（已结束）变频擂台第60期——电机的频率和功率的关系问题 点击：7299 | 回复：79
变频擂台第60期擂台——电机的频率和功率的关系问题
该擂台贴来自 都晓 的一个贴《电机频率和功率有关系吗》：http://bbs.gongkong.com/Details/201112/2011121818055200001-1.shtml，在此对 都晓、电X 表示感谢！
众所周知，电机的额定功率是电机在额定电压、额定频率下的功率。那么电机的频率和功率有关系吗？电机在非额定频率下的功率该怎么计算呢？ 假如10KW电机，变频频率25HZ，功率是一半吗？在本期擂台中，我们就来讨论一下电机的频率和功率的关系问题：
1、存在电机的频率（包括频率而不仅限于频率）与功率的理论计算公式吗？如果存在，请列举。
2、在电机实际运行过程中，功率与频率之外的什么参数还有关系？请详细阐述。
3、电机运行在不同频率下的实际功率该怎样测量？请列举详细的测量方法。
4、针对以上要求，进行详细阐述。最好能有图片说明，如果能以某品牌举例说明更佳。列举得最全的、阐述得最详细的、原创最多的，作为一等奖。
变频擂台每周一期，本期擂台的最晚结贴时间为：2011年12月25日。
奖项设置：一等奖1名：50MP，二等奖5名：10MP，三等奖10名：30积分。
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要使普通电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生，频率下降时电压V也成比例下降。而输出功率与电压将成正比变化。通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF）方式调速，而V/f关系曲线与电机特性、负载特性有关。
电机有普通电机与变频专用电机两大类。两者磁回路饱和特性与绕组耐压不尽相同。
负载基本上可分为恒转矩负载、恒功率负载以及平方转矩负载等三类。恒转矩负载其所需转矩基本不受速度变化的影响（T=定值），对于该类负载，变频器的整个工作区最好运行在基频以下，这时变频器的输出特性正好能满足负载的要求。恒功率负载在转速越高时，所需转矩越小（T×N=定值），对于恒功率负载来说，电机的工作频率若运行在基频以上，其所要求的机械特性将与变频器的输出特性相吻合。至于平方转矩负载，它所要求的转矩与转速的平方成正比（T/N2=定值），电机应运行在基频以下较为合理。需要注意的是：平方转矩负载的工作频率绝不能超过工频（除非变频器容量大一个等级）。否则变频器与电机将严重过载.
对于容积式压缩机或鼓风机，在工艺系统压力不变的情况下（恒压控制模式），电机的输出功率与频率成正比关系。+ Y( w; C% C1 R& ^6 }
对于离心式水泵、鼓风等平方转矩的设备，输出功率（轴功率）是转速（频率）的3次方比例关系。
好吧，让我来理一理这个问题的思路吧。
1、电机的功率一般都是指额定电压，额定频率下的功率，即额定功率。在上述条件下，还有功率因数，和不同借法下的额定电流，额定转速等数据。电机的功率一般是指电功率P=1.732*U*I，U、I均为线电压、线电流而不管是三角形接法还是星形接法，电机的输出功率则是指轴功率，轴功率一般不好直接测量，而输出轴的转矩则很容易测量，轴功率与转矩的关系如下PM=(n/9550)*T此处PM是轴功率（kw)、n电机转速（RPM，每分钟转速）、T输出转矩（Nm），电机的效率=PM/P。
2、以后讨论我们集中于应用中的问题，而不考虑电机的复杂数学模型。
3、电机稳定运行的条件，应优先考虑磁场的恒定，尽可能保证恒定磁通，当然在功率一定的情况下，如果输出转矩不是很大，也应该容许弱磁调节来调节转速。
对于楼主提出的问题由于还是有点复杂，我拟分别解答。
在实际的应用中，我们有这样的经验，负载重时，电机的电流会增大。尤其是恒定电压频率下只能如此。道理很简单，因为负载加大（指转矩），在一定电源频率下，转速不会降多少，基本不变（如果电机功率还足以应付负载变化）。PM增加，电功率P也增加，根据P=1.732*U*I*功率因数（上节遗漏），电流自然应该增加，这也是通常说负载是指电流的大小的缘故。当然根据我上次的提示，能不能电流不增加呢。实际是可以的，如果负载增加要电功率不增加，电流不变，只要电机转速降下来就可以了，那么降电源频率降低，交流电机的转速，就降下来了。但是实际情况较这个要复杂，因而变频器都设有负载特性选项，
楼主的第一个问题：存在电机的频率（包括频率而不仅限于频率）与功率的理论计算公式吗？如果存在，请列举。
可以这样回答，对于正弦电源，频率不会直接出现在电功率的理论公式中，但是功率因数与频率有复杂的关系。电机实际功率与负载有关系，电机转速与机械功率有关，频率变化直接影响机械功率，从而间接影响电机电功率。应该注意电机的功率从来就不是设定的，在额定功率范围内，它总是随机械功率的变化而变化。负载直接出现在电机的数学模型中。脱离负载条件而谈电机功率实际毫无意义。看来这个问题应该换个方法来谈，我不再在楼主的意义上讨论这个问题。
1、存在电机的频率（包括频率而不仅限于频率）与功率的理论计算公式吗？
查找了《电机拖动》等有关书籍没有相关计算公式，只有三相异步电机定子每相电动势的有效值 ： E1=4.44f1N1Φm 式中 ：E1－－定子每相由气隙磁通感应的电动势的有效值，V ；f1－－定子频率，Hz；N1——定子每相绕组有效匝数 ；Φm-每极磁通量
2、在电机实际运行过程中，功率与频率之外的什么参数还有关系？请详细阐述。
电机都输出功率与频率的关系，这主要取决与设备的类型，需根据不同类型的设备、工艺情况进行具体分析，而非电机本身。
比如： 对于容积式压缩机或鼓风机，在工艺系统压力不变的情况下（恒压控制模式），电机的输出功率与频率成正比关系。
对于离心式水泵、鼓风等平方转矩的设备，输出功率（轴功率）是转速（频率）的3次方比例关系。
3、电机运行在不同频率下的实际功率该怎样测量？
P=T*n/9550
T=转矩单位Nm，n分=每分钟转速单位转/分钟
测量了转矩和转速就可以计算功率了
有关系虽没有直接的数学表达式。但这两个公式就可以计算出 电机的频率和功率的关系；n=60f/p;（1）
n----电机转速； f--- 频率； p---电机的磁极对数； N = TX2πn/60; （2） N---电机功率； T---电机转矩； n---电机转速；将1代入2 便得到 N= TX2πf/P.由此看出电机的功率；当转矩一定时。频率与功率成正比。
N=IV 功率等于电流与电压的乘积。与电压。电流有关。电压下降扭矩下降。功率下降。
用测速电机，旋转编码器。测速盘电机的转速进行测量。 测得转速再测量电机转矩就可以计算出电机的功率。
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