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(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:7297 | 回复:79



老菜鸟

    
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发表于:2011-12-18 20:06:24
楼主

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。

        MP介绍:gongkongMP即工控币,是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位,类似于大家熟悉的QB,1个MP=1元人民币。

        MP有什么用?兑换服务:以1个MP=1元来置换中国工控网的相关服务。 兑换现金:非积分获得的MP可兑换等值现金(满100MP后、用户可通过用户管理后台申请兑换)。



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吖兰

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发表于:2011-12-18 20:15:14
1楼
先顶再看,同时坐等楼下回应

芳季

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发表于:2011-12-18 21:35:29
2楼

木有关系。

功率公式里面有转速和扭矩。转速和频率有点关系,就是不知道扭矩就等于零。

zhxl198808

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发表于:2011-12-18 21:37:50
3楼

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。
* t, _1 E$ 【‘ a( `    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。
7 O1 x2 |: @" c; Z4 n: }4 H5 m    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。

 

jona

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发表于:2011-12-18 21:54:53
4楼

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。

荷戟独行

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发表于:2011-12-18 22:32:34
5楼

不能说没有关系,但关系比较复杂!

恒转矩负载,应该和频率成正比吧!

但风机泵类二次方负载好象是三次方关系。

jona

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发表于:2011-12-18 22:38:06
6楼

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。

jona

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发表于:2011-12-18 22:41:33
7楼

对于5楼独行侠的意见,正是我在上一节提出的我不再在楼主的意义上谈论这个问题的原因。

Smile

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发表于:2011-12-19 07:47:28
8楼
理论性很强啊              

Smile

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9楼

电动机为电感性负载,频率和负载消耗的功率关系很大。因为电动机除了消耗有功功率以外,还会消耗很大的无功功率。有功功率可以认为不随频率变化,电感性负荷消耗的无功功率和频率成反比,电容性负荷消耗的无功功率和频率成正比。
电容消耗无功:Qc=2*3.14*f*U*U*C
电感消耗无功:Ql=U*U/(2*3.14*f*L)
U为电压,C为容值,L为电感值,f为频率,

其实由于肌肤效应,频率越高,负载的等效电阻越大,其消耗的功率也是会变化的,但是变化值比较小,可以忽略不计.

时空

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发表于:2011-12-19 08:04:58
10楼

期待高手回答这个擂台问题。

刘志斌

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发表于:2011-12-19 10:54:54
11楼

1、电机的额定功率=额定转矩×额定转速;

2、当频率、电压下降时,异步电机的额定转矩不变,因为电压下降,异步电机主旋转磁场Φ恒定,定子额定电流不变;

3、这样频率、电压下降时,额定功率与转速或者说频率成正比下降;

刘志斌

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发表于:2011-12-19 11:01:23
12楼
4、或者这样说,变频、变压时,电机定子额定电流不变,电压下降,额定功率跟着下降;

刘志斌

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发表于:2011-12-19 11:07:08
13楼
5、当频率一定时,电机的实际运行功率与负载有关,可以大于额定功率、小于额定功率、空载;

刘志斌

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发表于:2011-12-19 11:18:31
14楼
6、这也是变频调速的一个缺点,如果是机械传动调速,额定功率不变,速度下降,转矩反比增大,即所谓恒功率调速;

刘志斌

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发表于:2011-12-19 11:52:31
15楼

7、计算公式   P=UI   变频时,电机额定电流I不变,电压U与频率正比下降,所以,额定功率随频率正比下降;

8、计算公式   额定功率=额定转矩×额定转速, 变频时额定转矩不变,所以额定功率随转速(频率)下降正比下降;

9、频率下降,额定电流不变的道理你清楚吗?

10、频率下降,额定转矩不变的道理你清楚吗?

涛声依旧

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发表于:2011-12-19 12:49:18
16楼

楼上说的很对,书本知识多学习才好

zlyseo

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今生缘

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18楼

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,HzN1——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

AQD008

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19楼

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。

刚入行

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20楼
同步电机启动过程中熔断器熔断是郎个的

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