브러시리스 모터의 토크 및 속도와 전류 및 전압은 어떤 관련이 있습니까?

전기 자동차는 배터리와 모터에 따라 다른 성능을 가지고 있지만 전기 및 기계 장치가 어떻게 관련되어 있는지 명확하지 않습니다.

아무도 도와 줄 수 있습니까?

100V 모터가 50V 모터보다 더 나은 경사면에서 상승합니까?

모터의 전기적 특성과 기계적 성능 간의 관계는 다음과 같이 계산할 수 있습니다 (참고 : 이상적인 브러시 DC 모터에 대한 분석이지만 일부는 비 이상적인 브러시리스 DC 모터에 여전히 적용되어야 함).

DC 모터는 저항과 전압 역기전력 소스가있는 회로로 추정 할 수 있습니다. 저항은 모터 권선의 고유 저항을 모델링합니다. back-emf는 자기장에서 움직이는 전류에 의해 생성 된 전압을 모델링합니다 (기본적으로 DC 전기 모터는 발전기로 기능 할 수 있음). 인덕터를 직렬로 추가하여 모터의 고유 인덕턴스를 모델링하는 것도 가능하지만, 대부분 이것을 무시하고 모터가 전기적으로 거의 정상 상태에 있거나 모터의 시간 응답이 시간 응답에 의해 좌우된다고 가정했습니다 전기 시스템의 시간 응답 대신 기계 시스템의 일반적으로 사실이지만 반드시 그런 것은 아닙니다.

발전기는 모터 속도에 비례하여 역기전력을 생성합니다.

$$V_{emf} = k_i * \omega$$

어디에:

ω = rad / s

$$k_i = \text{a constant.}$$ $$\omega = \text{the motor speed in}\ \text{rad}/\text{s}$$

이상적으로 스톨 속도에는 역기전력이없고 무부하 속도에서는 역기전력이 구동원 전압과 동일합니다.

그런 다음 모터를 통해 흐르는 전류를 계산할 수 있습니다.

V S = 소스 전압 R =

$$I = (V_S - V_{emf}) / R = (V_S - k_i * \omega) / R$$ $$V_S = \text{source voltage}$$ $$R = \text{motor electrical resistance}$$

이제 모터의 기계적 측면을 고려해 봅시다. 모터에 의해 생성 된 토크는 모터를 통해 흐르는 전류량에 비례합니다.

$$\tau = k_t * I$$

τ =

$$k_t = \text{a constant}$$ $$\tau = \text{torque}$$

위의 전기 모델을 사용하면 스톨 속도에서 모터에 흐르는 최대 전류와 최대 토크가 있는지 확인할 수 있습니다. 또한 무부하 속도에서 모터에는 토크 및 전류가 흐르지 않습니다.

모터는 언제 가장 많은 전력을 생산합니까? 전력은 다음 두 가지 방법 중 하나로 계산할 수 있습니다.

전력 :

$$P_e = V_S * I$$

기계적 동력 :

$$P_m = \tau * \omega$$

이를 도표로 작성하면 이상적인 DC 모터의 경우 최대 전력이 무부하 속도의 절반임을 알 수 있습니다.

따라서 모든 고려 사항, 모터 전압은 어떻게 쌓입니까?

동일한 모터의 경우 전압을 두 배로 적용하면 무부하 속도가 두 배가되고 토크가 두 배가되고 전력이 4 배가됩니다. 이것은 물론 DC 모터가 타지 않고이 단순한 모터 모델을 위반하는 상태에 도달한다고 가정합니다.

그러나 서로 다른 모터 간에는 정격 전압 만 기준으로 두 모터가 서로 어떻게 비교되는지 알 수 없습니다. 그렇다면 두 개의 다른 모터를 어떻게 비교해야합니까?

이상적으로는 정격 전압과 스톨 전류를 알고 전자 장치를 적절히 설계하고 무부하 속도와 스톨 토크를 알고 모터의 기계적 성능을 계산할 수 있어야합니다. 모터의 현재 정격을보고 싶을 수도 있습니다 (너무 오래 정지하면 일부 모터가 손상 될 수 있습니다!). 이 분석은 또한 모터의 효율 측면을 약간 무시합니다. 완벽하게 효율적인 모터의 경우 또는 오히려 P e = P m 입니다. 이로 인해 두 방정식을 사용한 전력 계산이 동일 해집니다 (즉, 전력은 기계적 전력과 같습니다). 그러나 실제 모터는 완벽하게 효율적이지 않습니다. 일부는 가깝고 일부는 그렇지 않습니다.$k_i = k_t$$P_e = P_m$

추신 내 계산에서 모터 속도를 $\text{rad}/\text{s}$Hz$\text{rev}/\text{s}$$2\pi$

전기 자동차를 사용하고 연구 한 4 년 후, 나는 "그레이드 성"(특정 등급의 경사를 올릴 수있는 능력)이 모터 토크에 의존하고 토크는 전류에 의존한다는 것을 알아 냈습니다.

전압은 모터가 얼마나 빨리 작동 할 수 있는지 "조절"합니다. 모터가 도달 할 수있는 최대 속도는 모터가 배터리에서받는 전압과 동일한 전압 ( "카운터-기전력")을 생성하는 속도입니다. 단순화를위한 전력 손실 및 마찰).

전압이인가 될 때 모터가 견딜 수있는 전류의 양은 코일 내부 저항 (저항이 높을수록 열이 생성 될 때까지, 와이어까지) 코일 와이어의 두께 (두께 = 높은 전류 = 높은 토크)에 따라 달라집니다 용해).

1000W 모터를 고려할 때 :

• 100V / 10A를 제공하면 고속에 도달 할 수 있지만 많은 경사를 올릴 수는 없습니다.

• 10V / 100A를 제공하면 매우 느리게 움직일 수 있지만 모터가 100A를 견딜 수 있다고 가정하면 고급 슬로프를 올라갈 수 있습니다.

모터가 허용 할 수있는 최대 전류는 "정격 전류"라고하며, 이는 모터 "스톨 전류"보다 낮습니다. 즉, 전압이인가되고 모터가 정지 된 상태에서 모터 와이어에 흐르는 전류입니다. 모터는 자체 스톨 전류를 견딜 수 없어 곧 와이어가 녹습니다. 이것이 전자 장치가 최대 전류를 정격 전류 값으로 제한하는 이유입니다.

모든 모터에서 기본 원리는 매우 간단합니다.

• 회전 속도는 적용된 전압에 비례합니다
• 토크는 당기는 전류에 비례합니다

100 볼트 모터는 최대 100 볼트를 사용할 수있는 모터이고, 50 볼트 모터는 최대 50 볼트입니다. 100 볼트 모터는 더 많은 볼트를 사용할 수 있으므로 다른 모든 것이 같으면 더 높은 최대 속도를 줄 수 있습니다.

그러나 전압의 차이는 토크에 영향을 미치지 않습니다. 언덕을 오르기 위해 더 많은 토크를 얻으려면 모터에 더 많은 전류를 공급해야합니다. 더 많은 전류를 소비 할 수있는 모터 (및 더 많은 전류를 공급할 수있는 배터리 및 모터 컨트롤러)는 언덕 위로 올라갈 수 있도록 더 많은 토크를 제공합니다.

전동기는 동일한 속도와 토크 아웃을 위해 상당히 넓은 범위의 전압과 전류에 걸쳐 설계 될 수 있습니다. 두 모터의 의도 된 작동 전압을 비교하는 것만으로는 해당 모터가 궁극적으로 무엇을 할 수 있는지에 대해 많은 것을 알 수 없습니다. 고출력 용으로 설계된 모터는 더 높은 전압에서 작동하는 경향이 있지만 대부분 전류가 합리적인 한계 내에있을 수 있습니다.

특정 작업에 대한 두 모터를 비교하려면 출력 매개 변수를 봐야합니다. 이들은 토크, 속도 범위 및 동력입니다.

모터의 기계적 성능은 물론 공칭 전압 일 필요는 없지만 주로 물리적 구조에 달려 있습니다. 고출력 모터는 더 높은 전압에서 작동하지만 많은 것을 알려주지는 않습니다.

구체적인 내용은 자세히 설명하지 않지만 모터 매개 변수를 살펴보고 싶을 때 사용하는 것이 좋습니다. 긴 모터는 더 높은 rpm을 달성하고 넓은 모터는 더 많은 토크를 전달할 수 있습니다. 넓은 모터에는 넓은 로터가 있으므로 내부 자기장의 힘이 더 큰 토크를 생성합니다.

따라서 길이가 동일한 두 개의 모터가 있지만 그 중 하나가 더 넓은 경우 더 큰 모터가 더 높은 토크를 생성 할 수 있습니다.

매우 기본적인 용어로 (helloworld의 답변에는 과학에 대한 내용이 포함되어 있습니다) :

전력은 전압 * 전류 (P = IV)입니다. 1000 와트 / 1kW와 같은 주어진 전력에 대해 동일한 공칭 전력에 100A를 사용하는 10V 모터 또는 10A를 사용하는 100V 모터를 설계 할 수 있습니다 .

10 V * 100 A = 1000 watts
100 V * 10 A = 1000 watts

다음으로 고려해야 할 사항은 다양한 효율이 어떻게 쌓이는가입니다. 파워 트레인의 각 부분마다 가격 대비 최고의 효율성을 제공하는 각 부분을 구성하는 최적의 방법이 있습니다. 예를 들어, 10V 옵션을 선택한 경우 100A를 처리하려면 많은 대형 전선 (또는 버스 바)이 필요하지만 10A는 매우 마른 작은 전선 아래로 행복하게 흐릅니다.

그러나 10V보다 100V에서 작동하는 제어 장치 / 충전기를 만드는 것이 어려울 수 있습니다 (손가락을 꽂을 때 고전압이 들리지 않으면 일반 사용자에게는 더 안전합니다).

따라서 시스템이 쌓이는 방식을 해결하기 위해 저글링 조치를 취해야합니다. 전력을 투입 할 때마다 유용한 에너지를 얼마나 많이 얻을 수 있습니까?

그것은 큰 게으른 V8 과 비명을 지르는 터보 모터 의 차이와 약간 같으며 둘 다 동일한 전력을 만들 수 있지만 각각은 문제에 대한 매우 다른 대답입니다.

전압과 전류는 일 을 수행하는 능력 인 전력의 필수 구성 요소입니다 . 방적 기계를 사용하여 작업하려면 회전 작용력- 토크가 필요 합니다. 작업이 진행되는 속도 (시간 소개) 및 측정은 전력이됩니다. 더 많은 전력-전류 또는 전압 또는 둘 다를 증가시킵니다.

전력 정격과 정격 전압 만 생각하면됩니다. 적용하는 전압이 높으면 (전압 범위 내에 있어야 함) 고정 된 전압에 대한 속도-토크 곡선에서 실제로 찾을 수있는 전류와 토크가 줄어 듭니다.

전압은 속도에 비례하고 토크는 전류에 비례합니다. 그것이 취할 수있는 최대 전류는 정격 전류이며 해당 토크는 속도 토크 곡선 (전압에서 속도 (rpm = k * v)을 알 때 k는 모터의 속도 상수 임)에서 알 수 있습니다.