有刷直流電機的轉矩負載、轉速、電機電流的關系

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

轉矩負載、轉速、電機電流之間的關系

有刷直流電機的轉矩負載、轉速、電機電流的關系為：當轉矩負載為零時，電機以最大轉速旋轉，當施加轉矩負載時，轉速會與轉矩負載的大小成反比下降;當轉矩負載為零時，電機電流最小，電機電流會與轉矩負載成比例地增加，當轉速為零時，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，由于電機的發電電壓Ec與轉速成反比，因此可以表達為：Ec=Ke×N ……(2)

※N：轉速 [rpm]，Ke：反電動勢常數 [V/rpm]

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

※Kt：轉矩常數 [N?m/A]

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

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

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

電機電流與負載轉矩成反比增加，當轉速變為零時，負載轉矩最大。

在實際的電機中，即使在無負載狀態下，由于電機本身的摩擦等，也可能被施加輕微的電機負載轉矩，因此，即使是電機最大轉速時，電流也不會變為零，而是在實線的框內。如果是在理想狀態下，電機負載轉矩能夠變為零的話，則會呈現虛線的特性。

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

原文標題：R課堂 | 有刷直流電機的轉矩負載、轉速、電機電流之間的關系

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審核編輯：湯梓紅