?微型直流電機扭矩如何計算?我們經常看到微型直流電機的曲線圖,這就是通過計算出來的速度曲線,通過繪制微型直流電機的轉速、電樞電流、機械輸出功率和效率以及直流電機轉矩的函數關系圖來生成轉矩速度曲線。下面我們將通過一系列的原始數據來測量直流電機轉矩速度曲線的構造。
假設:有一個額定電壓為9V的微型直流電機,可通過以下步驟生成直流電機的轉矩速度曲線
一、測量基本參數
用9V的電流,使微型直流電機空載運行,并使用非接觸式轉速表測轉速。在空載條件下測微型直流電機的電流可用電流探針(它不會增加與正在運行的電動機串聯的電阻)。使用可調節扭矩負載將直流電機扭矩聚在增加到剛好發生失速的狀態,在失速狀態下,測制動器的扭矩和直流電機的電流。
為便于研究聯軸器不給直流電機增加任何負載并且來自制動器的負載不包括未知的摩擦分量,此刻測量直流電機的終端電阻,通過接觸直流電機段子來測量電阻,然后旋轉電機軸并進行另一次測量(進行至少三個測量),確保不在換向器上的最小接觸點測量。
這里我們已經測量了
n0=空載速度
I0=空載電流
MH=失速轉矩
R=終端電阻?
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二、繪制圖表
1、電流、扭矩和速度
準備一個圖表,水平軸上有微型直流轉矩,左側垂直軸上有電動機速度,右側垂直軸上有電動機電流。根據基本參數的測量結果縮放軸。在圖形的左原點(零轉矩和零電流)到右垂直軸上的失速電流(失速轉矩和失速電流)畫一條直線。該線表示電動機電流與電動機轉矩的關系圖。該直線的斜率是電動機電流與電動機轉矩之間關系的比例常數(以每單位轉矩的電流單位)。該斜率的倒數是電動機的轉矩常數(以每單位電流的轉矩為單位)。有關結果曲線,見曲線圖。
假設直流電機內部沒有摩擦,實際上直流電機摩擦轉矩是使用電動機的轉矩常數和測得的空載電流確定的然后,扭矩與速度線和扭矩與電流線不在左垂直軸處開始,而是在水平軸上的偏移處開始,該偏移量等于計算出的摩擦扭矩。
2、繪制功率、扭矩和效率
在大多數情況下,添加了兩個附加的垂直軸,以繪制功率和效率作為轉矩的函數。左第二垂直軸通常用于效率,右第二垂直軸用于功率。為了簡化該研究,將在與速度對轉矩以及電流對轉矩的曲線圖分開的第二個曲線上繪制效率對轉矩以及功率對轉矩的曲線。
構造一個表格,從空載到失速轉矩的各個點上的電動機機械功率。由于機械功率輸出只是扭矩和速度乘以校正系數的乘積(可查看微型電機機械功率計算公式方法),因此可以使用先前繪制的速度與扭矩的關系線來計算功率。直流電機的計算示例表如表所示。然后繪制每個計算點。所得曲線為拋物線,如曲線圖所示。最大機械功率出現在失速轉矩的一半左右。此時的速度約為空載速度的一半。
構造一張從空載到失速轉矩各個點的電動機效率表。給出了施加到電動機上的電壓,并繪制了各種轉矩水平下的電流。電機電流和施加電壓的乘積就是輸入到電機的功率。在選擇進行計算的每個點上,電動機的效率是機械功率輸出除以電功率輸入。再次在表中顯示了直流電機的樣本表,在曲線圖中顯示了樣本曲線。最大效率出現在電動機失速轉矩的10%處。
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樣本表
扭力 | 速度 | 電流 | 功率? | 效率 |
(oz-in) | (rpm) | (A) | (w) | (%) |
0.025 | 11,247.65 | 0.024 | 0.208 | 0.1 |
0.05 | 10,786.30 | 0.048 | 0.399 | 71.87 |
0.075 | 10,324.85 | 0.072 | 0.573 | 75.27 |
0.1 | 9,863.60 | 0.096 | 0.73 | 74.99 |
0.125 | 9,402.25 | 0.12 | 0.87 | 73.25 |
0.15 | 8,940.90 | 0.144 | 0.992 | 70.78 |
0.175 | 8,479.55 | 0.168 | 1.098 | 67.89 |
0.2 | 8,018.20 | 0.192 | 1.187 | 64.73 |
0.225 | 7,556.85 | 0.217 | 1.258 | 61.4 |
0.25 | 7,095.50 | 0.241 | 1.313 | 57.95 |
0.275 | 6,634.15 | 0.265 | 1.35 | 54.41 |
0.3 | 6,172.80 | 0.289 | 1.37 | 50.8 |
0.325 | 5,711.45 | 0.313 | 1.374 | 47.14 |
0.325 | 5,711.45 | 0.337 | 1.36 | 43.44 |
0.35 | 5,250.10 | 0.337 | 1.36 | 43.44 |
0.375 | 4,788.75 | 0.361 | 1.329 | 39.71 |
0.4 | 4,327.40 | 0.385 | 1.281 | 35.95 |
0.425 | 3,866.05 | 0.409 | 1.216 | 32.17 |
0.45 | 3,404.70 | 0.433 | 1.134 | 28.37 |
0.475 | 2,943.35 | 0.457 | 1.035 | 24.56 |
0.5 | 2,482 | 0.481 | 0.918 | 20.74 |
0.525 | 2020.65 | 0.505 | 0.785 | 16.9 |
0.55 | 1,559.30 | 0.529 | 0.635 | 13.05 |
0.575 | 1,097.95 | 0.577 | 0.283 | 5.34 |
0.6 | 636.6 | 0.577 | 0.283 | 5.34 |
0.625 | 175.25 | 0.602 | 0.081 | 1.47 |
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