電動機的功率應根據生產機械所需的功率來選擇,并盡量使電動機在額定負載下運行。選擇時應注意以下兩點:
①若電動機功率太小,會出現“小馬拉大車”的現象,造成電動機長期處于超負荷運行狀態,導致其絕緣發熱損壞,甚至燒毀電動機。
②電動機功率過大,其輸出機械功率不能得到充分利用,功率因數和效率不高,不僅對用戶和電網不利,而且造成電能的浪費。最重要的是由于輸送功率過大,使各傳動部件體積過大,造成設備投資的嚴重浪費。
以上就是我們在非標設備設計中遇到的“電機功率計算”最常見、最嚴重的幾個問題,如何才能最合理地計算電機功率,選擇合適的電機驅動設備呢?如果您需要學習這方面的計算和選型方法,可以通過我們官網加入學習群,進入直播課程,與老師交流。詳情可參考精工開物教育官網()進行咨詢和下載相關資料。
根據電機功率計算、電機選型所遇到的問題,我總結了以下幾種電機功率計算的方法,整理了一些資料,供大家參考!
以上是計算電機最終功率最常用的公式。然而,僅憑上述公式我們無法計算出電機所需的準確功率。主要原因如下:
1、電機在工作過程中,輸出的力矩與功分為三個部分,分別是起動加速部分、正常工作部分和減速停車部分,而這三個部分實際需要的力矩是不一樣的。(具體見下圖)
從上圖我們可以看出,在設備啟動和加速過程中,力矩是最大的。而且這部分時間比較短暫,比如伺服電機、步進電機的啟動時間都很短,以毫秒計算。所以這部分力矩要看電機的過載能力來啟動,大部分電機都有短時間的過載能力。(步進電機除外)見下圖:
伺服電機運行狀態圖及參數
因此在計算電機功率的過程中功率計算公式,至少需要計算設備的兩個轉矩,第一個是啟動加速轉矩,第二個是正常負載轉矩,根據計算出來的數據,可以看出電機是否能夠使設備過載,如果不能,則加大電機功率。
如果需要計算裝置啟動加速度的力矩,則需要應用一些計算裝置慣性等問題,常見機構的慣性計算方法如下圖所示:
如果需要計算設備的法向載荷,就需要用一些方法來計算設備的操作扭矩,下圖是一些機構常見的扭矩計算方法:
螺旋操作機構
車輪升降機構
應用示例:
已知:
負載重量WA = 10kg
螺距BP=20mm
螺桿直徑BD = 20mm
螺桿長度BL=0.5m
機械效率η=0.9
摩擦系數μ=0.1
負載移動距離0.3m
加減速時間ta=td=0.1s
勻速時間tb=0.8s
靜態時間t4=1s
聯軸器的慣性Jc = 10x10-6 kg.m2。
請選擇滿足負載要求的最小功率伺服電機?
1、滾珠絲杠的質量:
Bw=ρxV=7.9*103*π(0.02/2)2*0.5=1.24kg
2、負載部分的慣性:
JL=JC+JB=JC+BW*BD2/8+WA*BP2/4π2
=0.00001+(1.24*0.022)/8+10*0.022/4π2
=1.73*10^-4千克.米2
3. 預選電機
如果選擇200W,則JM= 0.14*10^-4kg.m2
4. 慣量比
杰利/杰米=1.73/0.14
=12.3倍
(若選用100W,則JM=0.14*10^-4kg.m2,比例為33.9>30倍
如果對啟動速度沒有要求,則慣量比可選用小于30倍,如果要求啟動速度快,則慣量比應小于5倍。
5. 最大速度Vmax
S=1/2*ta*最大電壓+tb*最大電壓+1/2*td*最大電壓
S=1/2*0.1*最大電壓+0.8*最大電壓+1/2*0.1*最大電壓
最大速度=0.334米/秒
N=0.334/0.02=16.7r/s
=16.7*60=1002轉/分
像這樣的速比,可以用同步帶來做減速比。
6.計算扭矩
移動扭矩:Tf=Bp/2πη*(μgWA+F)
=0.02/2π*0.9(0.1*9.8*10+0)=0.035NM
加速時轉矩:Ta=(JL+JM)*2πN/加速時間+移動轉矩
=0.231海里
減速時轉矩:Td=(JL+JM)*2πN/加速時間-移動轉矩
=0.161海里
7.確認最大扭矩
加速扭矩Ta=0.231NM
8.確認有效扭矩=0.067
電機功率計算及選擇注意事項:
1、對于伺服電機和步進電機,在選擇電機功率的時候,主要參考慣量,同時也要考核扭矩。
2、選擇異步電動機的電機功率時,主要參考起動轉矩。
以上就是我們在《電機功率計算》中總結的一些計算技巧,希望對大家有所幫助,如果您需要更多《電機功率計算》或其他《非標設備設計及標準件選型計算》的學習資料和視頻教程功率計算公式,可以登錄精工開物教育官網()下載相關資料并進行學習咨詢。
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