电机转矩功率转速电压电流之间的关系及计算公式完整版

1、电机转矩功率转速电压电流之间的萸系及计算公式DoCUment Serial number NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108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，故转矩有时乂称为扭矩。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一公式11由此可推导出：转矩二9550*功率/转速 二二二功率二转速*转矩/9550,即P=Tn/9550公式方程式中：P一功率的单位(kW)；n 一转速的单位(r / min)；

2、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：功率二力*速度即P=F*V公式3转矩二扭力(F) *作用半径(R)推出F二TZR公式4线速度(V)二2 n R*每秒转速(n秒)=2 n R*每分转速(n分)/60二HR柏 分/30公式5将公式【4、5代入公式【3】得：P=F*V=T / R* n R*n 分/30 =兀 / 30*T*n 分刁功率单位W, T二转矩单位N.m, n分二单位转/分钟如果将P的单位换成KW,那么就是如下公式：PH0oo= n / 30*T*n30000/ n *P=TVSB0000 / 3. 1415926*P

3、=T*n9549. 297*P 二 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二电压U*电流I,即P=U1公式6山于公式【2】中的功率P的单位为kw,而电压U的单位是匕电流I的单位是儿而U1乘积 的单位是V.A,即w,所以将公式【6】代入到公式中时丁 UI需要除以1000以统一单位。 则：P 二 Tn/9530 二 UI/1000 公式7=Tn/9. 55=UI公式【8】二二T二9. 55UI /n 公式【9】二二U=Tn / 9. 551-公式10=I 二 9. 55U / Tn 公式11方程式【7】、【8、9、10、

4、11中：P一功率的单位(kW)；n转速的单位(r Vmin);T转矩的单位(N.m)；U电压的单位(V)；I 一电流的单位(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，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

5、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： 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。 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，必须经过以下讣算或比较：P

6、=F*V/ I000(P=it算功率KW, F二所需拉力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：PKkW): P=P / nln2式中nl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LI的是验证所选电动机与生产机械是 否匹配。验证的方法是

7、：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

8、：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

9、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

10、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着的发展。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。IJ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，而且儿乎已经扩展到了工业生

11、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

12、，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IJ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L1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

13、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I： 10以上，而高性能的矢量控制方式 的变频器的调速范用可以达到1： 10000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丁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

14、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U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，电动机内将会山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，山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

15、限 制加速电流的LI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，山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LJ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

16、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L1的。山 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Z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。止匕外，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

17、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。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可以达到相当 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到3000r/mint 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

18、比，口前高频变频器的输出频率已经可以达到3000KHZ,所以当利用这种高速 变频器对二极异步电动机进行驱动时，可以得 到高达180000r/min的高速。而且随 着变频器技术的发展，高频电源的输出频率也在不断提高，因此进行更高速度的驱 动也将成为可能。此外，与采用 机械增速装置的高速驱动系统相比，山于采用高频 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，其可靠性更好，而 且保养和维修也更加简单。在变频器调速控制系统中，变频器和电动机是可以分离 设置的。因止匕，通过和各种不同的异步电动机的适当组合，可以得到使用于各种工 作环 境的交流调速系统，而对变频器本身并没有特殊要求。例如，对有

19、防爆和防腐 蚀要求的环境，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 有防爆和防腐蚀要求的环境之外的普通环境即可。山于变频器本身对外部来说可以 看作是一个可以进行调频调压的交流电源，可以用一台变频 器同时驱动多台异步电 动机或同步电动机，从而达到节约设备投资的IJ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，若驱动对象为同步电动 机，所有的电动机将会以同样的速度（同步转速）运转，而当驱动对象为容量和负 载都不相同的异步电动机时，则山于转差的原因，各电动机之间会存在一定的速度 差。因为变频器时通过 交流一直流的电源变换后对异步电动机进行驱动的

20、，所以电 源的功率因数不 受电动机功率因数的影响，儿乎为定值。此外，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，由于可以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可以比较小。一般来 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 也说明变频器也可以 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分的重视和发展，L1前，有高性能变频器和专用的异步电动机 组成的控制系统在性能上已经达到和超过了直流电动机伺服

21、系统。此外，由于异步 电动机还具有对环境适应性强，维护简单等许多直流伺服电动机所不具备的优点，所以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。而且山于高性能的变频器的外部接口功能也非常丰富，可以将 其作为自动控制系统中的一个部件使用，构成所需的自动控制系统。由于变频器具 有上述 优点，因而在各种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过了 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 和高性能微处理 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

22、，体积越来越小，而 厂家则仍然在不断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，今后变频器技术将会随着与变频器有关的技术 的发展在下面儿个方面进一步得到发展：（1）大容量和小体积化：（2）高性能和 多功能化：（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断的到发展。近年来，采用电 压驱动的 电力半导体器件IGBT （ISOIated Gate BiPOIar Transistor,隔离门极双极 晶体管）发展很快，并在迅速进入传统上使用BJT （双极功率晶体管）和功率 MOSFET

23、（场效应管）的各种领域。此外，以IGBT为开关器件的IPM（Intelligent PoWer Module,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，具有高性能和可靠性好的优点，所以 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 及各种传感器的性能越来越商。而随着变频器 技术的发展，交流调速理论日益成 熟，现代控制理论也在不断得到新的应用。这些都为进一步提高变频器的性能提供 了条件。此外，随着变频器的进一步推广应用，拥护也在不断提出各种新的要

24、求， 促使变频器的生产厂家不断地在提高变频器性能和变频器功能方面做出新的努力， 以满足用户的需要 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 断扩大，如何进一步提高变频器的易操作性，使普通的技术人员棋至非技术人员也 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。因为只有容易操作 的产品才能够不断获得新的用户，并进一步扩大市场，所以今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，变频器中所使用的各 种元器件的寿命和可靠性都在不断提高，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，也必须考虑其对周围环境的影响。在变频器推广应用 的初期，噪声问题曾经是一个比较大的问题。随着IGBT的低噪声变频器的出现，这 个问题已经基本上得到了解决。但是，随着噪声问题的解决，人们的L1光乂转向了 变频器对周圉环境的其它影响并在不断探索新的解决办法。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