馬達 136 格 — 2.2kW 1800rpm 是 11.7N·m
17 種額定功率與 8 種同步轉速相交的每一格,都算出了扭矩。這不是背表的事 — 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 係數也只是 60000 除以 2π。
扭矩就是功率除以角速度
旋轉軸輸出的功率等於扭矩乘角速度。角速度是把轉速換成每秒弧度,ω = 2π × n ÷ 60,所以扭矩就是 P × 60 ÷ (2π × n)。樣本上寫的 T = 9550 × P(kW) ÷ n(rpm) 正是這個式子,9550 是 60000 ÷ 2π = 9549.3 向上取整的結果。與其背係數,不如知道它從哪來 — 單位混著也不會繞暈。
轉速由極數和電源頻率決定
感應馬達的同步轉速不是可以挑的值,而是 120 × 頻率 ÷ 極數。所以同一台 4 極馬達在 60Hz 下轉 1800rpm,在 50Hz 下轉 1500rpm — 韓國、美國和日本東部是 60Hz,歐洲、中國和印度是 50Hz。功率一樣而轉速是 6 比 5,扭矩就反過來成了 5 比 6。實際運轉時轉子會落後一個轉差,所以銘牌上寫的是 1746rpm 之類的數。
馬力有兩種,數值不一樣
公制馬力(PS)是 735.49875W,英制馬力(hp)是 745.699872W。1.4% 的差看著不大,但 75kW 的馬達按 PS 是 102 馬力,按 hp 是 101 馬力 — 比樣本時把兩者混著用,就會選錯一檔機座。德國、日本、韓國的樣本寫 PS,北美寫 hp。比之前先全換成千瓦最穩。
減速機把轉速除下來、把扭矩乘上去
加上減速比 i,輸出軸的轉速變成 1/i,扭矩變成 i 倍。功率不會變多 — 反而按效率 η 減少,所以扭矩是 i × η 倍。這裡的數按硬齒面斜齒減速機 η = 0.95 估算。蝸輪蝸桿會掉到 0.5~0.8,出來的值小得多。扭矩變大不等於憑空多了能量,只是把同樣的功率換成更慢更沉的轉動。
算電流還得知道電壓、功率因數和效率
三相感應馬達的電流是 I = P ÷ (√3 × V × cosφ × η)。額定功率是從軸上輸出的那份,所以電這邊送進去的要按效率放大,而其中真正做功的比例才用功率因數來算。各國電壓不同,同一台馬達在 220V 下的電流是 380V 的 1.7 倍。這裡用的功率因數和效率是按機座大小取的代表值,準確數字寫在銘牌上,請先看銘牌。
一覽
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) 裡的 9550 是 60000 ÷ 2π 向上取整。
- 功率不變時轉速翻倍,扭矩就減半 — 兩者成反比。
- 公制馬力(PS)735.49875W 和英制馬力(hp)745.699872W 是兩個不同的數。
相關表格
常見問題
Q. 馬達扭矩怎麼算?
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),整理後就是 T = 9550 × P(kW) ÷ n(rpm)。9550 是 60000 ÷ 2π = 9549.3 向上取整,不用背。
Q. 同一台馬達在 50Hz 和 60Hz 下真的轉得不一樣嗎?
是的。同步轉速是 120 × 頻率 ÷ 極數,所以 4 極馬達在 60Hz 下轉 1800rpm,在 50Hz 下轉 1500rpm。功率相同時,轉速較低的 50Hz 一側扭矩要大 6/5 倍。
Q. PS 和 hp 是同一個馬力嗎?
不是。公制馬力(PS)是 735.49875W,英制馬力(hp)是 745.699872W,差 1.4%。75kW 是 102PS,但只有 101hp。