电机 136 格 — 2.2kW 1800rpm 是 11.7N·m
17 种额定功率与 8 种同步转速相交的每一格,都算出了扭矩。这不是背表的事 — 功率是扭矩乘角速度,所以功率除以角速度就是扭矩。常用的 9550 系数也只是 60000 除以 2π。
扭矩就是功率除以角速度
旋转轴输出的功率等于扭矩乘角速度。角速度是把转速换成每秒弧度,ω = 2π × n ÷ 60,所以扭矩就是 P × 60 ÷ (2π × n)。样本上写的 T = 9550 × P(kW) ÷ n(rpm) 正是这个式子,9550 是 60000 ÷ 2π = 9549.3 向上取整的结果。与其背系数,不如知道它从哪来 — 单位混着也不会绕晕。
转速由极数和电源频率决定
异步电机的同步转速不是可以挑的值,而是 120 × 频率 ÷ 极数。所以同一台 4 极电机在 60Hz 下转 1800rpm,在 50Hz 下转 1500rpm — 韩国、美国和日本东部是 60Hz,欧洲、中国和印度是 50Hz。功率一样而转速是 6 比 5,扭矩就反过来成了 5 比 6。实际运行时转子会落后一个转差,所以铭牌上写的是 1746rpm 之类的数。
马力有两种,数值不一样
公制马力(PS)是 735.49875W,英制马力(hp)是 745.699872W。1.4% 的差看着不大,但 75kW 的电机按 PS 是 102 马力,按 hp 是 101 马力 — 比样本时把两者混着用,就会选错一档机座。德国、日本、韩国的样本写 PS,北美写 hp。比之前先全换成千瓦最稳。
减速机把转速除下来、把扭矩乘上去
加上减速比 i,输出轴的转速变成 1/i,扭矩变成 i 倍。功率不会变多 — 反而按效率 η 减少,所以扭矩是 i × η 倍。这里的数按硬齿面斜齿减速机 η = 0.95 估算。蜗轮蜗杆会掉到 0.5~0.8,出来的值小得多。扭矩变大不等于凭空多了能量,只是把同样的功率换成更慢更沉的转动。
算电流还得知道电压、功率因数和效率
三相异步电机的电流是 I = P ÷ (√3 × V × cosφ × η)。额定功率是从轴上输出的那份,所以电这边送进去的要按效率放大,而其中真正做功的比例才用功率因数来算。各国电压不同,同一台电机在 220V 下的电流是 380V 的 1.7 倍。这里用的功率因数和效率是按机座大小取的代表值,准确数字写在铭牌上,请先看铭牌。
一览
扭矩
0.1 kW100 W
0.2 kW200 W
0.4 kW400 W
0.75 kW750 W
1.5 kW1500 W
2.2 kW2200 W
3.7 kW3700 W
5.5 kW5500 W
7.5 kW7500 W
11 kW11000 W
15 kW15000 W
22 kW22000 W
30 kW30000 W
37 kW37000 W
45 kW45000 W
55 kW55000 W
75 kW75000 W
需要知道的
- 扭矩(N·m)= 功率(W)÷ 角速度(rad/s),角速度是 2π × rpm ÷ 60。
- T = 9550 × P(kW) ÷ n(rpm) 里的 9550 是 60000 ÷ 2π 向上取整。
- 功率不变时转速翻倍,扭矩就减半 — 两者成反比。
- 公制马力(PS)735.49875W 和英制马力(hp)745.699872W 是两个不同的数。
相关表格
常见问题
Q. 电机扭矩怎么算?
把功率除以角速度。角速度是 2π × rpm ÷ 60,所以扭矩(N·m)= 功率(W)× 60 ÷ (2π × rpm),整理后就是 T = 9550 × P(kW) ÷ n(rpm)。9550 是 60000 ÷ 2π = 9549.3 向上取整,不用背。
Q. 同一台电机在 50Hz 和 60Hz 下真的转得不一样吗?
是的。同步转速是 120 × 频率 ÷ 极数,所以 4 极电机在 60Hz 下转 1800rpm,在 50Hz 下转 1500rpm。功率相同时,转速较低的 50Hz 一侧扭矩要大 6/5 倍。
Q. PS 和 hp 是同一个马力吗?
不是。公制马力(PS)是 735.49875W,英制马力(hp)是 745.699872W,差 1.4%。75kW 是 102PS,但只有 101hp。