如何正确选择合适的电机功率和扭矩

Question

现有一机构传动，见图，物体重量大约为2000kg利用滚轮(钢件)在自制导轨(钢件)上作水平直线运动，需要移动行程4350mm，匀速15秒完成行程，目前减速机初步定为涡轮蜗杆式，速比为1:15。 请各位高手，专家帮忙分析下如何选择合适的电机功率和合适的扭矩（我所需的扭矩不是电机的额定扭矩,是移动物体作水平直线运动产生的扭矩，方便选择合适的减速机）要详细计算过程，谢谢

Answer 1

电机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点：
①如果电机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电机长期过载．使其绝缘因发热而损坏．甚至电机被烧毁。
②如果电机功率选得过大．就会出现“大马拉小车”现象．其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。
要正确选择电机的功率，必须经过以下计算或比较：
P=F*V/1000(P=计算功率KW，F=所需拉力N，工作机线速度M/S)
对于恒定负载连续工作方式，可按下式计算所需电机的功率：
P1(kw)：P=P/n1n2
式中n1为生产机械的效率；n2为电动机的效率，即传动效率。
按上式求出的功率P1，不一定与产品功率相同。因此．所选电机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。
此外．最常用的是类比法来选择电动机的功率。所谓类比法。就是与类似生产机械所用电机的功率进行对比。
具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电机，然后选用相近功率的电机进行试车。试车的目的是验证所选电机与生产机械是否匹配。
验证的方法是：使电机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电动机的工作电流，将测得的电流与该电机铭牌上标出的额定电流进行对比。如果电机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大．则表明所选电动机的功率合适。如果电机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则表明电机的功率选得过大，应调换功率较小的电机。如果测得的电机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上．则表明电机的功率选得过小，应调换功率较大的电机。
实际上应该是考虑扭矩（转矩），电机功率和转矩是有计算公式的。
即T=9550P/n
式中：
P—功率，kW；
n—电机的额定转速，r/min；
T—转矩，Nm。
电机的输出转矩一定要大于工作机械所需要的转矩，一般需要一个安全系数。

Answer 2

摩擦力：F=uN=mgu=2000*9.8*0.05=980N
轮子阻力矩：T=Fr=980*0.0325=31.85Nm
轮子你没有说直径，我按照图上的直径65毫米计算。
电机扭矩：31.85/（15*0.3）=7Nm
电机功率：P=1420*7/9549=1.04KW
考虑安全系数，可以选择1.2-1.5千瓦的，蜗轮蜗杆减速比15。要是用齿轮减速机，可以减小电机功率。另外，你的轮子中间是有轴承的吧？要是没有，需要加大功率。

追问

1、电机扭矩：31.85/（15*0.3）=7Nm当中（15*0.3）是两个什么参数,时间和速度?
2、电机功率：P=1420*7/9549=1.04KW当中1420是什么参数,是电机转速吗？
电机功率可以用P=F（所需牵引力)*V(物体运动速度)这个公式计算吗?
请大侠耐心解答,谢谢!

追答

1、15是减速比，0.3是蜗轮蜗杆减速机效率。
2、1420是按照15秒运行4350，轮子直径65，减速比15计算出的电机必须达到的转速
可以用P=Fv=980*（4.35/15）=284.2瓦 这个是减速机输出功率
蜗轮蜗杆效率0.3，则电机需要284.2/0.3=947瓦
另外上面的1420计算错误，应该是（4350/（15*3.14159*65））*60*15=1278.14
上面的7Nm是约数，真实的数据是7.077777
P=1278.14*7.08/9549=0.94736千瓦=947瓦
计算答案是一样的！！还是建议用1.2-1.5千瓦，最主要是看电机，额定转速最好是1400-1500rpm，额定扭矩大于8Nm。

追问

我选用的是普通的三相异步电机,不是伺服电机,算法师一样的吗?

追答

和电机种类无关。