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畴，电动机的调速范畴较宽，并能够达成提高运行效率的目的。普通来说，通用型变频器的调速范畴能够达成1：10以上，而高性能的矢量控制方式的变频器的调速范畴能够达成1：1000。另外，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，还能够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能够达成和超出高精度直流伺服电动机的控制性能。运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，必须运用开闭器等装置对电源进行换相切换。运用变频器进行调速控制时，只需变化变频器内部逆变电路换流器件的开关次序即能够达成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立正反转切换装置。另外，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变化而流过不不大于起动电流的电流，有烧毁电动机的危险，因此普通必须等电动机完全停下来之后才干够进行换相操作。而在采用变频器的交流调速系统中，由于能够通过变化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，从而达成限制加速电流的目的。因此，在运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。对于运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，因此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并且加减速过程都比较平缓，电动机的功耗和发热较小，能够进行较高频度的起停运转。变频调速系统的上述特点能够用于采用交流拖动系统的传送带和移开工作台等以达成节能的目的。这是由于，在运用异步电动机进行恒速驱动的传送带以及移开工作台中，电动机普通始终处在工作状态，而采用变频器进行调速控制后，由于能够使电动机进行高频度的起停运转，能够使传送带或移开工作台只是在有货品或工件时停止运行，从而达成节能的目的。由于在变频器驱动系统中电动机的调速控制是通过变化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下列时，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。另外，某些变频器还含有直流制动功效，即在需要进行制动时，能够通过变频器给电动机加上一种直流电压，并运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，维护简朴，可靠性好等。但是也应当注意到，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，因此在某些场合还必须采用对应的方法，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。这是由于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。但是，对于异步电动机来说，由于不存在上述制约因素，理论上讲异步电动机的转速能够达成相称高的速度。由于异步电动机的转速为：公式（1—1）式中n——电机转速，r/min；f——电源频率，HZ；p——电动机磁极个数；s——转差。当用工频电源（50HZ）对异步电动机进行驱动时，二极电动机的最高速度只能达成3000r/min。为了得到更高的转速，则必须使用专用的高频电源或使用机械增速装置进行增速。与此相比，现在高频变频器的输出频率已经能够达成3000KHZ，因此当运用这种高速变频器对二极异步电动机进行驱动时，能够得到高达180000r/min的高速。并且随着变频器技术的发展，高频电源的输出频率也在不停提高，因此进行更高速度的驱动也将成为可能。另外，与采用机械增速装置的高速驱动系统相比，由于采用高频变频器的高速驱动系统中并不存在异步电动机以外的机械装置，其可靠性更加好，并且保养和维修也更加简朴。在变频器调速控制系统中，变频器和电动机是能够分离设立的。因此，通过和多个不同的异步电动机的适宜组合，能够得到使用于多个工作环境的交流调速系统，而对变频器本身并没有特殊规定。例如，对有防爆和防腐蚀规定的环境，只需将电动机换为专用电动机，而使用普通的变频器并将其安装在有防爆和防腐蚀规定的环境之外的普通环境即可。由于变频器本身对外部来说能够看作是一种能够进行调频调压的交流电源，能够用一台变频器同时驱动多台异步电动机或同时电动机，从而达成节省设备投资的目的。而对于直流调速系统来说，则很难做到这一点。当用一台变频器同时驱动多台电动机时，若驱动对象为同时电动机，全部的电动机将会以同样的速度（同时转速）运转，而当驱动对象为容量和负载都不相似的异步电动机时，则由于转差的因素，各电动机之间会存在一定的速度差。由于变频器时通过交流—直流的电源变换后对异步电动机进行驱动的，因此电源的功率因数不受电动机功率因数的影响，几乎为定值。另外，当用电网电源对异步电动机进行驱动时，电动机的起动电流为额定电流的5—6倍，而在采用变频器对异步电动机记性驱动时，由于能够将变频器的输出频率降至很低时起动，电动机的起动电流很小，因而变频器输入端电源的容量也能够比较小。普通来说，变频器输入端电源的容量只需为电动机输出容量的1.5倍左右即可。这也阐明变频器也能够同时起到减压起动器的作用。随着控制理论、交流调速理论和电子技术的发展，变频器技术也得到了充足的重视和发展，现在，有高性能变频器和专用的异步电动机构成的控制系统在性能上已经达成和超出了直流电动机伺服系统。另外，由于异步电动机还含有对环境适应性强，维护简朴等许多直流伺服电动机所不含有的优点，因此在许多需要进行高速高精度控制的应用中这种高性能的交流调速系统正在逐步替代直流伺服系统。并且由于高性能的变频器的外部接口功效也非常丰富，能够将其作为自动控制系统中的一种部件使用，构成所需的自动控制系统。由于变频器含有上述优点，因而在多个领域中得到了广泛的应用。三：变频器技术的发展动向变频器进入实用期已超出了1/4个世纪，在此期间，作为变频器技术基础的电力电子技术和微电子技术都经理了飞跃性的发展，随着新型电力电子器件和高性能微解决器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家则仍然在不停地为实现变频器的进一步小型化而做着新的努力。从技术方面来看，随着变频器市场的进一步扩大，此后变频器技术将会随着与变频器有关的技术的发展在下面几个方面进一步得到发展：（1）大容量和小体积化；（2）高性能和多功效化；（3）易操作性的提高；（4）寿命和可靠性增加；（5）无公害化。大容量化和小体积化将会随着电力半导体器件的发展而不停的到发展。近年来，采用电压驱动的电力半导体器件IGBT（IsolatedGateBipolarTransistor,隔离门极双极晶体管）发展很快，并在快速进入传统上使用BJT（双极功率晶体管）和功率MOSFET（场效应管）的多个领域。另外，以IGBT为开关器件的IPM（IntelligentPowerModule,智能功率模块）和单片功率IC芯片将功率开关器件与驱动电路，保护电路等集成在同一封装内，含有高性能和可靠性好的优点，因此随着它们在大电流化和高耐压化方面的发展，必将在中小型变频器中得到更加广泛的应用。随着微电子技术和半导体技术的发展，用于变频器的CPU和半导体器件以及多个传感器的性能越来越高。而随着变频器技术的发展，交流调速理论日益成熟，当代控制理论也在不停得到新的应用。这些都为进一步提高变频器的性能提供了条件。另外，随着变频器的进一步推广应用，拥戴也在不停提出多个新的规定，促使变频器的生产厂家不停地在提高变频器性能和变频器功效方面做出新的努力，以满足顾客的需要和争取在激烈的市场竞争中立于不败之地。随着变频器市场的不停扩大，如何进一步提高变频器的易操作性，使普通的技术人员甚至非技术人员也能很快的掌握变频器的使用技术已经成为厂家必须考虑的问题。由于只有容易操作的产品才干够不停获得新的顾客，并进一步扩大市场，因此此后的新型变频器将更加容易操作。随着半导体技术的发展和电力电子技术的发展，变频器中所使用的多个元器件的寿命和可靠性都在不停提高，这些都将使变频器本身的寿命和可靠性进一步增加。近年来，人们对环境问题非常重视，并因此而出现了“绿色产品”的名称。因此，对于变频器来说，也必须考虑其对周边环境的影响。在变频器推广应用的早期，噪声问题曾经是一种比较大的问题。随着IGBT的低噪声变频器的出现，这个问题已经基本上得到理解决。但是，随着噪声问题的解决，人们的目光又转向了变频器对周边环境的其它影响并在不停探索新的解决方法。例如，对于采用了二极管整流电路和电压形PWM逆变电路的变频器来说，变频器本身造成的高次谐波将给电源电压和电流带来畸变，并影响接于同一电源的其它设备。但是，通过在变频器中采用PWM整流电路，就能够基本上解决这个问题。即使由于价格和控制技术等方面的因素现在采用PWM整流电路的变频器尚未得到推广，但是，随着变频器技术的发展和人们对环境问题的重视，不停减少变频器对环境的影响直至推出真正的无公害变频器也已经成为大势所趋。四：都说变频调速比直流调速好，直流调速真的要裁减吗？变频调速之因此比直流调速广泛运用是由于交流电机，不是变频调速原理含有优越性，变频调速只能应用于调速，而对