Jak torque, rychlost a výkon ovlivňují elektrický motor?
1. Základní definice točivého momentu, otáček a výkonu
Než se bude diskutovat o vztahu mezi točivým momentem, otáčkami a výkonem elektrického motoru, je třeba upřesnit základní definice těchto tří pojmů:
Točivý moment (Torque): Točivý moment je síla, která způsobuje rotaci objektu, a je měřítkem množství rotační síly, kterou elektrický motor může poskytnout. V fyzice je točivý moment roven součinu síly a ramena páky, s mezinárodní jednotkou newton metr (N·m).
Otáčky: Otáčky označují, jak rychle se motor otáčí, obvykle se měří v otáčkách za minutu (ot/min).
Výkon: Výkon je množství práce provedené v jednotce času a vyjadřuje schopnost elektrického motoru provádět práci. Měří se v wattech (W) nebo kilowattech (KW). Výkon je roven součinu točivého momentu a úhlové rychlosti.
2. Vztah mezi točivým momentem, otáčkami a výkonem
Mezi točivým momentem, otáčkami a výkonem existuje těsný vztah, který se projevuje takto:
Vztah mezi výkonem, točivým momentem a otáčkami: Výkon je roven součinu točivého momentu a úhlové rychlosti. Při dané rychlosti platí, že čím větší je výkon, tím větší je i točivý moment. Naopak, když je výkon konstantní, čím vyšší jsou otáčky, tím menší je točivý moment.
Řízení konstantního točivého momentu vs. řízení konstantního výkonu: Při nominální rychlosti motor funguje převážně s řízením konstantního točivého momentu, což znamená, že točivý moment vygenerovaný motorem není ovlivněn rychlostí a je spojen pouze s nákladem. Nad nominální rychlostí motoru funguje motor s řízením konstantního výkonu, kde s rostoucími otáčkami klesá točivý moment.
Dynamické vztahy mezi výkonem, otáčkami a točivým momentem: Pro elektrické motory stejné výšky středu odpovídají vysokovýkonné, vysokorychlostní generátory relativně většímu výkonu, zatímco nízkorychlostní, vysokotočivé motory odpovídají menšímu výkonu. Pro motory stejného výkonu je točivý moment nepřímo úměrný otáčkám, tj. čím větší jsou otáčky motoru, tím menší je odpovídající točivý moment a naopak, když jsou otáčky motoru nižší.
3. Faktory ovlivňující točivý moment, otáčky a výkon motoru
Kromě základních vztahů zmíněných výše mohou točivý moment, otáčky a výkon elektrického motoru být ovlivněny mnoha faktory, včetně:
Napětí a frekvence napájecí sítě: Rychlost a točivý moment elektrického motoru jsou spojeny s napětím a frekvencí napájecí sítě. V rámci nominálního napětí a frekvence jsou rychlost a točivý moment motoru stabilní. Když se napětí a frekvence mění, mění se také rychlost a točivý moment motoru.
Model a specifikace motoru: Motory s různými modely a specifikacemi mají různé charakteristiky rychlosti a točivého momentu.
Podmínky zatěžování: Podmínky zatěžování jsou jedním z důležitých faktorů ovlivňujících rychlost a točivý moment elektrického motoru. Čím větší je zatěžování, tím větší je točivý moment poskytovaný motorem a tím pomalejší jsou otáčky. Naopak, čím menší je zatěžování, tím menší je točivý moment poskytovaný motorem a tím rychlejší jsou otáčky.
Stupeň opotřebení a stáří: Stupeň opotřebení a stáří motoru ovlivňuje rychlost a točivý moment motoru. Čím vyšší je stupeň opotřebení a stáří motoru, tím nižší jsou jeho rychlost a točivý moment.
Teplota a vlhkost prostředí: Teplota a vlhkost prostředí také mají určitý vliv na rychlost a točivý moment elektrických motorů. Čím vyšší je teplota prostředí, tím nižší jsou rychlost a točivý moment elektrického motoru; čím vyšší je vlhkost prostředí, tím může být ovlivněna izolační vlastnost elektrického motoru, což ovlivňuje výkon motoru.
Metody řízení a výkonnost regulátoru: Rychlost a točivý moment motoru jsou ovlivněny metodami řízení a výkonností regulátoru. Různé metody řízení a regulátory mají různý vliv na rychlost a točivý moment motoru.
Závěr
Existuje složitý vzájemný vztah mezi točivým momentem, otáčkami a výkonem elektrického motoru, který společně určuje výkon a aplikativní efekt motoru. V praxi je třeba tyto faktory komplexně zohlednit, vybrat nejvhodnější elektrický motor a schéma řízení, aby byl dosažen nejlepší aplikativní efekt.
