一、堵转力矩
定义:指电机在额定电压和频率下,转子被卡住无法旋转时,定子绕组能够长时间承受的最大力矩。此时电机因无旋转,无反电动势,电流全部为励磁电流,导致电机发热严重,长时间堵转会使电机绕组因过热而损坏,所以堵转力矩对应的电流不能持续太久。
应用场景:在需要电机在低速甚至静止状态下输出较大转矩的场合,如工业机器人关节处,机器人在姿态调整或负重静止时,关节电机需输出堵转力矩保持稳定;数控机床在低速切削加工时,电机以堵转力矩驱动刀具,确保加工精度。
二、峰值力矩
定义:指电机在不损坏的前提下,短时间内能输出的最大力矩。达到峰值力矩时,电机功率达到极限,转矩与功率、转速的关系为。
峰值力矩体现了电机的瞬间“爆发力”,但通常只能持续几秒到几十秒,否则电机绕组会因长时间过流而过热损坏。
应用场景:当电机需要在短时间内快速启动或克服较大负载时,峰值力矩显得尤为重要,例如电动汽车在起步或加速时,电机需瞬间输出峰值力矩,使车辆迅速获得足够动力;在一些自动化设备中,如机械臂快速摆动或传送带启动瞬间,电机依靠峰值力矩来实现快速响应和高效运行。
三、二者在应用中的区别
发热与温升:堵转时电机发热主要为铜损,且三相发热不均,最差情况下单相发热可达正常交流运行时的2 倍;峰值力矩时电机虽也发热,但相对较为均衡,且通常峰值力矩持续时间短,电机有足够时间散热。
电机性能要求:需要堵转力矩的场合,更关注电机的低速性能和过载能力;而峰值力矩则主要用于衡量电机的瞬时动力性能,对电机的响应速度和加速能力要求较高。
控制策略:堵转力矩工况下,控制系统需限制电流,防止电机过热;峰值力矩时,控制系统要优化电流矢量控制,使电机短时间内输出最大转矩,同时保障电机安全。
为保护电机,避免因堵转或过载造成损坏,可采取以下措施:一是优化电机散热系统,如增加风扇、散热片或采用水冷;二是提升电机绝缘等级,增强耐热性能;三是安装过流保护装置,实时监测电流,超过额定值自动切断电源;四是优化控制算法,检测到堵转或过载时,快速调整控制策略,限制电流输出,保护电机绕组。