電機(jī)額定功率計(jì)算公式
2020/4/25 20:53:21 點(diǎn)擊：
電機(jī)額定功率計(jì)算公式
電動機(jī)額定功率的選擇原則，應(yīng)當(dāng)是在電動機(jī)能夠勝任生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)最合理地選擇電動機(jī)的額定功率。也就是說，電動機(jī)的額定功率選擇即不能過大，也不能過小。如果功率選得過大，會使電動機(jī)的效率和功率因素（交流電動機(jī)）降低，造成電力浪費(fèi)，極不經(jīng)濟(jì)。反之，如果功率選擇過小，會使電動機(jī)過載而縮短使用壽命甚至被燒毀；或者在保證電動機(jī)不過熱的情況下，只能降低負(fù)載的使用。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的功率的大小來選擇電動機(jī)的功率。
電動機(jī)的功率，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：
①如果電動機(jī)功率選得過小。就會出現(xiàn)“小馬拉大車“現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載。使其絕緣因發(fā)熱而損壞。甚至電動機(jī)被燒毀。
②如果電動機(jī)功率選得過大，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利，而且還會造成電能浪費(fèi)。最主要的是所有傳動件都會因傳遞功率過大，造成傳動件選型過大，對于設(shè)備的投資浪費(fèi)嚴(yán)重。
電機(jī)的幾個(gè)計(jì)算公式：
1、電磁相關(guān)的
1）電動機(jī)的感應(yīng)電動勢公式：E=4.44*f*N*Φ，E為線圈電動勢、 f為頻率 、 S為環(huán)繞出的導(dǎo)體（比如鐵芯）橫截面積、 N為匝數(shù)、Φ是磁通。
公式是怎么推導(dǎo)來的，這些事情我們就不去鉆研了，我們主要是看看怎么利用它。感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)的本質(zhì)，有感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體閉合后，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流在磁場中就會受到安培力，產(chǎn)生磁矩，從而推動線圈轉(zhuǎn)動。
從上面公式知道，電動勢大小與電源頻率、線圈匝數(shù)及磁通量成正比。
磁通量計(jì)算公式Φ=B*S*COSθ，當(dāng)面積為S的平面與磁場方向垂直的時(shí)候，角θ為0，COSθ就等于1，公式就變成Φ=B*S。
將上面兩個(gè)公式結(jié)合一下，就可以得到電機(jī)磁通強(qiáng)度計(jì)算公式為：B=E/（4.44*f*N*S）。
2）另外一個(gè)是安培力公式，我們要知道線圈受到的力是多少，就需要這個(gè)公式F=I*L*B*sinα，其中I為電流強(qiáng)度，L為導(dǎo)體長度，B為磁場強(qiáng)度，α是電流方向與磁場方向間的夾角。當(dāng)導(dǎo)線垂直于磁場時(shí)候，公式就變成F=I*L*B了（如果是N匝線圈的話，磁通B就是N匝線圈的總磁通，而不需要再乘N了）。
知道了受力，就知道轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩等于扭力乘以作用半徑，T=r*F=r*I*B*L（向量乘積）。通過功率=力*速度（P=F*V）以及線速度V=2πR*每秒轉(zhuǎn)速（n秒）兩個(gè)公式 ，可以與功率建立上關(guān)系，得到下面序號3的公式。不過要注意，這時(shí)候使用實(shí)際輸出扭矩，所以計(jì)算出的功率是輸出功率。
2、交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式：n=60f/P，這個(gè)很簡單，轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與電機(jī)極對子（記住是一對）數(shù)成反比，直接套用公式就好。不過這個(gè)公式實(shí)際計(jì)算出是同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場速度），異步電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速會略低于同步轉(zhuǎn)速，所以我們往往會看到4極電機(jī)一般是1400多轉(zhuǎn)，達(dá)不到1500轉(zhuǎn)。
3、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率計(jì)轉(zhuǎn)速的關(guān)系：T=9550P/n（P是電機(jī)功率、n是電機(jī)轉(zhuǎn)速），可以從上面序號1內(nèi)容中推導(dǎo)出來，不過我們沒必要學(xué)會推導(dǎo)，記住這個(gè)計(jì)算公式就可以。不過再次提醒，公式中功率P不是輸入功率，而是輸出功率，由于電機(jī)有損耗，輸入功率不等于輸出功率。但是書本上往往理想化，將輸入功率等于輸出功率了。
4、電機(jī)功率（輸入功率）：
1）單相電機(jī)功率計(jì)算公式：P=U*I*cosφ，如果功率因數(shù)為0.8，電壓為220V，電流為2A，那么功率P=0.22×2×0.8=0.352KW。
2）三相電機(jī)功率計(jì)算公式：P=1.732*U*I*cosφ（cosφ為功率因素、U為負(fù)載線電壓、I為負(fù)載線電流）。不過這類的U和I與電機(jī)的接法有關(guān)，星形接法的時(shí)候，由于三個(gè)相隔120°電壓的線圈公共端連接一起，形成一個(gè)0點(diǎn)，所以加載在負(fù)載線圈的電壓實(shí)際是相電壓；而三角形接法時(shí)，每個(gè)線圈兩端各連一根電源線，所以加載負(fù)載線圈上的電壓就是線電壓。如果使用的是我們常用的3相380V電壓，星形接法時(shí)候線圈是220V，而三角形則是380V，P=U*I=U^2/R，所以三角形接法時(shí)功率是星形接法的3倍，這也就是為什么大功率電機(jī)采用星三角降壓啟動的原因。
電動機(jī)額定功率的選擇原則，應(yīng)當(dāng)是在電動機(jī)能夠勝任生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)最合理地選擇電動機(jī)的額定功率。也就是說，電動機(jī)的額定功率選擇即不能過大，也不能過小。如果功率選得過大，會使電動機(jī)的效率和功率因素（交流電動機(jī)）降低，造成電力浪費(fèi)，極不經(jīng)濟(jì)。反之，如果功率選擇過小，會使電動機(jī)過載而縮短使用壽命甚至被燒毀；或者在保證電動機(jī)不過熱的情況下，只能降低負(fù)載的使用。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的功率的大小來選擇電動機(jī)的功率。
電動機(jī)的功率，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：
①如果電動機(jī)功率選得過小。就會出現(xiàn)“小馬拉大車“現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載。使其絕緣因發(fā)熱而損壞。甚至電動機(jī)被燒毀。
②如果電動機(jī)功率選得過大，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利，而且還會造成電能浪費(fèi)。最主要的是所有傳動件都會因傳遞功率過大，造成傳動件選型過大，對于設(shè)備的投資浪費(fèi)嚴(yán)重。
電機(jī)的幾個(gè)計(jì)算公式：
1、電磁相關(guān)的
1）電動機(jī)的感應(yīng)電動勢公式：E=4.44*f*N*Φ，E為線圈電動勢、 f為頻率 、 S為環(huán)繞出的導(dǎo)體（比如鐵芯）橫截面積、 N為匝數(shù)、Φ是磁通。
公式是怎么推導(dǎo)來的，這些事情我們就不去鉆研了，我們主要是看看怎么利用它。感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)的本質(zhì)，有感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體閉合后，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流在磁場中就會受到安培力，產(chǎn)生磁矩，從而推動線圈轉(zhuǎn)動。
從上面公式知道，電動勢大小與電源頻率、線圈匝數(shù)及磁通量成正比。
磁通量計(jì)算公式Φ=B*S*COSθ，當(dāng)面積為S的平面與磁場方向垂直的時(shí)候，角θ為0，COSθ就等于1，公式就變成Φ=B*S。
將上面兩個(gè)公式結(jié)合一下，就可以得到電機(jī)磁通強(qiáng)度計(jì)算公式為：B=E/（4.44*f*N*S）。
2）另外一個(gè)是安培力公式，我們要知道線圈受到的力是多少，就需要這個(gè)公式F=I*L*B*sinα，其中I為電流強(qiáng)度，L為導(dǎo)體長度，B為磁場強(qiáng)度，α是電流方向與磁場方向間的夾角。當(dāng)導(dǎo)線垂直于磁場時(shí)候，公式就變成F=I*L*B了（如果是N匝線圈的話，磁通B就是N匝線圈的總磁通，而不需要再乘N了）。
知道了受力，就知道轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩等于扭力乘以作用半徑，T=r*F=r*I*B*L（向量乘積）。通過功率=力*速度（P=F*V）以及線速度V=2πR*每秒轉(zhuǎn)速（n秒）兩個(gè)公式 ，可以與功率建立上關(guān)系，得到下面序號3的公式。不過要注意，這時(shí)候使用實(shí)際輸出扭矩，所以計(jì)算出的功率是輸出功率。
2、交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式：n=60f/P，這個(gè)很簡單，轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與電機(jī)極對子（記住是一對）數(shù)成反比，直接套用公式就好。不過這個(gè)公式實(shí)際計(jì)算出是同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場速度），異步電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速會略低于同步轉(zhuǎn)速，所以我們往往會看到4極電機(jī)一般是1400多轉(zhuǎn)，達(dá)不到1500轉(zhuǎn)。
3、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率計(jì)轉(zhuǎn)速的關(guān)系：T=9550P/n（P是電機(jī)功率、n是電機(jī)轉(zhuǎn)速），可以從上面序號1內(nèi)容中推導(dǎo)出來，不過我們沒必要學(xué)會推導(dǎo)，記住這個(gè)計(jì)算公式就可以。不過再次提醒，公式中功率P不是輸入功率，而是輸出功率，由于電機(jī)有損耗，輸入功率不等于輸出功率。但是書本上往往理想化，將輸入功率等于輸出功率了。
4、電機(jī)功率（輸入功率）：
1）單相電機(jī)功率計(jì)算公式：P=U*I*cosφ，如果功率因數(shù)為0.8，電壓為220V，電流為2A，那么功率P=0.22×2×0.8=0.352KW。
2）三相電機(jī)功率計(jì)算公式：P=1.732*U*I*cosφ（cosφ為功率因素、U為負(fù)載線電壓、I為負(fù)載線電流）。不過這類的U和I與電機(jī)的接法有關(guān)，星形接法的時(shí)候，由于三個(gè)相隔120°電壓的線圈公共端連接一起，形成一個(gè)0點(diǎn)，所以加載在負(fù)載線圈的電壓實(shí)際是相電壓；而三角形接法時(shí)，每個(gè)線圈兩端各連一根電源線，所以加載負(fù)載線圈上的電壓就是線電壓。如果使用的是我們常用的3相380V電壓，星形接法時(shí)候線圈是220V，而三角形則是380V，P=U*I=U^2/R，所以三角形接法時(shí)功率是星形接法的3倍，這也就是為什么大功率電機(jī)采用星三角降壓啟動的原因。
掌握了上面的公式，理解透徹，電機(jī)的原理就不會在困惑了，也不會在怕學(xué)習(xí)電機(jī)拖動這種高掛科的課程。
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