Крутящий момент электродвигателя

Что такое крутящий момент электродвигателя

Одним из важных параметров электродвигателя, который так же важен при его выборе, является крутящий момент. Эта величина определяется произведением приложенной к плечу рычага силы и зависит исключительно от степени нагрузки. Если в двигателях внутреннего сгорания данную нагрузку задаётся коленчатым валом, то асинхронные электродвигатели получают величину крутящего момента от токов возбуждения. При этом величина этого момента будет зависеть от скорости вращающегося в магнитном поле статора устройства, называемого ротор. 

Для вычисления величины крутящего момента, определяющегося в «кгм» (килограмм на метр) или «Нм» (ньютон на метр), многие электротехнические пособия предлагают специальные формулы, учитывающие кроме основного действия вращающегося магнитного поля ряд всевозможных факторов, например:

• напряжения сети;
• величину индуктивного и активного сопротивления;
• зависимость от увеличения скольжения.

Но, рост скольжения не всегда приносит высокий момент. Зачастую, при достижении критических значений, наблюдается его резкое снижение. Такое явление обозначается как опрокидывающий момент. Одним из устройств, стабилизирующих скорость вращения ротора, а значит и величину момента кручения является частотный преобразователь, применение которого сейчас очень распространено во всех сферах, где от контроля работы двигателя зависит и успешность выполнения множественных производственных задач.

Мощность и вращающий момент электродвигателя

Вы когда-нибудь пробовали провернуть вал пустого насоса руками? Теперь представьте, что вы поворачиваете его, когда насос заполнен водой. Вы почувствуете, что в этом случае, чтобы создать вращающий момент, требуется гораздо большее усилие.

А теперь представьте, что вам надо крутить вал насоса несколько часов подряд. Вы бы устали быстрее, если бы насос был заполнен водой, и почувствовали бы, что потратили намного больше сил за тот же период времени, чем при выполнении тех же манипуляций с пустым насосом. Ваши наблюдения абсолютно верны: требуется большая мощность, которая является мерой работы (потраченной энергии) в единицу времени. Как правило, мощность стандартного электродвигателя выражается в кВт.

Вращающий момент (T) - это произведение силы на плечо силы. 

Как видно из формулы, вращающий момент увеличивается, если возрастает сила или плечо силы - или и то и другое. Например, если мы приложим к валу силу в 10 Н, эквивалентную 1 кг, при длине рычага (плече силы) 1 м, в результате, вращающий момент будет 10 Нм. При увеличении силы до 20 Н или 2 кг, вращающий момент будет 20 Нм. Таким же образом, вращающий момент был бы 20 Нм, если бы рычаг увеличился до 2 м, а сила составляла 10 Н. Или при вращающем моменте в 10 Нм с плечом силы 0,5 м сила должна быть 20 Н.

Выбираем электродвигатель по крутящему моменту

Для выбора, требуемого к выполнению тех или иных задач электродвигателя, берут в учёт практически все его характеристики, начиная от показателей мощности и заканчивая массогабаритными параметрами. Каждый из элементов по-своему важен в решении нюансов. 

Перед выбором электродвигателя важно понимать следующие физические характеристики:

1. Номинальная мощность - механическая мощность, измеряемая на валу, выражается в единицах измерения Ватт или КилоВатт. Однако в некоторой продукции мощность исчисляют лошадиными силами. Номинальное напряжение - напряжение, которое должно подаваться на клеммы электродвигателя, в соответствии со спецификациями.
2. Статический крутящий момент (пусковой крутящий момент) - минимальный крутящий момент, который двигатель может обеспечить, с ротором при холостом ходе и при номинальной подаче напряжения частоты.
3. Промежуточный крутящий момент - минимальное значение крутящего момента, который развивается от питания двигателя с номинальным напряжением и частотой, от 0 об/мин до скорости, соответствующей максимальному крутящему моменту.
4. Максимальный крутящий момент - максимальный момент, который двигатель может развить во время эксплуатации с номинальной подачей напряжения и частоты.
5. Номинальный крутящий момент - крутящий момент соответствует номинальной мощности и номинальному количеству оборотов.

Номинальный крутящий момент рассчитывается по формуле:

Pn - номинальная мощность, кВт

n- номинальное количество оборотов, об/мин

Синхронная частота вращения, вычисляется по след. формуле:

f - подача частоты, Гц
р - количество пар полюсов

Стоит помнить, что выбор осуществляется не по одному из показателей, даже при ориентировании относительно крутящего момента, ведь каждый из показателей ориентируется по рабочей предрасположенности электротехнического приводного устройства и его рабочих нагрузок в статистических и динамических эксплуатационных условиях, задаваемых самим предприятием.

Крутящий момент электродвигателя: формула расчета

Расчет крутящего момента электродвигателя важен для определения его работоспособности и эффективности. Крутящий момент показывает силу, с которой электродвигатель способен вращать вал. Этот параметр необходим для выбора правильного двигателя для определенного применения. Вот несколько шагов, которые помогут вам рассчитать крутящий момент электродвигателя:

1. Найдите значение мощности электродвигателя в ваттах (Вт). Эта информация обычно указана на наклейке на самом двигателе или в документации.

2. Определите частоту вращения вала электродвигателя в оборотах в минуту (об/мин). Это значение также указано на наклейке или в документации.

3. Используйте формулу крутящего момента:

Крутящий момент (М) = (Мощность в Вт * 60) / (2 * pi * частота вращения в об/мин)

4. Подставьте значения в формулу и выполните вычисления.

5. Полученное значение будет крутящим моментом электродвигателя в Нм (ньютон-метрах). Этот результат позволит вам оценить способность двигателя приводить в движение нагрузку с определенной силой.

Не забудьте учесть также коэффициенты эффективности двигателя, которые могут влиять на окончательное значение крутящего момента. Если вы не уверены в правильности расчетов, лучше проконсультироваться с профессионалами или обратиться к документации производителя.

Крутящий момент электродвигателя также рассчитывается по формуле:

Формула для расчета крутящего момента электродвигателя выглядит следующим образом:

М = А × Вб × м × шт / м,

Что такое постоянный крутящий момент?

Постоянный крутящий момент можно определить как «величину крутящего момента, необходимую для поддержания постоянной скорости вращения двигателя». объект на всех скоростях, при вращательном движении».

Проще говоря, крутящий момент, действующий на тело вращения, должен быть постоянным для высокой скорости и низкой скорости. Это означает, что даже если скорость вращающегося тела увеличивается или уменьшается, приложение крутящего момента должно быть одинаковым.

Постоянный крутящий момент также можно определить как выходной крутящий момент, который не изменяется ни при каком входном вращении. Таким образом, любая вращающаяся система является кандидатом на постоянный крутящий момент за счет поддержания приложенного крутящего момента в фазе вращения.

Когда крутящий момент может быть постоянным?

Крутящий момент связан со скоростью скольжения объекта. Если скорость проскальзывания поддерживается постоянной для каждой скорости и переменной частоты, то крутящий момент может быть постоянным. Даже когда угловая скорость увеличивается линейно на каждом интервале, можно получить постоянный крутящий момент.

Линейное увеличение угловая скорость дает постоянное угловое ускорение; таким образом, мы можем сказать, что постоянный крутящий момент называется постоянным угловым ускорением. во вращающейся раме.

Если говорить о двигателях переменного и постоянного тока, то крутящий момент пропорционален вырабатываемой на них мощности. Встроенный в вал двигатель работает по принципу крутящего момента. Таким образом, в электродвигателях постоянный крутящий момент может быть достигнут при использовании контроллера сопряжения и надлежащего режима нагрузки.

Где крутящий момент может быть постоянным?

В асинхронных двигателях обычно используется постоянный крутящий момент. Но он не может сам по себе создавать постоянный крутящий момент для работы на всех скоростях.

Используется устройство, называемое частотно-регулируемым приводом, в котором крутящий момент может быть постоянным при любой скорости вращения вала. Поэтому асинхронные двигатели оснащены частотно-регулируемым приводом.

Постоянный крутящий момент в ЧРП описывает изменение мощности в лошадиных силах в зависимости от скорости вращения. Будет постоянный крутящий момент, если мощность увеличивается линейно со скоростью вращения. В равной степени важно поддерживать частоту ниже 60 Гц. Если она превышает 60 Гц, то мощность становится постоянной.

Момент инерции

Этот показатель представляет собой скалярную физическую величину, которая отражает меру инертности вращательного движения вокруг собственной оси. При этом масса тела является величиной его инертности при поступательном движении. Основная характеристика параметра выражена распределением масс тела, которая равна сумме произведений квадрата расстояния от оси до базовой точки на массы объекта. В Международной системе единиц измерения он обозначается как кг·м2 и имеет рассчитывается по формуле:

J = ∑ r2 × dm, где

J - момент инерции, кг·м2 ;

m - масса объекта, кг.

Моменты инерции и силы связаны между собой соотношением:

M - J × epsilon, где

epsilon - угловое ускорение, с-2.

Показатель рассчитывается как:

epsilon = d(omega) × dt.

Таким образом, зная массу и радиус ротора, можно рассчитать параметры производительности механизмов. Формула мощности электродвигателя включает в себя все эти характеристики.