What is the difference between a T-N curve and a torque-speed characteristic?

They are the same thing — "T-N curve" is the common Chinese engineering term (T for torque/转矩, N for speed/转速), while "torque-speed characteristic" or "torque-speed curve" is the more common English terminology. Both describe the relationship between output torque and rotational speed across the motor's operating range.

Why does the continuous T-N curve droop at very low speeds?

At very low speeds (below 5–10% of rated speed), some servo motors show a slight torque droop due to increased friction at low speed, cogging torque interference, and reduced inverter current control accuracy at very low electrical frequencies. This low-speed droop is normal for most motors and does not affect applications operating above 10% of rated speed.

How long does T-N curve testing take?

A continuous T-N curve sweep with adequate stabilization time at each point takes 2–4 hours for a servo motor in the 1–30 kW range. The peak torque curve adds another 1–2 hours. Automated test software can run these tests overnight with no operator supervision required.

Can the T-N curve be used for motor sizing?

Yes — the T-N curve is the primary tool for motor sizing in servo applications. The operating cycle (torque vs. time profile) of the application is plotted on the motor's T-N curve. If all operating points fall within the continuous duty zone, the motor is correctly sized. If some points fall in the peak zone, the RMS torque must be calculated to verify the motor won't overheat over a complete cycle.

What is the effect of ambient temperature on the T-N curve?

Higher ambient temperature reduces the motor's continuous torque capability (the continuous T-N curve shifts downward) because the thermal budget for winding heating is reduced. Most manufacturers specify T-N curves at 25°C or 40°C ambient. For installations in hot environments (Middle East, tropical markets), derating factors must be applied.

So lesen Sie die T-N-Kurve eines Servomotors: Testmethoden und Interpretation

Was ist eine T-N-Kurve und warum ist sie wichtig??

Die Drehmomentgeschwindigkeit (T-N) Die Kennlinie ist die wichtigste Leistungsspezifikation für einen Servomotor. Es definiert den gesamten Betriebsbereich – jede Kombination aus Drehmoment und Drehzahl, die der Motor aushalten kann – und bestimmt, ob ein Motor für eine bestimmte Anwendung ohne Überlastung oder Überhitzung geeignet ist.

Trotz seiner Bedeutung, Viele Ingenieure wählen Servomotoren ausschließlich nach Nenndrehmoment und Nenndrehzahl aus, Ignorieren der Form der Kurve zwischen diesen beiden Punkten. In diesem Leitfaden wird erläutert, wie die T-N-Kurve auf einem Prüfstand erstellt wird, was jeder Bereich der Kurve bedeutet, und wie man Qualitätsprobleme allein anhand der Kurvenform erkennt.

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Sauberes T-N-Kurvendiagramm mit drei beschrifteten Bereichen: Dauerbetriebszone (flaches Drehmoment), Feldschwächungsregion (hyperbolischer Rückgang), und Spitzendrehmomentzone (gestrichelte Linie oben durchgehend)

Bereiche der T-N-Kurve des Servomotors – das Verständnis jeder Zone ist für die richtige Motorauswahl unerlässlich.

Die drei Bereiche einer T-N-Kurve eines Servomotors

Region 1: Zone mit konstantem Drehmoment (0 zur Grundgeschwindigkeit)

Von Nulldrehzahl bis zur Grunddrehzahl des Motors (auch Nenngeschwindigkeit oder Kurvengeschwindigkeit genannt), Ein gut konstruierter Servomotor liefert ein konstantes Nenndrehmoment. In dieser Region:

Abtriebsdrehmoment = Nenndrehmoment (Wohnung, horizontale Linie auf der Kurve)
Die Ausgangsleistung steigt linear mit der Geschwindigkeit
Der Motor arbeitet innerhalb seiner Stromgrenze
Die Feldausrichtung ist vollständig optimiert – es wird keine Flussschwächung angewendet

Die Ebenheit dieser Region ist ein Qualitätsindikator. Eine Kurve, die vor der Grunddrehzahl abfällt, weist auf eine Strombegrenzung des Wechselrichters hin, thermische Einschränkungen bei niedrigeren Geschwindigkeiten, oder Rastmomentstörungen.

Region 2: Feldschwächungszone (Grundgeschwindigkeit auf Höchstgeschwindigkeit)

Über der Grundgeschwindigkeit, Die Gegen-EMK des Motors erreicht die Spannungsgrenze des Wechselrichters. Der Wechselrichter kann nicht mehr den vollen Strom liefern, es reduziert also die Erregung (Fluss) um eine höhere Drehzahl zu ermöglichen – auf Kosten eines geringeren Drehmoments. In der Feldschwächungszone:

Das Ausgangsdrehmoment nimmt mit steigender Drehzahl ab (hyperbolische Kurve)
Die Ausgangsleistung bleibt annähernd konstant (Konstantleistungsbereich)
Das Verhältnis von Maximalgeschwindigkeit zu Grundgeschwindigkeit wird als Geschwindigkeitsverhältnis oder Flussschwächungsbereich bezeichnet

Ein typischer Hochleistungsservomotor erreicht ein Drehzahlverhältnis von 3:1 Zu 5:1 (Z.B., Grundgeschwindigkeit 3,000 U/min, maximale Drehzahl 9.000–15.000 U/min). Eine wohlgeformte Feldschwächungskurve sollte glatt und hyperbolisch sein – nicht gestuft oder unregelmäßig.

Region 3: Spitzendrehmomentzone (Gestrichelte Linie über der durchgehenden Linie)

Oberhalb der kontinuierlichen Drehmomentlinie, Der Motor kann für kurze Zeit – typischerweise 10–30 Sekunden – ein höheres Drehmoment liefern, bevor die thermischen Grenzen erreicht werden. Die Zone des Spitzendrehmoments wird durch begrenzt:

Spitzendrehmoment bei Drehzahl Null (typischerweise 2- bis 3-faches Nenndrehmoment für Permanentmagnet-Servomotoren)
Eine gestrichelte Kurve über der durchgehenden T-N-Kurve, die bis zur Höchstgeschwindigkeit reicht

Das Verhältnis von Spitzendrehmoment zu Dauerdrehmoment (Spitzen-zu-Dauerverhältnis oder Überlastfaktor) ist für Anwendungen mit Lasten mit hoher Trägheit von entscheidender Bedeutung, impulsives Laden, oder häufige Beschleunigungs- und Verzögerungszyklen.

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Zwei T-N-Kurven überlagert – eine mit sauberer Feldschwächung, eines mit unregelmäßiger/gestufter Feldschwächung – was den Qualitätsunterschied hervorhebt

Glatt vs. Unregelmäßige Feldschwächungskurve – Eine unregelmäßige Kurve weist auf Probleme bei der Abstimmung des Wechselrichters oder auf Probleme bei der Wicklungskonstruktion hin.

Wie T-N-Kurven auf einem Prüfstand erzeugt werden

Testaufbau

Für die Erstellung einer T-N-Kurve ist ein Vierquadranten-Servoprüfstand mit der folgenden Konfiguration erforderlich:

Motor im Test (MUT) über einen Drehmoment-Drehzahl-Sensor und eine flexible Kupplung mit dem Lastprüfstand gekoppelt
Belastungsprüfstand Betrieb im Drehzahlregelungsmodus – es stellt die Wellendrehzahl ein und hält sie aufrecht, während der MUT Drehmoment erzeugt
Drehmoment-Geschwindigkeitssensor zwischen MUT und Prüfstand – misst das tatsächliche Ausgangsdrehmoment und die tatsächliche Drehzahl in Echtzeit
Leistungsanalysator an den elektrischen MUT-Klemmen – misst gleichzeitig die Eingangsleistung
Testsoftware – befiehlt dem Prüfstand, die Geschwindigkeitspunkte ab zu durchlaufen 0 auf maximale Drehzahl

Testausführung: Speed-Sweep-Methode

Die gebräuchlichste Methode zur Generierung von T-N-Kurven ist der Geschwindigkeits-Sweep:

MUT-Antrieb auf Nennstrom einstellen (Drehmoment) Limit
Weisen Sie dem Lastprüfstand an, die Geschwindigkeit kontrolliert von nahezu Null auf die Höchstgeschwindigkeit zu steigern (typischerweise 20–100 U/min/s)
Drehmoment aufzeichnen, Geschwindigkeit, Stromspannung, aktuell, und Kraft bei jedem Schritt
Die Software zeichnet das Drehmoment auf (Y-Achse) vs. Geschwindigkeit (X-Achse) automatisch
Wiederholen Sie diesen Vorgang für die Spitzenstrombegrenzung, um die Spitzendrehmomentkurve zu erstellen

Die Sweep-Rate muss langsam genug sein, damit sich die thermischen Bedingungen an jedem Punkt stabilisieren, aber schnell genug, dass die Temperaturdrift die Gesamtkurve nicht verzerrt. Eine automatisierte Testsoftware verwaltet dieses Gleichgewicht mit konfigurierbaren Verweilzeiten bei jeder Geschwindigkeitsstufe.

Kontinuierlich vs. Spitzenkurvenerzeugung

Es werden nacheinander zwei Kurven erzeugt:

Kontinuierliche Kurve: MUT wurde ausreichend lange mit Nennstrom betrieben, um bei jedem Drehzahlpunkt ein thermisches Gleichgewicht zu erreichen. Dies ist die S1-Pflicht (Dauerbetrieb) Kurve gemäß IEC 60034.
Spitzenkurve: MUT wurde für kurze Zeit mit Spitzenstrom betrieben (10–30 Sekunden) an jedem Geschwindigkeitspunkt, dann abkühlen lassen. Dies erfasst die intermittierende Fähigkeit pro S2- oder S3-Arbeitszyklus.

Was die T-N-Kurve über die Motorqualität verrät

Ausgabe 1: Drehmomentabfall vor der Grundgeschwindigkeit

Was Sie sehen: Das Drehmoment fällt unter den Nennwert, bevor die Grundgeschwindigkeit erreicht wird.
Was es bedeutet: Der Wechselrichter ist für den Motor unterbewertet, oder der Wicklungswiderstand ist zu hoch, was zu einer Strombegrenzung bei niedriger Drehzahl führt.
Aktion: Überprüfen Sie den Nennstrom des Wechselrichters im Vergleich zu. Motor-Spitzenstromnennwert; Wicklungswiderstand und Isolierung prüfen.

Ausgabe 2: Instabile Feldschwächung (Gestuft oder oszillierend)

Was Sie sehen: Die Drehmomentkurve verläuft oberhalb der Grundgeschwindigkeit nicht gleichmäßig, sondern stufenförmig, schwingt, oder Diskontinuitäten aufweist.
Was es bedeutet: Der Feldschwächungsalgorithmus des Wechselrichters ist schlecht abgestimmt, oder die D-Achsen-Induktivität des Motors liegt außerhalb des Kompensationsbereichs des Wechselrichters.
Aktion: Passen Sie die Flussschwächungsparameter des Wechselrichters neu an; Überprüfen Sie, ob die Induktivitätswerte mit der Wechselrichterspezifikation übereinstimmen.

Ausgabe 3: Spitzendrehmoment niedriger als Spezifikation

Was Sie sehen: Die Spitzendrehmomentkurve liegt näher an der kontinuierlichen Kurve als angegeben (geringer Überlastfaktor).
Was es bedeutet: Magnete teilweise entmagnetisiert, oder tatsächlicher Spitzenstrom, der durch den Wechselrichterschutz begrenzt wird.
Aktion: Überprüfen Sie die Magnetisierung des Magneten; Überprüfen Sie die Spitzenstromeinstellung und die Herabstufungsrichtlinie des Wechselrichters.

Ausgabe 4: Höchstgeschwindigkeit nicht erreicht

Was Sie sehen: Selbst bei leichter Belastung kann der Motor die Nennhöchstgeschwindigkeit nicht erreichen.
Was es bedeutet: Die Gegen-EMK übersteigt bei Höchstgeschwindigkeit die Wechselrichterspannung, oder der Strom bei maximaler Drehzahl übersteigt die Leistungsfähigkeit des Wechselrichters.
Aktion: Überprüfen Sie die Gegen-EMK-Konstante des Motors (Wann) vs. Nennspannung des Wechselrichters.

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Vier kleine T-N-Kurvenskizzen, die jedes Fehlermuster zeigen (sinken, stufenweise Feldschwächung, niedriger Gipfel, Geschwindigkeit begrenzt) mit roten Anmerkungspfeilen

Häufige T-N-Kurvenfehler – jedes Muster weist auf ein bestimmtes Motor- oder Wechselrichterproblem hin.

T-N-Kurvenparameter: Kurzreferenz

Parameter	Definition	Typischer Bereich (Servomotoren)
Nenndrehmoment (T_N)	Dauerdrehmoment bei Nenndrehzahl, S1-Pflicht	0.1 – 500 N·m
Spitzendrehmoment (T_Gipfel)	Maximales Drehmoment für 10–30 s bei Nenndrehzahl	2–3 × T_N
Grundgeschwindigkeit (N_Base)	Geschwindigkeit am Ende des Bereichs mit konstantem Drehmoment	1,000 – 6,000 U/min
Höchstgeschwindigkeit (N_max)	Maximale Betriebsgeschwindigkeit bei minimaler Last	3,000 – 20,000 U/min
Geschwindigkeitsverhältnis	N_max / N_Base	2:1 – 5:1
Nennleistung (P_N)	T_N × n_Base × 2π/60	0.1 – 500 kW
Stillstandsdrehmoment (T_Stall)	Drehmoment bei Nullgeschwindigkeit (kontinuierlich)	≈ T_N (PMSM) oder höher

T-N-Kurven-Teststandards

Es folgt der T-N-Kurventest für Servomotoren:

Gb/t 30549-2014 — Permanentmagnet-AC-Servomotoren: Allgemeine technische Bedingungen (China)
IEC 60034-12 — Anlaufleistung von eintourigen Drehstrom-Käfigläufer-Induktionsmotoren
IEC 60034-1 — Bewertung und Leistung (Arbeitszyklen S1–S10)

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen einer T-N-Kurve und einer Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie??

Sie sind dasselbe – “T-N-Kurve” ist der gebräuchliche chinesische Ingenieurbegriff (T für Drehmoment/Drehmoment, N für Geschwindigkeit/Geschwindigkeit), während “Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie” oder “Drehmoment-Drehzahl-Kurve” ist die gebräuchlichere englische Terminologie. Beide beschreiben die Beziehung zwischen Ausgangsdrehmoment und Drehzahl über den Betriebsbereich des Motors.

Warum sinkt die durchgehende T-N-Kurve bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten??

Bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten (unter 5–10 % der Nenngeschwindigkeit), Einige Servomotoren weisen aufgrund erhöhter Reibung bei niedriger Drehzahl einen leichten Drehmomentabfall auf, Rastmomentstörung, und eine verringerte Genauigkeit der Wechselrichterstromregelung bei sehr niedrigen elektrischen Frequenzen. Dieser Abfall bei niedriger Drehzahl ist für die meisten Motoren normal und hat keinen Einfluss auf Anwendungen, die darüber laufen 10% der Nenngeschwindigkeit.

Wie lange dauert das Testen der T-N-Kurve??

Ein kontinuierlicher T-N-Kurvendurchlauf mit ausreichender Stabilisierungszeit an jedem Punkt dauert für einen Servomotor im Bereich von 1 bis 30 kW 2 bis 4 Stunden. Die Spitzendrehmomentkurve fügt weitere 1–2 Stunden hinzu. Automatisierte Testsoftware kann diese Tests über Nacht durchführen, ohne dass eine Bedieneraufsicht erforderlich ist.

Kann die T-N-Kurve zur Motordimensionierung verwendet werden??

Ja – die T-N-Kurve ist das wichtigste Hilfsmittel zur Motordimensionierung in Servoanwendungen. Der Betriebszyklus (Drehmoment vs. Zeitprofil) der Anwendung wird auf der T-N-Kurve des Motors aufgetragen. Wenn alle Betriebspunkte im Dauerbetriebsbereich liegen, Der Motor ist richtig dimensioniert. Wenn einige Punkte in die Spitzenzone fallen, Das RMS-Drehmoment muss berechnet werden, um sicherzustellen, dass der Motor während eines gesamten Zyklus nicht überhitzt.

Welchen Einfluss hat die Umgebungstemperatur auf die T-N-Kurve??

Eine höhere Umgebungstemperatur verringert die Dauerdrehmomentfähigkeit des Motors (die kontinuierliche T-N-Kurve verschiebt sich nach unten) weil der Wärmehaushalt für die Wicklungsheizung reduziert wird. Die meisten Hersteller geben T-N-Kurven bei 25 °C oder 40 °C Umgebungstemperatur an. Für Installationen in heißen Umgebungen (Naher Osten, tropische Märkte), Derating-Faktoren müssen angewendet werden.

Abschluss

Die T-N-Kurve ist weit mehr als eine Marketingspezifikation – sie ist ein Qualitäts-Fingerabdruck des Motors und seines Antriebssystems. Auf einem kalibrierten Prüfstand korrekt erzeugen, und zu wissen, wie man seine Form liest, Bietet Ingenieuren die Informationen, die sie benötigen, um Motoren sicher auszuwählen und Probleme zu erkennen, bevor sie in Produktion gehen.

EconoTest-Servomotorprüfstände erzeugen automatisch vollständige T-N-Kurven, mit kontinuierlichen und Spitzenkurven, die in Echtzeit aufgezeichnet und in Standardberichtsformate exportiert werden.

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