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电机常用计算公式及说明详解

学术研究2020.01.09
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电机电流计算:

对于交流电三相四线供电而言,线电压是380,相电压是220,线电压是根号3相电压。


对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压,导线的电压是线电压(指A相 B相 C相之间的电压,一个绕组的电流就是相电流,导线的电流是线电流。


当电机星接时:线电流=相电流;线电压=根号3相电压。三个绕组的尾线相连接,电势为零,所以绕组的电压是220伏。


当电机角接时:线电流=根号3相电流;线电压=相电压。绕组是直接接380的,导线的电流是两个绕组电流的矢量之和功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数 是对的用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流。

极对数与扭矩的关系

n=60f/p n: 电机转速 60:60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速:3000转/分;2对极对数电机转速:60×50/2=1500转/分。


在输出功率不变的情况下,电机的极对数越多,电机的转速就越低,但它的扭矩就越大。所以在选用电机时,考虑负载需要多大的起动扭距。


异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s),主要与频率和极数有关。

直流电机的转速与极数无关,他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。


扭矩公式

T=9550*P输出功率/N转速


导线电阻计算公式:

铜线的电阻率ρ=0.0172,
R=ρ×L/S
(L=导线长度,单位:米,S=导线截面,单位:m㎡)
磁通量的计算公式:
B为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为:Φ=BS


磁场强度的计算公式:H = N × I / Le

式中:H为磁场强度,单位为A/m;N为励磁线圈的匝数;I为励磁电流(测量值),单位位A;Le为测试样品的有效磁路长度,单位为m。

磁感应强度计算公式:B = Φ / (N × Ae)  B=F/IL  u磁导率 pi=3.14
B=uI/2R
式中:B为磁感应强度,单位为Wb/m^2;Φ为感应磁通(测量值),单位为Wb;N为感应线圈的匝数;Ae为测试样品的有效截面积,单位为m^2。


感应电动势

1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}。

磁通量变化率=磁通量变化量/时间  磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 。


2)E=BLV垂(切割磁感线运动){L:有效长度(m)}。


3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}。


4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}。

三相的计算公式:

P=1.732×U×I×cosφ
COSφ是电机的额定功率因数,额定功率因数是指电机在额定工作状态下运行时,定子相电压与相电流之间的相位差。


(功率因数:阻性负载=1,感性负载≈0.7~0.85之间,P=功率:W)


单相的计算公式:


P=U×I×cosφ


空开选择应根据负载电流,空开容量比负载电流大20~30%附近。


公式是通用的:


P=1.732×IU×功率因数×效率(三相的)


单相的不乘1.732(根号3)


空开的选择一般选总体额定电流的1.2-1.5倍即可。

经验公式为:

380V电压,每千瓦2A, 660V电压,每千瓦1.2A,

3000V电压,4千瓦1A,6000V电压,8千瓦1A。


3KW以上,电流=2*功率;3KW及以下电流=2.5*功率。
功率因数(用有功电量除以无功电量,求反正切值后再求正弦值)
功率因数cosΦ=cosarctg(无功电量/有功电量)
视在功率S
有功功率P
无功功率Q
功率因数cos@(符号打不出来用@代替一下)
视在功率S=(有功功率P的平方+无功功率Q 的平方)再开平方,


而功率因数cos@=有功功率P/视在功率S
求有功功率、无功功率、功率因数的计算公式,请详细说明下(变压器为单相变压器)。


另外无功功率的降低会使有功功率也降低么?反之无功功率的升高也会使有功功率升高么?
答:有功功率=I*U*cosφ 即额定电压乘额定电流再乘功率因数
单位为瓦或千瓦
无功功率=I*U*sinφ,单位为乏或千乏.
I*U 为容量,单位为伏安或千伏安.
无功功率降低或升高时,有功功率不变.但无功功率降低时,电流要降低,线路损耗降低,反之,线路损耗要升高。


什么叫无功功率?为什么叫无功?无功是什么意思?

答:无功功率与功率因数

许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的"无功"并不是"无用"的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。无功功率单位为乏(Var)。

许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的"无功"并不是"无用"的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。


在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数cosφ,其计算公式为:cosφ=P/S=P/[(P2+Q2)^(1/2)]


P为有功功率,Q为无功功率。
在电力网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将大部分用来供给有功功率,从而提高电能输送的功率。


影响功率因数的主要因素

(1)大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%~70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%~70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。


(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。

(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。

当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。


无功补偿通常采用的方法主要有3种:低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

(1)低压个别补偿:

低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接,它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗,以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是:用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。

(2)低压集中补偿:

低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。

(3)高压集中补偿:

高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6~10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端,用户本身又有一定的高压负荷时,

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