本文將以有刷直流電機為例，探討有刷直流電機的轉(zhuǎn)矩負載、有刷直流電機的轉(zhuǎn)速、有刷直流電機的電機電流之間的關系。

轉(zhuǎn)矩負載、轉(zhuǎn)速、電機電流之間的關系

有刷直流電機的轉(zhuǎn)矩負載、轉(zhuǎn)速、電機電流的關系為：當轉(zhuǎn)矩負載為零時，電機以最大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，當施加轉(zhuǎn)矩負載時，轉(zhuǎn)速會與轉(zhuǎn)矩負載的大小成反比下降;當轉(zhuǎn)矩負載為零時，電機電流最小，電機電流會與轉(zhuǎn)矩負載成比例地增加，當轉(zhuǎn)速為零時，電機電流最大。

基于有刷直流電機連接電源后的等效電路，各關系用公式來表示如下。

Ea：電源電壓

Ia：電機電流

R：電機的等效電阻

L：電機的等效電感

Ec：電機的發(fā)電電壓

在該等效電路中的DC關系為：Ea=Ia×R+Ec ……(1)

另外，由于電機的發(fā)電電壓Ec與轉(zhuǎn)速成反比，因此可以表達為：Ec=Ke×N ……(2)

※N：轉(zhuǎn)速 [rpm]，Ke：反電動勢常數(shù) [V/rpm]

此外，由于電機轉(zhuǎn)矩T [N?m]與電機電流成反比，因此可以表達為：T=Kt×Ia ……(3)

※Kt：轉(zhuǎn)矩常數(shù) [N?m/A]

將公式(1)～(3)代入，整理后導出轉(zhuǎn)速N和轉(zhuǎn)矩T之間的關系：N=Ea/Ke-R/(Kt×Ke)×T ……(4)

將公式(4)中轉(zhuǎn)速N與轉(zhuǎn)矩T之間的關系(T-N特征)和公式(3)中轉(zhuǎn)矩T與電流I之間的關系(T-I特性)，繪圖表示如下：

當對電機的負載轉(zhuǎn)矩為零時，轉(zhuǎn)速最大;當負載轉(zhuǎn)矩逐漸增加時，轉(zhuǎn)速與負載轉(zhuǎn)矩成比例地降低，并在某一負載轉(zhuǎn)矩時轉(zhuǎn)速變?yōu)榱?。這個點的轉(zhuǎn)矩就是最大負載轉(zhuǎn)矩。

電機電流與負載轉(zhuǎn)矩成反比增加，當轉(zhuǎn)速變?yōu)榱銜r，負載轉(zhuǎn)矩最大。

在實際的電機中，即使在無負載狀態(tài)下，由于電機本身的摩擦等，也可能被施加輕微的電機負載轉(zhuǎn)矩，因此，即使是電機最大轉(zhuǎn)速時，電流也不會變?yōu)榱?，而是在實線的框內(nèi)。如果是在理想狀態(tài)下，電機負載轉(zhuǎn)矩能夠變?yōu)榱愕脑?，則會呈現(xiàn)虛線的特性。

當電源電壓提高時，T-N特性將會向右上方平行移動，最大轉(zhuǎn)速和最大負載轉(zhuǎn)矩增加。對于T-I特性來說，最大電流值會增加。

原文標題：R課堂 | 有刷直流電機的轉(zhuǎn)矩負載、轉(zhuǎn)速、電機電流之間的關系

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審核編輯：湯梓紅