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2022-12-26 20:101. 同步直线电机推力与法向力
1kW=1000Nm.问题是要把你的机械功转化成电能，是有一定的机械损耗的。这么小的装置，大约需要最少再增加20-30%的力吧：即需要1250-1330Nm的功。
1kw电机的扭力的计算
1、1kw电机的扭矩（N·m）= 电机额定功率（W）/(2 * π * 转速/60)。
2、由上面可以看出，电机功率一定时，转速低可以获得较大的扭矩。
3、交流电的频率为50Hz，合成磁场的同步转速为50r/s，即3000r/min，如果电动机不止一对磁极，进一步分析还可以得到同步转速。
4、4极同步转速是1500r/min，6极同步转速是1000r/min，8极同步转速是750r/min，10极同步转速是600r/min。
5、异步电动机转速=（60*频率/ 极对数）×转差率。
2. 直线电机法向力计算
在直线感应电动机初级的多相绕组中通入多相电流后,产生的气隙基波磁场是沿直线移动的,称为行波磁场。
当绕组电流交变一次,气隙磁场在空间移过一对极。
行波磁场切割次级导条,在导条中产生感应电动势和电流,导条电流和气隙磁场相互作用,产生切向电磁力,次级因此而沿行波磁场运动的方向移动。
直线感应电动机的速度与电机极距及电源频率成正比,改变极距或电源频率即可改变直线感应电动机运动的速度。
改变直线电机初级绕组的通电相序,即可改变次级的运动方向。
3. 直线电机 推力
直线电机推力是直线电机的主要指标参数，一般为分为持续推力和峰值推力，峰值推力即最大推力，最大推力由移动负载质量和最大加速度大小决定。
直线电机推力计算公式如下：
推力=总质量*加速度+摩擦力+外界应力
直线电机持续推力的计算公式如下：
持续推力=RMSForce
影响持续推力的因素有：加速度力、匀速段力、减速度力、停滞力、加速时间、匀速时间 、减速时间、停滞时间，电机的峰值推力，取决于电机电磁结构的安全极限能力。
根据最大推力和持续推力选择一个电机，客户应该将安全系数设为20-30%以便将摩擦力和外界应力抵消为0。
直线电机的一般推力，在2340N左右的范围之内，对于一般的生产，是足够的了，不过，由于一些特殊的行业，需要更加大的动力能源，对于推力的要求就更加的大了，同茂直线电机峰值推力可达到5000N左右的范围内，符合各种生产需求
4. 异步直线电机推力计算公式
三相异步电动机转速公式为： n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率 f 、电动机的极对数 p 及转差率 s 均可太到改变转速的目的。从调速的本质来看， 不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、转波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。 改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机， 改变定子电压、 频率的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看， 有高效调速方法与低效调速方法两种： 高效调速指时转差率不变， 因此无转差损耗， 如多速电动机、 变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等） 。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法， 能量就损耗在转子回路中； 电磁离合器的调速方法， 能量损耗在离合器线圈中； 液力偶合器调速， 能量损耗在液力偶合器的油中。 一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械， 如金属切削机床、 升降机、起重设备、风机、水泵等。二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率， 从而改变其同步转速的调速方法。 变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器， 变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差， 达到调速的目的。 大部分转差功率被串入的附加电势所吸收， 再利用产生附加的装置， 把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。 根据转差功率吸收利用方式， 串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速 70％－ 90％的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻， 使电动机的转差率加大， 电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单， 控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。五、定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时， 可以得到一组不同的机械特性曲线， 从而获得不同转速。 由于电动机的转矩与电压平方成正比， 因此最大转矩下降很多， 其调速范围较小， 使一般笼型电动机难以应用。 为了扩大调速范围， 调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机， 如专供调压调速用的力矩电动机， 或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。 为了扩大稳定运行范围， 当调速在 2：1 以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制；调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。调压调速一般适用于 100KW 以下的生产机械。六、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、 电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器） 三部分组成。直流励磁电源功率较小， 通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成， 改变晶闸管的导通角， 可以改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、 磁极和励磁绕组三部分组成。 电枢和后者没有机械联系， 都能自由转动。 电枢与电动机转子同轴联接称主动部分， 由电动机带动； 磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。 当电枢与磁极均为静止时， 如励磁绕组通以直流， 则沿气隙圆周表面将形成若干对 N、S 极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动， 因而使电枢感应产生涡流， 此涡流与磁通相互作用产生转矩， 带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速 N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点：装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；调速平滑、无级调速；对电网无谐影响；速度失大、效率低。本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。七、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置， 一般由泵轮和涡轮组成， 它们统称工作轮， 放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体， 当泵轮在原动机带动下旋转时， 处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。 液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。 在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为：功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；尺寸小，能容大；控制调节方便，容易实现自动控制。 本方法适用于风机、水泵的调速。
5. 直线电机持续推力
直线电机的推力是直线电机的主要指标参数，一般为分为额定推力和最大推力，如同伺服电机的额定力矩和最大转矩，是选择直线电机型号的主要参数
6. 同步直线电机推力与法向力的区别
铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆（如蓄电池车、城市电车、地下铁道电动车辆）上用于牵引的电机 。
牵引电机包括牵引电动机、牵引发电机、辅助电机等。 牵引电动机 在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。 牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔 时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牵引电 动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强 度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。 牵引电动机有两种悬挂方式。一种是牵引电动机和动轮轴连接的悬挂方式，称为抱轴式悬挂或半悬挂。采用这种悬挂方式时，动轮通过轨 缝和道岔所产生的冲击振动会直接传给牵引电动机。抱轴式悬挂适用于结构速度低于120公里/小时的机车车辆。另一种是架承式悬挂(或称全悬 挂)。采用这种悬挂方式时牵引电动机固定悬挂在转向架构架上，在牵引电动机轴端和小、大齿轮之间加入各种弹性连接元件，以减小冲击振动 的影响。架承式悬挂适用于结构速度高于120公里/小时的机车车辆。 在用牵引变压器降压经硅整流器或大功率晶闸管整流后供电给直流串励牵引电动机时，加在牵引电动机上的电压为脉动电压，因此这种牵 引电动机称为脉流牵引电动机。大功率脉流牵引电动机的“换向”条件更加困难。此外，电动机内部还有一些附加损耗，从而引起电动机温升 ，因此，脉流牵引电动机在设计和结构上还要采取一定的特殊措施，以解决“换向”和温升两个突出的问题。 牵引发电机 专用于电力传动内燃机车，以供给牵引电动机电力的发电机，又称主发电机。牵引发电机有直流和交流两种。直流牵引发电 机直接向直流牵引电动机供电。交流牵引发电机发出的三相交流电经硅整流器整流后再向直流牵引电动机供电。交流整流电路是三相的，整流 电压虽然有脉动，但脉动量比较小，因此牵引电动机还被认为是一般的直流电动机。 辅助电机 电力机车上的辅助电机可用直流电动机，也可用三相交流异步电动机。用直流电动机作为辅助电机时，须由专用的硅整流器供 电。用三相交流异步辅助电动机时，须由静止变相、变频装置或专用的旋转电机供给三相电源。这种专用的旋转电机称为劈相机，可以把单相 交流电变为三相交流电。 发展趋向 为了解决直流和脉流牵引电动机的“转向”问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引电动机和三相交流异步变频牵引电 动机，并在试验以直线异步电动机为动力的磁悬浮高速车辆。晶闸管无换向器式牵引电动机是由一台同步电动机和一组晶闸管逆变器组成，用 晶闸管和转子位置检测器来代替直流牵引电动机的换向器和炭刷结构。这种电动机具有直流电机的优点而没有困难的“换向”问题。但晶闸管 及其控制系统相当复杂，所以电子元件直接影响电动机的运行可靠性。三相交流异步变频牵引电动机结构简单，工作可靠，成本低廉，是比较 理想的牵引电动机。但由于需用变频调速，它的发展和应用一度受到限制。60年代，大功率晶闸管变频装置的发展使异步电动机能够实现变频 调速。现在各国已有较多机车和动车采用三相交流异步变频牵引电动机。联邦德国和日本在试验的磁悬浮高速车辆上采用直线异步电动机。它的初级绕组敷设在地面导轨上，由地面的变频电源供电以产生行波磁场，调节供电电源频率就可改变磁悬浮高速车辆的速度。次级绕组就是反应板，装在车辆的构架上。初级行波磁场和次级感应电流的相互作用，不仅产生使车辆前进的推力，而且还产生磁拉力以悬浮车辆，并在制动工况时起着动力制动的作用。7. 直线电机持续推力计算
电机功率P=W/t=F*v，电机功率等于推力乘以电机转动的瞬时速度。
电机功率是衡量电机能力的一个重要物理量，是购买电机要特别关注的一个参数。
电机是将电能转化为机械能的一种机器，所以功率是电机驱动能力的一种重要物理量（参数），是设计者和购买者都要重视的一个重要物理量。
8. 同步力矩电机
电机中产生的同步力矩无法使转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。
主要原因及解决方法：可使步进电机产生的电磁转矩增大，为此可在额定电流范围内适当加大驱动电流；在高频范围转矩不足时，适当提高驱动电路的驱动电压；改用转矩大的步进电动机等，也可使步进电机需要克服的转矩减小，为此可适当降低电机运行频率，以便提高电机的输出转矩。
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