Электрика

DC-двигатель при биполярном ШИМ

Оценивает средний ток, электромагнитный момент и баланс мощностей двигателя постоянного тока в установившемся режиме.

ϟбыстрый расчёт
онлайн

Введите данные

Напряжение шины идеального H-моста

Доля времени положительной полярности

Скорость вращения

об/мин

Константа ke=kt в согласованных единицах СИ

В·с/рад = Н·м/А

Сопротивление якоря

Ом

Данные не отправляются на сервер

Результат

Среднее напряжение якоря12В

Средний ток якоря6,764 А

Электромагнитный момент0,3382 Н·м

Мощность на электрических выводах81,1681 Вт

Электромеханически преобразованная мощность35,4163 Вт

Приближённые потери сопротивления45,7519 Вт

Формула

Как считается результат

Биполярный H-мост даёт среднее Ua=Vbus(2D−1). Для постоянного потока E=keω, I=(Ua−E)/R и M=ktI; в согласованных единицах СИ ke=kt. Баланс UaI=E I+I²R относится к идеальному установившемуся якорю.

Пример с тестовыми данными

Среднее напряжение якоря: 12 В; Средний ток якоря: 6,764012244 А; Электромагнитный момент: 0,3382006122 Н·м; Мощность на электрических выводах: 81,16814693 Вт; Электромеханически преобразованная мощность: 35,41628529 Вт; Приближённые потери сопротивления: 45,75186164 Вт

О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

01
Подготовьте данные
Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: напряжение шины идеального h-моста в В; доля времени положительной полярности в %; скорость вращения в об/мин; константа ke=kt в согласованных единицах си в В·с/рад = Н·м/А; сопротивление якоря в Ом.
02
Проверьте единицы и условия
Достаточная индуктивность и частота ШИМ предполагаются так, чтобы пульсации тока были малы. Реальные потери RIRMS² могут быть выше оценки по среднему току. Щётки, трение, токовый лимит и драйвер не моделируются; отрицательная входная мощность требует способности реальной шины принимать энергию.
03
Прочитайте результат
Ток может быть отрицательным при торможении или генераторном режиме; знак не обрезается. Электромеханически преобразованная мощность не равна полезной мощности вала при наличии механических потерь.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

Что означают результаты

Ток может быть отрицательным при торможении или генераторном режиме; знак не обрезается. Электромеханически преобразованная мощность не равна полезной мощности вала при наличии механических потерь.

Когда модель применима

Достаточная индуктивность и частота ШИМ предполагаются так, чтобы пульсации тока были малы. Реальные потери RIRMS² могут быть выше оценки по среднему току. Щётки, трение, токовый лимит и драйвер не моделируются; отрицательная входная мощность требует способности реальной шины принимать энергию.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1

Исходные данные: Напряжение шины идеального H-моста: 24 В; Доля времени положительной полярности: 75 %; Скорость вращения: 1 000 об/мин; Константа ke=kt в согласованных единицах СИ: 0,05 В·с/рад = Н·м/А; Сопротивление якоря: 1 Ом
Вычисление: Биполярный H-мост даёт среднее Ua=Vbus(2D−1). Для постоянного потока E=keω, I=(Ua−E)/R и M=ktI; в согласованных единицах СИ ke=kt. Баланс UaI=E I+I²R относится к идеальному установившемуся якорю. Среднее напряжение якоря: ((24) × (2 × (75) ÷ 100-1)) = 12 В. Средний ток якоря: ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((1 000) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1)) = 6,764012244 А. Электромагнитный момент: ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((1 000) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1)) × (0,05) = 0,3382006122 Н·м. Мощность на электрических выводах: ((24) × (2 × (75) ÷ 100-1)) × ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((1 000) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1)) = 81,16814693 Вт. Электромеханически преобразованная мощность: (0,05) × ((1 000) × 2 × π ÷ 60) × ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((1 000) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1)) = 35,41628529 Вт. Приближённые потери сопротивления: ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((1 000) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1))^2 × (1) = 45,75186164 Вт.
Результат: Среднее напряжение якоря: 12 В; Средний ток якоря: 6,764012244 А; Электромагнитный момент: 0,3382006122 Н·м; Мощность на электрических выводах: 81,16814693 Вт; Электромеханически преобразованная мощность: 35,41628529 Вт; Приближённые потери сопротивления: 45,75186164 Вт

Пример 2

Исходные данные: Напряжение шины идеального H-моста: 24 В; Доля времени положительной полярности: 75 %; Скорость вращения: 0 об/мин; Константа ke=kt в согласованных единицах СИ: 0,05 В·с/рад = Н·м/А; Сопротивление якоря: 1 Ом
Вычисление: Среднее напряжение якоря: ((24) × (2 × (75) ÷ 100-1)) = 12 В. Средний ток якоря: ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((0) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1)) = 12 А. Электромагнитный момент: ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((0) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1)) × (0,05) = 0,6 Н·м. Мощность на электрических выводах: ((24) × (2 × (75) ÷ 100-1)) × ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((0) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1)) = 144 Вт. Электромеханически преобразованная мощность: (0,05) × ((0) × 2 × π ÷ 60) × ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((0) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1)) = 0 Вт. Приближённые потери сопротивления: ((((24) × (2 × (75) ÷ 100-1))-(0,05) × ((0) × 2 × π ÷ 60)) ÷ (1))^2 × (1) = 144 Вт.
Результат: Среднее напряжение якоря: 12 В; Средний ток якоря: 12 А; Электромагнитный момент: 0,6 Н·м; Мощность на электрических выводах: 144 Вт; Электромеханически преобразованная мощность: 0 Вт; Приближённые потери сопротивления: 144 Вт

Этот вариант использует другие исходные данные: Скорость вращения — 0. Ток может быть отрицательным при торможении или генераторном режиме; знак не обрезается. Электромеханически преобразованная мощность не равна полезной мощности вала при наличии механических потерь.

Формула и обозначения

bus — напряжение шины идеального h-моста, единица: В.

duty — доля времени положительной полярности, единица: %.

rpm — скорость вращения, единица: об/мин.

constant — константа ke=kt в согласованных единицах си, единица: В·с/рад = Н·м/А.

resistance — сопротивление якоря, единица: Ом.

Практическое применение

Оценивает средний ток, электромагнитный момент и баланс мощностей двигателя постоянного тока в установившемся режиме. Биполярный H-мост даёт среднее Ua=Vbus(2D−1). Для постоянного потока E=keω, I=(Ua−E)/R и M=ktI; в согласованных единицах СИ ke=kt. Баланс UaI=E I+I²R относится к идеальному установившемуся якорю.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: напряжение шины идеального h-моста в В; доля времени положительной полярности в %; скорость вращения в об/мин; константа ke=kt в согласованных единицах си в В·с/рад = Н·м/А; сопротивление якоря в Ом.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

Достаточная индуктивность и частота ШИМ предполагаются так, чтобы пульсации тока были малы. Реальные потери RIRMS² могут быть выше оценки по среднему току. Щётки, трение, токовый лимит и драйвер не моделируются; отрицательная входная мощность требует способности реальной шины принимать энергию.
Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: напряжение шины идеального h-моста в В; доля времени положительной полярности в %; скорость вращения в об/мин; константа ke=kt в согласованных единицах си в В·с/рад = Н·м/А; сопротивление якоря в Ом.

maxon: параметры и моделирование двигателя ↗

Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «среднее напряжение якоря»?＋

Как проверить расчёт на конкретном примере?＋

Напряжение шины идеального H-моста: 24 В; Доля времени положительной полярности: 75 %; Скорость вращения: 1 000 об/мин; Константа ke=kt в согласованных единицах СИ: 0,05 В·с/рад = Н·м/А; Сопротивление якоря: 1 Ом. Среднее напряжение якоря: 12 В; Средний ток якоря: 6,764012244 А; Электромагнитный момент: 0,3382006122 Н·м; Мощность на электрических выводах: 81,16814693 Вт; Электромеханически преобразованная мощность: 35,41628529 Вт; Приближённые потери сопротивления: 45,75186164 Вт. Биполярный H-мост даёт среднее Ua=Vbus(2D−1). Для постоянного потока E=keω, I=(Ua−E)/R и M=ktI; в согласованных единицах СИ ke=kt. Баланс UaI=E I+I²R относится к идеальному установившемуся якорю.

Какие ограничения есть у метода?＋

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?＋

Да. Ток может быть отрицательным при торможении или генераторном режиме; знак не обрезается. Электромеханически преобразованная мощность не равна полезной мощности вала при наличии механических потерь. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Достаточная индуктивность и частота ШИМ предполагаются так, чтобы пульсации тока были малы. Реальные потери RIRMS² могут быть выше оценки по среднему току. Щётки, трение, токовый лимит и драйвер не моделируются; отрицательная входная мощность требует способности реальной шины принимать энергию.