微型直流电机速度扭矩计算

微型直流电机扭矩如何计算？我们经常看到微型直流电机的曲线图，这就是通过计算出来的速度曲线，通过绘制微型直流电机的转速、电枢电流、机械输出功率和效率以及直流电机转矩的函数关系图来生成转矩速度曲线。下面我们将通过一系列的原始数据来测量直流电机转矩速度曲线的构造。

假设：有一个额定电压为9V的微型直流电机，可通过以下步骤生成直流电机的转矩速度曲线

一、测量基本参数

用9V的电流，使微型直流电机空载运行，并使用非接触式转速表测转速。在空载条件下测微型直流电机的电流可用电流探针（它不会增加与正在运行的电动机串联的电阻）。使用可调节扭矩负载将直流电机扭矩聚在增加到刚好发生失速的状态，在失速状态下，测制动器的扭矩和直流电机的电流。

为便于研究联轴器不给直流电机增加任何负载并且来自制动器的负载不包括未知的摩擦分量，此刻测量直流电机的终端电阻，通过接触直流电机段子来测量电阻，然后旋转电机轴并进行另一次测量（进行至少三个测量），确保不在换向器上的最小接触点测量。

这里我们已经测量了

n₀=空载速度

I₀=空载电流

M_H=失速转矩

R=终端电阻

二、绘制图表

1、电流、扭矩和速度

准备一个图表，水平轴上有微型直流转矩，左侧垂直轴上有电动机速度，右侧垂直轴上有电动机电流。根据基本参数的测量结果缩放轴。在图形的左原点（零转矩和零电流）到右垂直轴上的失速电流（失速转矩和失速电流）画一条直线。该线表示电动机电流与电动机转矩的关系图。该直线的斜率是电动机电流与电动机转矩之间关系的比例常数（以每单位转矩的电流单位）。该斜率的倒数是电动机的转矩常数（以每单位电流的转矩为单位）。有关结果曲线，见曲线图。

假设直流电机内部没有摩擦，实际上直流电机摩擦转矩是使用电动机的转矩常数和测得的空载电流确定的然后，扭矩与速度线和扭矩与电流线不在左垂直轴处开始，而是在水平轴上的偏移处开始，该偏移量等于计算出的摩擦扭矩。

2、绘制功率、扭矩和效率

在大多数情况下，添加了两个附加的垂直轴，以绘制功率和效率作为转矩的函数。左第二垂直轴通常用于效率，右第二垂直轴用于功率。为了简化该研究，将在与速度对转矩以及电流对转矩的曲线图分开的第二个曲线上绘制效率对转矩以及功率对转矩的曲线。

构造一个表格，从空载到失速转矩的各个点上的电动机机械功率。由于机械功率输出只是扭矩和速度乘以校正系数的乘积（可查看微型电机机械功率计算公式方法），因此可以使用先前绘制的速度与扭矩的关系线来计算功率。直流电机的计算示例表如表所示。然后绘制每个计算点。所得曲线为抛物线，如曲线图所示。最大机械功率出现在失速转矩的一半左右。此时的速度约为空载速度的一半。

构造一张从空载到失速转矩各个点的电动机效率表。给出了施加到电动机上的电压，并绘制了各种转矩水平下的电流。电机电流和施加电压的乘积就是输入到电机的功率。在选择进行计算的每个点上，电动机的效率是机械功率输出除以电功率输入。再次在表中显示了直流电机的样本表，在曲线图中显示了样本曲线。最大效率出现在电动机失速转矩的10％处。

样本表

扭力	速度	电流	功率	效率
（oz-in）	（rpm）	（A）	（w）	（％）
0.025	11,247.65	0.024	0.208	0.1
0.05	10,786.30	0.048	0.399	71.87
0.075	10,324.85	0.072	0.573	75.27
0.1	9,863.60	0.096	0.73	74.99
0.125	9,402.25	0.12	0.87	73.25
0.15	8,940.90	0.144	0.992	70.78
0.175	8,479.55	0.168	1.098	67.89
0.2	8,018.20	0.192	1.187	64.73
0.225	7,556.85	0.217	1.258	61.4
0.25	7,095.50	0.241	1.313	57.95
0.275	6,634.15	0.265	1.35	54.41
0.3	6,172.80	0.289	1.37	50.8
0.325	5,711.45	0.313	1.374	47.14
0.325	5,711.45	0.337	1.36	43.44
0.35	5,250.10	0.337	1.36	43.44
0.375	4,788.75	0.361	1.329	39.71
0.4	4,327.40	0.385	1.281	35.95
0.425	3,866.05	0.409	1.216	32.17
0.45	3,404.70	0.433	1.134	28.37
0.475	2,943.35	0.457	1.035	24.56
0.5	2,482	0.481	0.918	20.74
0.525	2020.65	0.505	0.785	16.9
0.55	1,559.30	0.529	0.635	13.05
0.575	1,097.95	0.577	0.283	5.34
0.6	636.6	0.577	0.283	5.34
0.625	175.25	0.602	0.081	1.47