电动机的功率和转速有关系吗？

今天的《踢车问答》来了！

来自网友“kolon07”的提问：请夏老师普科：一直想不通为啥电车的驱动电机需要那么高的轴转速，毕竟内燃机的工作转速也就3000左右，而电动车动不动就2万转，是电机不费电吗？不发热吗？不影响电机寿命吗？功率公式不是电压x电流吗，和电机转速有什么关系？

答：首先，汽油内燃机的工作转速是6000转以上，高性能的可以达到9000～10000转。电机的高转速是天然的能力，燃油发动机不是不要而是不能达到这样的转速。电池输出的功率是电压与电流的乘积，电动机的功率是它发出的力和旋转的速度的乘积。这与燃油机的逻辑是一样的。燃油机转速越高输出功率越大与电动机转速越高输出功率越大是一个道理。当然，它们都需要输出的那个“力”足够大，以便使其乘积保持增大，显然这里存在极限值。

看发动机的功率扭矩曲线图能发现功率随转速提升是一个有最大值的曲线。电动机也同样如此。电动机当然费电也当然发热，只不过它所能达到的转速就是远比发动机高而已，它们使用能量的方式不同，结构不同，因而特性不同。这方面电动机比燃油机高了一个维度，使它不需要变速箱就可以满足车辆加速的需要，且能够达到很高的速度，目前是260公里/小时以上。燃油机相比电动机依然存在一个优势，即燃油蕴含能量的密度远远大于电池。

能够持续支持最大功率的输出，一直到超过400公里/小时这样的高速，实际上可以更快，只是车辆行驶机构的极限达不到了。在这个级别的速度上，电动机目前还比较难做到，因为它的扭力会在转速达到一定程度时，显著衰减，并且高转速产生的热也会明显影响它的性能发挥，而对它进行极限转速下的高效冷却目前还是个科技难关。电池的放电能力也很难支撑电动车一直高速行驶或者一直加速到特别高的车速。

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电机负载转矩与转速的三种关系，你都了解吗？

负载转矩特性分为三种：恒转矩负载特性，恒功率负载特性，风机泵类负载转矩。

（一）恒转矩负载特性

（二）恒功率负载特性

当负载功率恒定，与转速无关，或负载功率PL为某一定值时,负载转矩TL与转速n成反比的负载特性称为恒功率负载 。 这种负载特性表现为，当负载功率恒定时，负载转矩与转速的乘积保持不变。换句话说，随着转速的增加，负载转矩会相应减小，以保持功率的恒定。

这种特性在工控领域的实际应用中非常重要，尤其是在使用变频器驱动的场合，如许多机床加工时切削量比较大时，因响、切削阻力比较大，采用低转速运行。切削量比较小，因切削阻力比较小大都采用高速运行。这就是不同转速下负载转矩的数值基本上与转速成反比。

（三）风机泵类负载转矩

风机和泵类的负载转矩特性是负载转矩与转速的平方成正比。‌

风机和泵类负载在运行过程中，‌其负载转矩与转速之间的关系呈现出特定的规律。‌具体来说，‌这类负载的转矩随着转速的增加而增加，‌且增加的速度与转速的平方成正比。‌这种特性使得风机和泵类在调节流量或风量时，‌通过改变转速来实现更为高效。‌

变频器在基频以下实现恒转矩运行，‌而在基频以上实现恒功率运行。

变频器通过调节电机主磁通的变化来实现电机的恒定输出。‌在调速控制过程中，‌保持电机主磁通处于一个相对固定的状态，‌可以实现电机的恒转矩运行。‌

当电机运行在基频以下时，‌由于电压与频率比恒定为控制条件，‌电机的扭矩可以保持恒定，‌因此变频器在此阶段实现恒转矩运行。‌而在基频以上，‌随着频率的增加，‌电机的输出功率保持不变，‌而负载转矩与转速成反比，‌即随着转速的增加，‌负载转矩逐渐减小。‌

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