电机的计算及选型.pdf
电机选型公式集合
设计选型公式集合一、扭矩、功率公式1)P=T∗N9550（电机功率）2)T=P∗9550N（电机扭矩）3)P=F*V （直线运动）4)P=T*ω（圆周运动）P：功率(W)T：转矩 (N.M)N：转速(R/min)ω：角速度rad/s (360度=2πrad)减速机的核心：减速增矩电机转速除以算出来的转速，等于整个系统的传动比i二、线速度、角速度和转速关系1)N=V∗602∗π∗R物体速度和滚轮转速的关系2)ω=2∗π∗N60圆周运动常用转速转化为角速度来计算3)N=V∗60Pb丝杆线速度与转速关系4)V=ω*R 线速度与角速度的关系5)∵T=PbV , T=2πω∴PbV =2πω→ω=2πVPb丝杆角速度与线速度的关系6)β=ωt =2πVPb∗t丝杠角加速度与线速度的关系V：线速度 m/sN：转速n/min，三相异步电机（1500/3000/1000）步进电机（600R以下）伺服电机（3000R左右）ω：角速度rad/s (360度=2πrad)Pb：丝杆导程（m）R：半径（m）T: 运行周期三、负载的受力情况匀速运动受力：1)F=μ*m*g水平直线运动2)F=m*g竖直运动3)T=F*R扭矩（同步带、齿条、各类带传动情况下）负载匀速扭矩（丝杆传动）4)T = F∗Pb2∗π∗ηF：力（N）m：质量(kg)g：重力加速度（9.8N/kg）μ：摩擦系数T：扭矩（N.m）J：惯量（kg.m2）β：角加速度（rad/s2）R：(与力相连的轮子的半径，单位m）Pb：丝杆导程（m）η：机械传动效率四：惯量、加速扭矩直线加速运动：1)F=m*a惯性力矩2)a=v/t加速度a：加速度（m/s2）圆周加速运动：1)T=j*β惯性扭矩2)J=m*r2转动惯量3)β=ω/t 角加速度4)ω=2*π*N角速度5)J=m(Pb2π)2丝杆负载直线运动质量等价转动惯量等价推导公式：J=m(2πr2π)2=mr2T：扭矩（N.m）J：惯量（kg.m2）ω：角速度rad/s (360度=2πrad)β：角加速度（rad/s2）t：加速时间（s）Pb：丝杆导程（m）m：质量(kg)五、基本参数普通电机功率：P = k∗F∗Vη电机功率选择k：工况系数 1.5-3F：负载F=μ*m*gη：机械传动效率，效率=齿轮*齿轮*轴承*链轮 0.5-0.8 例：P=2*100*10*0.2*0.5/0.6=370W其中：2 系数K100 负载质量10 重力加速度0.2 摩擦系数0.5 负载速度0.6 效率控制电机J：惯量（kg.m2）V：线速度 m/sω：角速度rad/s (360度=2πrad)β：角加速度rad/s²例如：电机转速V=1500rpm角速度ω=2π*1500/60角加速度β=（2π*1500/60）/0.2s加速时间:普通电机 0.5s控制（步进）电机 0.2s加速惯量矩T =J*β补充说明旋转扭矩的计算：由外部负荷引起的摩擦扭矩（匀速扭矩、负载扭矩）摩擦扭矩如下∶电机快速选型时电机扭矩：T= K*T1步进电机 K= 6伺服电机 K= 2或3丝杆惯量：1、每单位长度的丝杠轴惯量为：H（根据选定的型号查参数表）假设丝杠轴全长L（行程+螺母长度+轴端）丝杆惯量∶J= H X L2、计算丝杠轴的惯量也可以自己使用圆柱体绕自身中心线旋转的转动惯量计算公式：J：转动惯量，单位：kg·cm²；m：丝杠轴质量，单位：kg；r: 丝杠半径，单位：cm；丝杠上的负载惯量（直线运动惯量）计算公式为：J：负载惯量，单位：kg·cm²；m: 负载质量,所有被驱动的直线运动部件的质量总和，单位：kg；A：皮带主动轮转一圈或者齿轮转一圈负载的行程，单位：cm；加减速机折算到电机轴上的转动惯量：。
(完整版)电机选型与计算
(完整版)电机选型与计算电机选型与计算一、引言本文档旨在为用户提供有关电机选型与计算的详细信息。
电机选型与计算是在不同应用场景下选择合适的电机并进行相关计算的过程。
本文将介绍电机选型的基本原则，并提供一个简单的电机选型与计算示例，以帮助用户更好地理解该过程。
二、电机选型的基本原则在进行电机选型时，需要考虑以下几个基本原则：1. 功率需求：根据应用需求确定所需的电机功率。
功率需求是选择合适电机的关键因素之一。
2. 转速需求：根据应用需求确定所需的电机转速范围。
转速需求可根据设备运行情况或工艺要求来确定。
3. 扭矩需求：根据应用需求确定所需的电机扭矩范围。
扭矩需求与设备所需的载荷能力相关。
4. 工作环境：根据应用环境考虑电机的工作温度范围、防护等级和防腐性能等特性。
5. 动力源：根据应用提供电源类型（如交流电、直流电等）选择合适的电机类型。
三、电机选型与计算示例假设我们需要为某个应用场景选型合适的电机，并计算其所需的功率、转速和扭矩。
以某工业生产设备为例，该设备所需电机的功率为10千瓦，转速为2000转/分钟，扭矩为100牛米。
根据功率需求，我们可以选择适用于10千瓦功率的电机。
根据转速需求，我们可以选择适用于2000转/分钟转速范围的电机。
根据扭矩需求，我们可以选择适用于100牛米扭矩范围的电机。
通过对市场上可用的电机进行比较和选择，我们最终确定了一款符合要求的电机。
该电机具有10千瓦功率、2000转/分钟转速和100牛米扭矩，并满足所需的工作环境要求。
接下来，我们可以根据所选电机的参数进行一些简单的计算，如电机效率、功率因数等。
这些计算可以帮助我们进一步确认所选电机是否满足应用需求。
四、总结电机选型与计算是一个根据应用需求选择合适电机并进行相关计算的过程。
通过考虑功率、转速、扭矩以及工作环境等因素，我们可以选择适合特定需求的电机。
并且，根据所选电机的参数，我们可以进行一些简单的计算以确保所选电机满足应用需求。
(完整版)电机选型参考
名词解释1. 最大允许转矩：在本产品系列中主要是对减速箱而言，减速箱的输出轴转矩随减速比的变化而变化，受材料、结构等多方面因素制约。
减速箱最大允许转矩指在保证强度、使用寿命等正常工况下可能承受（或输出）的最大转矩。
2. 传动效率：减速箱动力传递的效能。
3. 径向负载：电机或减速箱输出轴在半径方向上的承受载荷。
4. 轴向负载：电机或减速箱输出轴在轴向上的承受载荷。
5. 额定：在保持正常温度下，电机能够安全运行的限度称为额定。
例如：额定输出、额定电压、额定频率、额定转速。
额定时间：额定输出下可正常连续运转的时间称为额定时间。
连续额定：在额定输出下，可连续使用时称为连续额定。
短时间额定：在指定的固定时间做额定输出运转时称为短时间额定。
6. 输出：单位时间对外所做的功。
额定输出：电机在额定电压、额定频率下，连续稳定的输出额定转速、额定转矩。
7. 转矩：起动转矩：电机起动时瞬间产生的转矩。
最大转矩：电机在一定电压、一定频率下可能输出的最大转矩。
额定转矩：电机在额定电压、额定频率下可连续输出的转矩。
静摩擦转矩：电磁制动、离合器制动等在停止状况下，为保持该状态时电机的输出转矩。
容许转矩：指电机运转时所能使用的最大转矩。
该转矩受电机的额定转矩、温升以及组合的减速箱强度所限制。
8. 转速：同步转速：电机的固定特性参数与电机的极数、使用电源的频率有关。
Ns=120f/P（r/min）Ns :同步转速（r/min）f :电源频率（Hz）p :电极极数空载转速：标准电机、可逆电机在无负载时的转速（比同步转速低1～5％）。
额定转速：电机在额定工况下的转速（比同步转速低5～20％）。
转差率：转速的表示方式之一。
S=（Ns-N）/N （r/min）S :转差率Ns :同步转速（r/min）N :任意负载时的转速（r/min）9. 停止过转量：电机输出轴从切断电源的瞬间到完全停止时，因惯性继续旋转的圈数（或角度）。
10.制动力：为使电机输出轴快速减速、制动停止，或使电机输出轴保持状态所施加于电机（转子）的力。
直线电机选型方法实例
直线电机选型方法实例
假设我们需要选用一台直线电机，用于驱动一台重量为100kg 的运动平台，需要满足以下要求：
-最大速度：2m/s
-最大加速度：5m/s²
-持续工作时间：8小时
-工作环境温度：20℃
根据以上要求，我们需要进行选型计算：
1.计算载荷
载荷=运动平台质量×重力加速度
载荷=100kg×9.8m/s²
载荷=980N
2.计算最大力
最大力=载荷×最大加速度
最大力=980N×5m/s²
最大力=4900N
3.计算最大功率
最大功率=最大力×最大速度
最大功率=4900N×2m/s
最大功率=9800W
4.计算额定功率
额定功率=最大功率×1.5
额定功率=9800W×1.5
额定功率=14700W
5.选择适合的直线电机
根据以上计算，我们需要选择额定功率为14700W的直线电机。
同时，我们还需要考虑工作环境温度，应该选择能够在20℃下正常工作的直线电机。
还需要考虑其他因素，如包括电机的体积、重量、噪音、维护成本等因素。
最终选型应该综合考虑以上因素，选择最为适合的直线电机。
电机选型与计算
电机选型与计算介绍电机选型和计算是在设计电气系统时的重要任务。
正确选择适合的电机类型和大小对于确保系统的正常运行至关重要。
本文档将介绍电机选型的一般步骤，并提供相关计算示例。
电机选型步骤1. 确定负载要求在选择电机之前，首先需要确定负载的要求。
这包括负载的功率、转速和工作周期等方面的要求。
根据这些要求，我们可以确定电机的类型和额定参数。
2. 选择电机类型根据负载要求，选择适合的电机类型。
常见的电机类型包括直流电动机、交流异步电动机和交流同步电动机等。
每种类型的电机都有其特定的适用场景和优缺点。
3. 计算负载参数根据负载的功率和转速要求，计算出负载所需的扭矩和转矩。
这些参数将帮助我们确定电机的额定参数，例如额定功率和额定转速。
4. 确定额定参数根据计算得出的负载参数，确定电机的额定参数。
这包括额定功率、额定转矩、额定电压和额定转速等。
确保选择的电机能够满足负载的要求，并具备一定的余量。
5. 进行效率和功率因数的计算根据电机的额定参数，计算电机的效率和功率因数。
这些参数将帮助我们评估电机在实际运行中的能效和电能利用情况。
电机选型计算示例假设我们需要选型一台交流异步电机，用于驱动一台工业风机。
工业风机的负载功率为5千瓦，额定转速为1500转/分钟。
根据以下步骤进行选型计算：1. 确定负载要求：负载功率为5千瓦，额定转速为1500转/分钟。
2. 选择电机类型：由于需求是工业应用，我们选择交流异步电动机。
3. 计算负载参数：根据负载功率和转速，计算所需的扭矩和转矩。
4. 确定额定参数：根据计算得到的负载参数，选择适合的电机额定参数，例如额定功率、额定转矩和额定电压等。
5. 进行效率和功率因数的计算：根据电机的额定参数，计算电机的效率和功率因数。
以上是电机选型和计算的一般步骤和计算示例。
根据实际需求和应用场景，可能需要进行更详细和复杂的计算和分析。
电机选型计算公式
电机选型计算公式1.功率计算公式：功率（P）=扭矩（T）×角速度（ω）其中，功率单位为瓦特（W），扭矩单位为牛顿·米（Nm），角速度单位为弧度/秒（rad/s）。
2.转速计算公式：转速（n）=60×角速度（ω）÷（2×π）其中，转速单位为转/分钟（rpm），角速度单位为弧度/秒（rad/s），π取近似值3.143.扭矩计算公式：扭矩（T）=力（F）×杠杆臂长（r）其中，扭矩单位为牛顿·米（Nm），力单位为牛顿（N），杠杆臂长单位为米（m）。
4.电机转矩计算公式：电机转矩（Tm）= （9.81 × p × η × Fr）÷ （ηm × nm）其中，电机转矩单位为牛顿·米（Nm），重力加速度取9.81m/s²，压力系数（p）为1.2，机械效率（η）为机械传动系统的效率，Fr为所需要的负载力，电机效率（ηm）为电机的效率，机械效率和电机效率通常取0.85-0.925.电机电压计算公式：电机电压（V）=（Rm+Rl）×Im×K其中，电机电压单位为伏特（V），电机内部电阻（Rm）和线圈电阻（Rl）的单位为欧姆（Ω），电机电流（Im）的单位为安培（A），K为系数，通常取1.1-1.2这些公式仅为一般的电机选型计算公式，实际选型过程中还需要考虑其他因素，如电机的额定功率、额定电流、效率曲线等。
同时还需要根据具体的负载要求来确定电机需要的额外特性，如启动转矩、过载能力等。
因此，在进行电机选型计算时，最好参考电机制造商的技术手册和相关标准，以确保选型的准确性和可靠性。
电机选型计算公式总结
电机选型计算公式总结功率：P=FV（线性运动）T=9550P/N(旋转运动)P——功率——WF——力——NV——速度——m/sT——转矩——速度：V=πD N/60X1000D——直径——mmN——转速——rad/min加速度：A=V/tA——加速度——m/s2t——时间——s力矩：T=FL惯性矩：T=JaL——力臂——mm（圆一般为节圆半径R）J ——惯量——a ——角加速度——rad/s21. 圆柱体转动惯量(齿轮、联轴节、丝杠、轴的转动惯量)82MD J =对于钢材：341032-⨯⨯=gLrD J π)(1078.0264s cm kgf L D ⋅⋅⨯-M-圆柱体质量(kg)；D-圆柱体直径(cm)； L-圆柱体长度或厚度(cm)；r-材料比重(gf /cm 3)。
2. 丝杠折算到马达轴上的转动惯量：2i Js J = (kgf·c m·s 2)J s c m·s 2)； i-降速比，12z z i =3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量gw22⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=n v J π gw2s 2⎪⎭⎫ ⎝⎛=π (kgf·c m·s 2)角加速度a=2πn/60t v -工作台移动速度(cm/min)； n-丝杠转速(r/min)； w-工作台重量(kgf)；g-重力加速度，g = 980cm/s 2； s-丝杠螺距(cm)2. 丝杠传动时传动系统折算到驱轴上的总转动惯量：())s cm (kgf 2g w 122221⋅⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=πs J J iJ J S tJ 1-齿轮z 1及其轴的转动惯量； J 2-齿轮z 2的转动惯量(kgf ·cm ·s 2)；J s -丝杠转动惯量(kgf ·cm ·s 2)； s-丝杠螺距，(cm)； w-工件及工作台重量(kfg).5. 齿轮齿条传动时折算到小齿轮轴上的转动惯量2gw R J =(kgf ·c m·s 2)R-齿轮分度圆半径(cm); w-工件及工作台重量(kgf)6. 齿轮齿条传动时传动系统折算到马达轴上的总转动惯量⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=2221g w 1R J i JJ t J 1，J 2-分别为Ⅰ轴，Ⅱ轴上齿轮的转动惯量(kgf ·c m·s 2)；R-齿轮z 分度圆半径(cm)；w-工件及工作台重量(kgf)。
步进电机的选型及计算方法
步进电机选型的计算方法步进电机选型表中有部分参数需要计算来得到。
但是实际计算中许多情况我们都无法得到确切的机械参数，因此，这里只给出比较简单的计算方法。
一、驱动模式的选择驱动模式是指如何将传送装置的运动转换为步进电机的旋转。
下列图所示的驱动模式包括了电机的加/减速时间，驱动和定位时间，电机的选型基于模式图。
●必要脉冲数的计算必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供应步进电机的脉冲数。
必要脉冲数按下面公式计算：必要脉冲数＝物体移动的距离距离电机旋转一周移动的距离×360 o步进角●驱动脉冲速度的计算驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。
驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加/减速时间计算得出。
〔1〕自启动运行方式自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。
自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。
同时，因为在启动/停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加/减速力矩。
自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数[脉冲] 定位时间[秒]〔2〕加/减速运行方式加//减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后到达正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。
其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。
加/减速时间需要根据传送距离、速度和定位时间来计算。
在加/减速运行方式中，因为速度变化较小，所以需要的力矩要比自启动方式下的力矩小。
加/减速运行方式下的驱动脉冲速度计算方法如下：驱动脉冲速度[Hz]= 必要脉冲数－启动脉冲数[Hz]×加/减速时间[秒] 定位时间[秒]－加/减速时间[秒]二、电机力矩的简单计算例如必要的电机力矩＝〔负载力矩+加/减速力矩〕×安全系数●负载力矩的计算〔TL〕负载力矩是指传送装置上与负载接触部分所受到的摩擦力矩。
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15%，25%，40%，60% 四种。.
end
§4 电动机的负载功率计算
一、常值负载功率PL的计算
⒈ 直线运动的生产机械
PL
Fv
102
kW
或PL
Fv
103 kW
F —— 生产机械的静阻力，单位：kg
F 的单位：N
v —— 生产机械的运动速度，单位：m/s v 的单位：m/s
★ 当起动、制动、调速等性能采用交流电动机无法满足时，
则采用直流电动机或晶闸管—直流电动机（KZ—D）系统.。
电动机型式
⒈ 开启式： ⒉ 防护式： ⒊ 封闭式： ⒋ 防爆式：
电动机额定转速
⒈ 电动机连续工作，很少起制动或反转。 ⒉ 电动机经常起制动及正反转，但过渡过程的
持续时间对生产率影响不大。 ⒊ 电动机经常起制动及正反转，过渡过程的
持续时间对生产率影响较大。
电动机额定电压
⒈ 交流电动机按供电电网情况进行选择 电压等级分为：380V、3kV、6kV、10kV
⒉ 直流电动机也要与电源电压相配合 常用的电压等级有：110V、220V、440V
决定电动机容量的主要因素：发热与温升。. end
§1 电动机的发热与冷却
一、电机中热量的传导
电机的各种损耗形成不同的热源，自电机内部 通过不同的材料传递到电机表面，这就是传导。 使用导热系数可以描述传导过程。 导热系数大，传导性能好。 金属材料的导热系数大，绝缘材料的导热系数小， 空气的导热系数最小。
应采取措施改善电机内部的热传导过程。如 ★采用耐压强度高、导热性能好的绝缘材料； ★采用浸漆的方法赶走槽内的空气、增强绝缘
电机的稳态温升 .
在零初始条件下，上述方程的解为
1
t
e
三、电机的冷却过程
当电机停止运行后，电机内部 不再产生热量，经过一段时间 温升又回到零度，则
t
Se
：初始温升
S
S
四、电机的通风冷却方式
⒈ 自然冷却：
⒉ 自通风冷却：
⒊ 强迫通风冷却：
⒋ 管道通风冷却：.
end
§2 电动机的绝缘材料与允许温升
一、绝缘材料的等级
电机内部的绝缘材料不同，所允许的最高温度也不同。 绝缘等级—— 电机所用的绝缘材料的耐热程度。 国际电工学会规定绝缘材料分为七个等级。
我国用在电机中选取其中五个等级。
绝缘等级
AEBFH
最高允许温度Tm（℃） 105 120 130 155 180 额定温升m（℃） 65 80 90 115 140
P —— 鼓风机的压力，单位：kg/m2
P 的单位：N/m.2
—— 传动装置的效率，
1 —— 鼓风机的效率，
二、变化负载功率PL的计算
对于变化的负载只能求其平均值，即平均负载功率及 平均负载转矩。
n
PLd
PL1t1 PL 2t2 PLn t n t1 t2 tn
PLi ti
H —— 计算用的馈送高度，单位：m
γ —— 液体的比重，单位：kg/m3
—— 传动装置的效率，
1 —— 泵的效率，
⒋ 鼓风机类的生产机械
或PL
QH 1
103kW
Q 的单位： m3/s
H 的单位：m
γ的单位：N/m3
PL
QP
1021
kW
或PL
QP
1
103 kW
Q —— 吸入或压出的气体量，单位：m3/s Q 的单位： m3/s
i 1
tL
n
TLd
TL1t1 TL 2t 2 TLn tn t1 t2 tn
TLi ti
i 1
tL
各时间段的负载功率按常值负载公式计算。.
电动机的选择
§1 电动机的发热与冷却 §2 电动机的绝缘材料与允许温升 §3 电动机的工作方式 §4 电动机的负载功率计算 §5 电动机的容量选择
正确选择电动机容量的原则： 完全满足生产机械对电动机提出的功率、转矩、 转速、以及起动、调速、制动和过载等要求， 电动机在工作过程中能充分被利用，而且还不 超过国家标准所规定的温升。
性能、同时也能够改善机械性能。.
二、电机的发热过程
假定：电机长期连续工作，负载不变； 把电机看成是各部分温度相同的均匀整体； 周围的环境温度不变。
根据热力学的定律，得
Qdt
总 热 量
cmd
的 热 量
物 体 吸 收
r
Adt
的 热 量
物 体 散 发
cm d Q
r A dt
r A
d
dt
电机的发热时间常数
选择电动机的内容：种类、型式、额定转速、额定电压、
额定功率（容量）。.
电动机种类
直流电动机
交流电动机
同步电动机 异步电动机
鼠笼型电动机 绕线型电动机
选择依据：由机械特性、调速情况与起动性能、 维护以及价格、工作方式（连续、 短时、重复短时工作制）决定。
★ 当生产机械对电动机的起动、制动、调速性能要求不高时， 应尽量采用交流电动机。
—— 传动装置的效率，
⒉ 旋转运动的生产机械
PL
Tn
975
kW
ห้องสมุดไป่ตู้
或PL
Tn
9550
kW
T —— 生产机械静态阻转矩，单位：kgm n —— 生产机械的旋转速度，单位： r/min —— 传动装置的效率，
T 的单位：Nm
n 的单位：r/mi.n
⒊ 泵类的生产机械
PL
QH 1021
kW
Q —— 泵的流量，单位：m3/s
f (t)
曲线的俗称：热得到头.
二、短时工作制
指电动机的工作时间 tg < 4T，而停歇时间 t0 > 4T ， 因而工作时的温升达不到稳态温升 ’ ，但停歇后 的温升降为零。
曲线的俗称：热不到头，冷得到底
我国短时工作制电动机的标准工作时间有：
15min，30min，60min，90min四种。.
三、重复短时工作制
指电动机的工作与停歇交替进行，其时间均比较短， 即 tg < 4T， t0 < 4T ，工作时的温升达不到稳态温升 ’ ， 停歇时的温升也降不到零。也称为断续周期工作制。
f (t)
曲线的俗称：热不到头，冷不到底.
国家标准规定：每个工作与停歇的周期 tZ = tg + t0 ≤ 10min 每个周期内工作时间所占的百分数，叫做负载持续率 （又称为暂载率），用FC%表示。
二、电机各部分的允许温升
电机温度与周围冷却介质温度之差称为电机温升，用表示。
T T0 中国规定：标准环境温度是40℃，绝缘材料的允许温度
减去40℃就等于它的允许温升。.
end
§3 电动机的工作方式
一、连续工作制
指电动机的工作时间 tg > 4T，电动机长期运行， 温升可以达到稳态温升 ，也称为长期工作制。