关于电机功率、转矩和惯量等2016-10-28

针对某一特定应用场合，需要选择一款电机时，则要考虑一系列的数据，如转速、转矩、负载惯量等，使所选择的电机在满足要求的同时不会造成浪费，徒增成本。

额定功率P、额定转速N和额定转矩T

    有这样一条公式，转速N（rpm）可以从功率P（W）和转矩T（N·m）算得：

    公式说明，同一功率下，转矩和转速成反比，即使用减速箱放大输出转矩时，同时会减少转速。

    从力的做功角度，得推导过程如下：

    其中：

       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，转矩T的定义是力（F）乘以力臂(r)，即：

T=F·r

    故，把上式代入可得：

P=(2π/60) ·T·N  =0.105·T·N

    其中：

    P为电机额定功率，单位为W；

       T为电机额定转矩，单位为N·m；

       N为电机额定转速，单位为rpm。

惯量和力矩的关系

电机有小惯量、中惯量和大惯量电机之分，同一功率下，电机转动惯量J越大，则电机的输出转矩越大，但速度越低。故，小惯量电机有响应速度快的优点，当然，这前提是其所拖负载的惯量不能太大。

惯量的单位为Kgm²，其定义如下，从能量角度：

由于式中质量和半径对于特定对象，是不变的，所以把它们提取出来，便成为了惯量J：

J=mr2

从做功的角度分析，电机输出转矩做功W为：

理想下，电机转矩做功全部转化为功能，得：

_W=E

故得：

即：

其中：

T为转矩，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；

从式中可得到，惯量和加速度有直接关系，在特定应用场合，如果负载惯量恒定且已知，则可从要求的加速要求算出电机的输出转矩，作为电机选型的参数之一。

总结

关于电机的额定功率、额定转矩、额定转速、转动惯量，如果为一电机安装减速箱，则电机的安额定功率不变，额定转矩增大、额定转速减少、转动惯量增大。

所以，为一系统选择电机，需要知道系统的负载惯量、要求的最大转速、要求的最大加/减速时间、系统电压等要求、从而算出一系列的电机参数，再进行电机选型，从而既能满足系统要求又不构成浪费。