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转动惯量和转矩

日期:2019-09-17 07:11
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摘要:
转动惯量和转矩
转矩都一样,为什么要分成超小惯量,小惯量,中惯量,大惯量?
惯量直接关系到伺服的加减速性能,小惯量的系统,启动,加速,制动的性能好,反应快。电机的惯量要跟负载的惯量匹配,通常负载的惯量不要大于电机惯量的5倍,*大不要超过10倍。
“小惯量的系统,启动,加速,制动的性能好,反应快”是因为本身电机转子惯量小,小惯量可以带动的负载惯量的倍数有的可以达到20倍甚至30倍的转子惯量,具体选型都有参数限制,同功率的小惯量的电机额定输出转矩会比中惯量、大惯量要小很多,那为什么它的反应还会快呢?因为它总拖动的惯量(=电机转子惯量+负载惯量)比中惯量、大惯量也同样小的多,力=质量*加速度,惯量正比于质量。为什么额定转速还会高呢?额定功率(W=额定转速(转/分钟)*额定转矩(Nm*2π/60。小惯量的额定转矩低,所以额定转速高。至于小惯量反应快的前提就是它必须拖带惯量和它匹配的惯量也很小的负载,惯量大了它就拖动不动了。如果同功率的大小惯量两种伺服电机拖动负载后总的惯量(转子惯量+负载惯量)完全一样,并且两套系统都在大惯量额定转速范围内工作(譬如1500/分钟或1000/分钟)时,小惯量的反应快的特点就不存在了。。。当然这样用大惯量伺服未免有点大马拉小车。为什么小惯量的伺服电机无法做的功率很大呢,是因为功率大了以后转矩要求加大,转子的机械结构无法继续保持转子惯量小的特点了,所以功率大的伺服都是转子惯量大的了。

电机选型时,主要依据就是工作转速下的转矩要求。还有一点就是负载惯量要满足伺服手册中的N倍于电机转子惯量的要求。举个例子说明大小惯量,大惯量好比是个胖子,小惯量呢就好比个瘦子,那么功率呢就是两人力气和运动速度的乘积一样,胖子呢力气比瘦子大,但速度慢。空载呢就是两个人都空着手,满负载呢就是两个人都在持久大力气输出的临界点,满载时胖子拿的东西由于力气大所以比瘦子拿的多,所以呢空载或满载时瘦子的动作都比胖子快。那么如果使两个人拿东西后总体重一般重在运动呢,随着总重量的不断加大,瘦子会比胖子速度越差越多,即使只是两个人拿的东西重量相等,如果拿的东西重量加重到一定地步,瘦子速度也同样会落后于胖子。
对旋转运动的物体来说,转矩和惯量的关系正如直线运动物体的受力和质量的关系。