모터 시동 토크
시동시 DC 모터 시동 (스톨) 토크, 실속 전류, 무부하 속도 및 피크 전력을 계산합니다.
공식
작동 방식
이 계산기는 모터 구동 부하를 정지 상태에서 작동 속도까지 가속하는 데 필요한 시동 토크를 결정합니다.기계 엔지니어, 컨베이어 설계자 및 산업 자동화 전문가는 이를 사용하여 정적 마찰을 극복하고 지정된 시간 내에 부하를 가속화하는 모터를 선택합니다.시동 토크를 소형화하면 모터가 정지되고, 크기가 커지면 자본 비용과 에너지가 낭비됩니다.
NEMA MG-1-12.38에 따르면 시동 토크는 브레이크어웨이 토크 (정적 마찰) 와 가속 토크의 합계 (T_Start ≥ T_Breakaway + T_accel) 를 초과해야 합니다.가속 성분은 뉴턴의 두 번째 회전 법칙인 T_액셀 = J_Total × α를 따릅니다. 여기서 J_총계는 총 반사 관성 (kg·m²) 이고 α는 각가속도 (rad/s²) 입니다.마찰학 핸드북에 따르면 브레이크 어웨이 마찰은 일반적으로 주행 마찰력의 1.5~3배와 같습니다 (Neale, 1995).
NEMA 모터 설계는 시동 토크를 정격 토크의 백분율로 지정합니다. 설계 A는 70-100%, 설계 B (가장 일반적인) 는 100-200%, 설계 C는 200-250%, 설계 D는 250-300% 를 제공합니다.25N·m 연속 정격의 10HP 디자인 B 모터는 25-50N·m의 잠금 로터 토크를 제공합니다.관성이 높은 부하의 경우 모터는 가속 중에 수 초 동안 높은 토크를 유지해야 하며, NEMA MG-1-12.50당 시동 시간이 10-15초 이상 걸리면 열 한계를 초과해야 합니다.
계산 예제
포장 라인 컨베이어는 2.5초 내에 60m/min (1m/s) 에 도달해야 합니다.총 반영 하중 관성은 0.8kg·m²이고 모터 회전자 관성은 0.05kg·m²입니다.브레이크 어웨이 마찰에는 12N·m가 필요하며 구동 드럼 반경은 0.15m입니다.
1단계 — 필요한 각속도 계산: Ω = v/r = 1.0/ 0.15 = 6.67 라드/초 = 63.7 분당 회전수
2단계 — 각가속도 계산: α = ω/t = 6.67/2.5 = 2.67 라드/s²
3단계 — 가속 토크 계산: J_총계 = J_하중 + J_모터 = 0.8 + 0.05 = 0.85 kg·m² T_액셀 = J × α = 0.85 × 2.67 = 2.27 N·m
4단계 — 총 시동 토크 계산: T_스타트 = T_브레이크어웨이+ T_액셀 = 12 + 2.27 = 14.27 N·m
5단계 — NEMA 지침에 따른 안전계수 적용: 마진 1.5배 시: T_Motor_min = 14.27 × 1.5 = 21.4 N·m 시동 토크 정격 토크가 10.7N·m 이상인 모터를 선택하십시오 (설계 B가 로터가 200% 잠겼다고 가정).
결과: 1.1kW 모터 (연속 정격 약 10-12N·m, 시동 20-24N·m) 는 충분한 마진으로 요구 사항을 충족합니다.2.5초의 시작 시간은 설계 B 모터의 NEMA 열 한계 이내입니다.
실용적인 팁
- ✓NEMA MG-1-12.50에 따라 권선 과열을 방지하기 위해 시작 시간을 정격 로크 로터 시간의 2배 (일반적으로 10-15초) 로 제한합니다. 더 오래 가속하려면 소프트 스타터를 사용하여 전류 및 열 스트레스를 줄이십시오.
- ✓브레이크 어웨이 토크를 실험적으로 테스트하십시오. 산업 시운전 사례에 따라 정지 상태가 8시간 이상 지속된 후 출력 샤프트에 토크 렌치를 적용하십시오. 콜드 브레이크어웨이는 항상 온간 주행 마찰보다 50-200% 더 높습니다.
- ✓스타-델타 스타트의 경우 사용 가능한 토크는 DOL 토크 (전압² 관계) 의 33% 에 불과합니다. 저전압 스타터를 사용할 때 부하 시작 토크가 모터 DOL 잠금 로터 토크의 25% 미만인지 확인하십시오.
흔한 실수
- ✗브레이크어웨이 대신 작동 마찰 사용: Tribology 핸드북에 따르면 정지 마찰 계수는 운동 마찰력의 1.5~3배입니다. 즉, 8N·m의 작동 토크가 필요한 컨베이어가 밤새 정지한 후 동작을 시작하려면 12-24N·m가 필요할 수 있습니다.
- ✗연속 및 고정 로터 토크를 혼동하기: NEMA MG-1에 따르면 Design B 모터는 정지 시 연속 토크의 100-200% 를 제공합니다. 시작 계산 시 연속 토크를 사용하면 모터의 크기가 50~ 100% 작아집니다.
- ✗반사 관성에 대한 기어비 영향 무시: 관성은 J_반사 = J_부하 × (N_Motor/N_load) ² = J_load/ GR²로 변환됩니다. 10:1 기어박스는 반사 관성을 100배 줄여 가속 토크 요구 사항을 크게 낮춥니다.
자주 묻는 질문
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