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功率計算范文第1篇

關(guān)鍵詞：G5X 風(fēng)力發(fā)電 變頻器 散熱功率 計算方法

中圖分類號： TN773 文獻標(biāo)識碼： A

一、概述

G5X風(fēng)力發(fā)電機組（簡稱機組）是我國從西班牙Gamesa公司引進的雙饋型變槳距機組（如圖1），該型機組單臺功率為850kW，根據(jù)葉片長度的不同，分為G52和G58兩種。

圖1 某風(fēng)電場的G5X機組

G5X在國內(nèi)安裝數(shù)量龐大，早期引進的機組所裝變頻器主要為Ingerteam變頻器。G5X機組在運行初期，性能比較穩(wěn)定，故障相對較少，但是隨著運行時間的累積，一些機組開始出現(xiàn)環(huán)境適應(yīng)性的問題。例如，會出現(xiàn)零部件腐蝕嚴(yán)重、受風(fēng)沙侵蝕嚴(yán)重等現(xiàn)象，變頻器還出現(xiàn)散熱等方面的問題。由于變頻器對整個機組的發(fā)電性能控制起著極其重要的作用，如果變頻器在運行過程中出現(xiàn)過熱會直接導(dǎo)致整個機組停機，國內(nèi)不少風(fēng)電場已經(jīng)開始著手對變頻器的散熱系統(tǒng)進行改造。在變頻器改造過程中，首要問題是需要知道變頻器的發(fā)熱量，計算變頻器發(fā)熱量需要詳細(xì)了解變頻器各個方面的參數(shù)，對于現(xiàn)場工程師來說比較困難。本文運用經(jīng)驗和理論計算相結(jié)合的方法，計算出了G5X機組變頻器在運行過程中的總發(fā)熱量，可以為現(xiàn)場的改造提供依據(jù)。

二、計算方法

Ingerteam變頻器采用AC-DC-AC（交-直-交）背靠背結(jié)構(gòu)，其IGBT型號有三種為：Infineon公司的BSM300GB120DLC、FF400R12KE3和Semikron公司的 SKM400GB124D。三種型號都可以替代使用，現(xiàn)場使用較多的是BSM300GB120DLC，下面依據(jù)該型號進行計算，其它兩種型號雷同。單個模塊含有2個IGBT和2個反并聯(lián)二極管，如下圖所示，為一個BSM300GB120DLC模塊的內(nèi)部電路：

圖2 BSM300GB120DLC模塊內(nèi)部電路

每臺變頻器上使用12個IGBT模塊，網(wǎng)側(cè)6個，電機側(cè)6個，因此網(wǎng)側(cè)、電機側(cè)各有12個IGBT和12個反并聯(lián)二極管，2個IGBT模塊并聯(lián)組成一個橋臂（即一相）。

變頻器網(wǎng)側(cè)輸入電壓為50Hz 480V交流。變頻器的發(fā)熱包括以下部分：IGBT的發(fā)熱、反并聯(lián)二極管的發(fā)熱。

首先，變頻器功率為

（1）

注：雙饋機組的變頻器功率為機組額定功率的，這里按較大值進行計算。

輸入側(cè)額定電壓為。由此可以計算變頻器的網(wǎng)側(cè)相電流峰值為：

340.797A （2）

IGBT在導(dǎo)通狀態(tài)下都有1V左右的壓降，隨著IGBT容量的增加，壓降也會增加。因此，IGBT在工作過程中流過電流時，自身會存在損耗，這個損耗就是通態(tài)功耗。單個IGBT的通態(tài)功耗PSS為

（3）

其中，—變頻器的輸出電流峰值，—、集電極電流等于時，IGBT的飽和壓降，—PWM波形占空比（調(diào)制深度），—輸出功率因數(shù)。

IGBT作為開關(guān)器件，主要靠其告訴的開關(guān)過程來控制電壓和電流，從而達到對電壓和電流的調(diào)制的目的，實現(xiàn)電壓電流的各種變化。IGBT的開關(guān)的過程分為導(dǎo)通和關(guān)斷兩個狀態(tài)：在導(dǎo)通瞬間，IGBT的集電極-發(fā)射極電壓逐漸降低，電流逐漸上升，這個過程中，IGBT產(chǎn)生的損耗叫導(dǎo)通損耗；在關(guān)斷瞬間，IGBT的集電極-發(fā)射極電壓逐漸上升，電流逐漸下降，這個過程中，IGBT產(chǎn)生的損耗叫關(guān)斷損耗。導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗之和即為IGBT的開關(guān)功耗。單個IGBT的開關(guān)功耗PSW為

（4）

其中，為、集電極電流等于時，每脈沖對應(yīng)的IGBT開通能量；為、集電極電流等于時，每脈沖對應(yīng)的IGBT關(guān)斷能量；為變頻器的PWM開關(guān)頻率。

一般IGBT大多帶有反并聯(lián)二極管，用于IGBT關(guān)斷時的續(xù)流，又叫續(xù)流二極管。單個反并聯(lián)續(xù)流二極管的通態(tài)功耗PD為：

（5）

—情況下，續(xù)流二極管的正向壓降

另外，續(xù)流二極管的開關(guān)功耗包含在IGBT的中，因此，根據(jù)（3）～（5）式，每個橋臂（2個IGBT模塊）的功耗便PAV1可以計算出來：

（6）

由于變頻器有三個橋臂，那么整個變頻器的散熱PAV：

（7）

根據(jù)現(xiàn)場實際情況選取各參數(shù)合適的取值，是保證計算精度的關(guān)鍵。對于（7）式，下面分別討論各個參數(shù)的取值情況：

為變頻器的PWM開關(guān)頻率，按照300kW功率等級的變頻器的開關(guān)頻率一般在5kHz左右，因此?。?/p>

為變頻器的輸出電流峰值，考慮到2個IGBT模塊并聯(lián)，各分一半的電流，那么有

；

為IGBT結(jié)溫、集電極電流等于時，IGBT的飽和壓降，根據(jù)BSM300GB120DLC的資料可以查詢得2.4～2.9V，此處取較高值2.9V；

為PWM波形占空比（調(diào)制深度），取D=1；

為輸出功率因數(shù)，取網(wǎng)側(cè)取=1，電機側(cè)取=0.8；

為、集電極電流等于時，每脈沖對應(yīng)的IGBT開通能量，根據(jù)BSM300GB120DLC的資料可以查詢得=35.0mJ；

為、集電極電流等于時，每脈沖對應(yīng)的IGBT關(guān)斷能量, 根據(jù)BSM300GB120DLC的資料可以查詢得=36.0mJ；

為情況下，續(xù)流二極管的正向壓降，根據(jù)BSM300GB120DLC的資料可以查詢得=1.7V；

那么整個變頻器功率模塊的發(fā)熱功率為：

功率計算范文第2篇

關(guān)鍵詞：小型無人機；螺旋槳；可用功率估算；活塞發(fā)動機

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.237

0 引言

隨著無人機應(yīng)用范圍的擴展，對無人機發(fā)動機性能的要求也越來越高。螺旋槳式活塞發(fā)動機在長期使用過程中體現(xiàn)了自身的優(yōu)點，具有體積小、質(zhì)量輕、耗油率低、低速時推力大、結(jié)構(gòu)簡單，便于維護等優(yōu)點，因此世界上大多數(shù)小型低速無人機選擇活塞式發(fā)動機。

小型無人機的飛行性能主要依靠動力裝置，因此估算螺旋槳式活塞發(fā)動機的可用功率是小型無人機飛行性能計算過程中的重點之一。本文主要通過經(jīng)驗公式和估算曲線對發(fā)動機的可用功率進行估算。

1 螺旋槳特性及選擇

螺旋槳可分為定距螺旋槳和恒速螺旋槳[1]。對于小型活塞發(fā)動機來說，定距螺旋槳具有成本低，結(jié)構(gòu)簡單的特點，所以被廣泛采用。 螺旋槳槳距是指螺旋槳在不打滑和效率不損失的情況下，每轉(zhuǎn)動一圈向前移動的距離。槳距和槳葉角互成比例[2]。

在確定發(fā)動機型號和性能之后，要實現(xiàn)飛行器能夠進行長時間的巡航，可以找到與發(fā)動機匹配最佳的螺旋槳，使發(fā)動機在保證功率輸出的情況下工作在較為經(jīng)濟的狀態(tài)。所以在發(fā)動機定型后選擇合理的螺旋槳至關(guān)重要。

在初步設(shè)計過程中，螺旋槳的直徑選擇方法進行估算。

一，根據(jù)槳尖速度限制進行估算。直徑的估算公式為：

對于低速飛機，從材料角度區(qū)分，木質(zhì)槳的槳尖速度Mtip要小于等于0.6馬赫，金屬槳小于等于0.8馬赫。

二，從發(fā)動機功率進行估算，螺旋槳直徑的估算公式為[2]：

式中：Hp是指發(fā)動機馬力。該公式適用于10-600Hp的發(fā)動機。

螺旋槳直徑的選擇，若單從氣動角度考慮，直徑增大則效率就提高，但效率并不只是僅由直徑?jīng)Q定的，同時直徑加大，槳尖切線速度增大，螺旋槳噪聲增高；另外，直徑加大，螺旋槳重量增加，安裝間距變小。因此，在選取螺旋槳直徑時要注意綜合分析、兼顧各方，以求取得最佳效果。

2 螺旋槳效率修正及可用功率計算

2.1 螺旋槳效率。

一般廠商提供的效率是自由效率?；茡p失的大小決定了螺旋槳效率的大小，一般螺旋槳效率為50% 一85% 。

2.2 螺旋槳效率修正。

根據(jù)發(fā)動機特性和螺旋槳直徑，可求出螺旋槳的相對進距比J和功率系數(shù)與高度和飛行速度之間的關(guān)系，通過圖1[2]可查得螺旋槳效率。

機身或短艙對氣流產(chǎn)生阻滯作用，導(dǎo)致螺旋槳氣動效果下降。機身對效率降低程度與螺旋槳直徑相對機身大小有關(guān)[2]。此時，需對螺旋槳效率進行修正。其修正公式如下

Jeff――修正后的進距比，按此進距比在效率曲線圖上查出的效率，才是進行飛機性能計算的真正效率。

有的螺旋槳廠商，按匹配飛機的具體情況，提供了已修正過的效率曲線，但一種修正，只適用于一種飛機。

2.3 發(fā)動機可用功率計算。

由于空氣密度隨高度變化，發(fā)動機的有效功率隨高度變化而變化，詳見公式（6）。其中，下標(biāo)“H”表示高度為H時的參數(shù)，下標(biāo)“0”表示高度為零時的參數(shù)。

根據(jù)公式（7）求得的發(fā)動機在空中的有效功率P，結(jié)合螺旋槳效率及其修正系數(shù)，利用經(jīng)驗公式可求得螺旋槳發(fā)動機可用功率。

根據(jù)以上公式，可以求出不同高度下發(fā)動機的可用功率。

3 結(jié)論

通過以上經(jīng)驗公式和曲線，可以得到一種計算螺旋槳式活塞發(fā)動機有效功率的計算方法。該方法簡單有效，適用于初始總體設(shè)計階段，可以迅速獲得小型無人機性能估算需要的數(shù)據(jù)。

參考文獻：

功率計算范文第3篇

1、產(chǎn)率（productivity），選礦產(chǎn)率的簡稱。在選礦工藝流程中，某一產(chǎn)品的質(zhì)量占入選原礦石質(zhì)量的百分比，即為此種產(chǎn)品的產(chǎn)率，如精礦產(chǎn)率、尾礦產(chǎn)率。精礦產(chǎn)率就是精礦的質(zhì)量與入選原礦質(zhì)量的百分比。產(chǎn)率是選礦過程中的一項重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

2、一般以百分?jǐn)?shù)表示，即產(chǎn)率=（實際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）×100%。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

功率計算范文第4篇

1.會根據(jù)用電器的額定電壓、額定功率算出用電器正常工作時的電流和用電器的電阻.

2.理解計算實際功率的思路.

能力目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生審題能力和初步綜合運用學(xué)過的電學(xué)知識解題的能力.

情感目標(biāo)

使學(xué)生獲得解決實際用電的初步知識.

教學(xué)建議

教材分析

有關(guān)電功率的計算涉及的物理量較多，綜合性較強，而且靈活性強，對學(xué)生來說有一定難度.

本節(jié)習(xí)題課就是要幫助學(xué)生解決問題.教師在選擇例題時應(yīng)精心選擇，要有目的性，如：課本上的例題1要解決的問題是要學(xué)生學(xué)會在使用電功率的公式時，應(yīng)注意公式各個量的對應(yīng)關(guān)系，熟悉電功率公式，為下道例題做鋪墊.

例題2的目的是要學(xué)生掌握解電功率習(xí)題的思路，抓住解題中的變量和不變量，其中不變量在初中就是電阻不變.電壓變電功率、電流變.

教材(人教版)中的例題2沒有從最簡便的方法解題突出了電功率的決定式的作用.

重點·難點·疑點及解決辦法

理解計算實際功率的思路.

教法建議

有關(guān)電功率的計算涉及的物理公式較多對初中學(xué)生來說，有一定難度.在講例題前可以幫助學(xué)生復(fù)習(xí)一下電功率的公式和歐姆定律的公式.講例題前應(yīng)給學(xué)生一定的思考時間，要在教會學(xué)生獨立思考上下功夫.鼓勵學(xué)生一題多解，教師也應(yīng)在一體多變上下功夫.

計算涉及的物理量比較多，題目的難度比較大.解題時要認(rèn)真審題，理清解題思路，挖掘題目中的隱含條件，加深對額定電壓、額定功率、實際電壓、實際功率的認(rèn)識和理解，提高運用知識的能力，弄清串、并聯(lián)電路中電功率的特點，加深對計算過程中必須對各物理量一一對應(yīng)的重要性的認(rèn)識.

明確目標(biāo)

會根據(jù)用電器的額定電壓、額定功率算出用電器正常工作時的電流和用電器的電阻．

培養(yǎng)學(xué)生的審題能力．

理解計算實際功率的思路．培養(yǎng)學(xué)生的審題能力，通過一題多解、一題多變，訓(xùn)練學(xué)生思維的靈活性．

培養(yǎng)學(xué)生運用電功率知識解決實際問題的能力．

進一步理解計算實際功率的思路．

培養(yǎng)歸納解題思路的能力．

教學(xué)設(shè)計方案

重難點：重點電功率公式的運用，難點是靈活運用電功率、歐姆定律公式解決問題.

教學(xué)過程：

一．引入新課

方案一.復(fù)習(xí)引入新課

問：（1）歐姆定律的內(nèi)容是什么？

（2）串聯(lián)電路的電流、電壓、電阻有什么特點？

（3）什么叫電功？什么叫電功率？

（4）用電器在什么情況下正常工作？

（5）實際功率和額定功率之間有什么關(guān)系？

方案二：直接引入課題

二.進行新課

解決問題：

1）已知用電器銘牌，求用電器正常工作時，電流.

2）已知用電器銘牌，求用電器實際工作時，電壓或電流或功率.

3）電功率在串聯(lián)、并聯(lián)電路中的應(yīng)用.

例1：課本中的［例題1］.

例題小結(jié)：

①若已知用電器的額定狀態(tài)，可求出用電器正常工作時的電流I=P額／U額和用電器的電阻R=U額2／P額.(一般地說，應(yīng)當(dāng)把用電器上所標(biāo)明的額定條件，理解為給出了用電器的電阻.不考慮溫度對電阻的影響.)

②額定電壓相同的燈泡，額定功率大的燈泡電阻小，燈絲粗.

分析：當(dāng)電燈兩端電壓發(fā)生變化時，可認(rèn)為燈絲的電阻沒有改變，根據(jù)歐姆定律I=U/R可知，I隨U的變化而變化，所以燈泡實際發(fā)出的功率也變化.

解題思路：

①根據(jù)額定狀態(tài)求出燈泡的電阻.

②根據(jù)I=U/R求出燈泡在新電壓上的電流.

③根據(jù)P=UI求出新電壓下的功率.

請兩位同學(xué)上黑板分別算出燈泡在210伏和230伏電壓下的功率P1和P2，其他同學(xué)在課堂作業(yè)本上解此題.

討論：本題還有沒有其他解法？學(xué)生回答，教師指出：用比例法P1∶P額=（U12∶U額）2求P1較為方便.

例題小結(jié)：

①用電器的實際功率是隨著它兩端的實際電壓的改變而改變的；

②求實際功率的思路.

例3：將燈L1(PZ220-25)和燈L2(PZ220-60)并聯(lián)接在220伏的電壓上再將它們串聯(lián)接在220伏的電路上，兩種情況下哪盞燈泡亮些？為什么？

分析：要判斷兩燈的亮與暗，只要比較二燈的實際功率大小就可以了.

解：并聯(lián)時，每盞燈的實際電壓均為220伏，則其實際功率就等于燈的額定功率，因此可直接判斷出燈L1比燈L1亮.

串聯(lián)時，因每盞燈兩端的電壓均小于220伏，所以兩燈均不能正常發(fā)光，根據(jù)例1的結(jié)果知道，燈L1的電阻R1大于燈L2的電阻R2，又因為兩盞燈串聯(lián)，所以通過它們的電流一樣大.因此可根據(jù)P=UI=I2R判斷出P1＞P2，L1這盞燈亮些.

例題小結(jié)：在并聯(lián)電路中，電阻大的用電器消耗電功率?。辉诖?lián)電路中，電阻大的用電器消耗的電功率大.

例4：標(biāo)有"6V3W"的小燈泡能不能直接接到9伏的電源上？若要使小燈泡接上后正常發(fā)光，應(yīng)怎么辦？

分析：學(xué)生根據(jù)已有的知識不難判斷，因為9伏已大于燈泡的額定電壓6伏，如果直接接上去，因?qū)嶋H功率比額定功率大得多，燈泡會燒壞，所以不能直接接入.若要接，應(yīng)和燈泡串聯(lián)一個電阻R再接入，讓電阻R分擔(dān)3伏的電壓.

解：不能直接接入.應(yīng)和一個阻值是R的電阻串聯(lián)后再接入.

I=I額=P額/U額=3瓦/6伏=0.5安.

R=（U-U額）/I=(9伏-6伏)/0.5安=6歐.

討論此題還有哪些方法求R.

例題小結(jié)：當(dāng)加在用電器兩端的實際電壓比額定電壓大許多時，用電器可能會燒壞，應(yīng)和它串聯(lián)一個電阻再接入.

探究活動

【課題】觀察比較兩只燈泡燈絲的粗細(xì),判斷額定功率的大小.

【組織形式】學(xué)生分組或個人

【活動方式】

1.提出問題

功率計算范文第5篇

關(guān)鍵詞：潛油電泵機組 空載試驗 負(fù)載試驗 負(fù)載率曲線 運行效率

潛油電泵機組在配套時為了保證一定的安全系數(shù)往往選用稍大的潛油電機。生產(chǎn)單位技術(shù)人員選擇電機時一般以安全系數(shù)為重點，經(jīng)營和銷售人員一般以成本考慮為第一位。傳統(tǒng)的經(jīng)驗認(rèn)為過大的功率配置即“大馬拉小車”會造成電能的浪費，本文擬從潛油電機不同負(fù)載率下的效率計算進行潛油電泵電機的科學(xué)的功率匹配。

1.潛油電機功率的選擇

但為了保證安全性，技術(shù)人員一般加大20%的安全系數(shù)甚至更高，過大的功率不僅造成電機成本的增加，而且連帶變壓器、控制柜整體成本大量的增加，變壓器、變頻器容量的選擇為≥1.732×電機功率。

2.潛油電機負(fù)載率的計算

2.1.電機效率與電機負(fù)載率

首先必須明確的是兩個概念：電機效率和電機負(fù)載率。電機效率是指電機輸入能量和輸出能量的比值。即P2/P1。對電動機（包括潛油電機）來講就是輸出的機械軸功率（在英文的資料上一般稱為Horse Power）與輸入電功率（外文資料一般稱為kilowatt）的比值。這里必須強調(diào)的是在國家標(biāo)準(zhǔn)單位制中二者的單位雖然都是千瓦，但其物理意義是截然不同的，也是在使用中必須加以嚴(yán)格區(qū)分的。尤其是在為國外電泵機組配套的資料中必須嚴(yán)格區(qū)分。電機負(fù)載率是指電機負(fù)載功率與額定負(fù)載功率的比值。顯然負(fù)載率為1時即表示電機的額定狀態(tài)，為0時即表示電機的空載狀態(tài)。不同的負(fù)載率對應(yīng)于不同的電機效率。這樣形成一個函數(shù)關(guān)系η=f（K）。其中k∈[0，1]。

2.2.不同負(fù)載率下電機效率的計算。

對潛油電機而言由空載試驗和負(fù)載試驗可得出電機的P0值確定A；由帶泵負(fù)載可以得出PrN的值確定B。就可以繪制出電機的效率––負(fù)載率關(guān)系曲線η=f（K）了。

3.效率——負(fù)載率關(guān)系曲線的應(yīng)用

通過對異步電機的計算發(fā)現(xiàn)電機的效率最高點有時并不是出現(xiàn)在額定負(fù)載點時，并且在電機負(fù)載率小于1的一段范圍以內(nèi)電機的效率變化并不大，這就為潛油電泵系統(tǒng)中電機的優(yōu)化選擇提供了一定的范圍。以YQY116––43kW/950V電機為例：該電機空載損耗大約5kW，額定狀態(tài)時定子銅耗為4.4kW、轉(zhuǎn)子銅耗5.51kW、雜散損耗0.22kW。通過上面的公式計算得A=0.1152、B=0.2234。因此：

將不同負(fù)載率帶入公式得到其效率––負(fù)載率曲線如下圖所示：

通過上表不難看出，該電機效率的最高點并不是在額定負(fù)載時，而是在負(fù)載率為0.7左右時之間。并且在負(fù)載率在0.5～1之間變化時其效率變化小于1.3%，在這一范圍內(nèi)可以說電機的效率保持相對的穩(wěn)定。

所以對于潛油電泵系統(tǒng)來講。效率——負(fù)載率關(guān)系曲線應(yīng)用主要可應(yīng)用在以下幾個方面：

3.1.選井選泵。

在一般情況下如何既保證系統(tǒng)的安全系數(shù)，又保證系統(tǒng)在高效區(qū)運行是潛油電泵系統(tǒng)選井選泵程序的最根本要求。在已經(jīng)確定所使用的離心泵之后確定電機功率必須要考慮以下幾方面的因素：（1）分離器、保護器和其他可能消耗功率的設(shè)備所需要的功率 ；（2）保證泵在發(fā)生異常情況時所需要的過載功率；如不同含水率時的原油粘度變化而引起泵功率的增加；（3）系統(tǒng)安全系數(shù)。這樣對于不同的電機，通過計算負(fù)載率——效率曲線就可掌握電機的高效運行范圍。按照一般的經(jīng)驗對于井況穩(wěn)定的油井可選用比較小的安全系數(shù)（即選擇功率相差不大的電機）以降低系統(tǒng)的投資費用。對于井況相對復(fù)雜的油井也可在電機的選擇時兼顧系統(tǒng)經(jīng)濟運行的同時選擇盡量大的安全系數(shù)。

3.2.潛油電泵井的工作狀況判斷。

在潛油電泵運行過程中由于井況的變化和發(fā)生的一些設(shè)備故障可能使電機的工作點發(fā)生變化，反映在現(xiàn)場一般是電機電流的變化。技術(shù)人員一般只憑經(jīng)驗作出判斷?，F(xiàn)場施工和日常管理中如何對這些變化作出定量的分析從而進一步提出定性的結(jié)論是潛油電泵井應(yīng)用中目前還沒有解決的一個問題。解決這一問題的最根本途徑是通過綜合電機學(xué)和電工方面的理論計算方法，最好是建立一個比較完整的數(shù)學(xué)模型，目前還沒有文獻或者報道提出類似的問題和解決方法。但是潛油電機的效率——負(fù)載率曲線對于現(xiàn)場的判斷可以提供一定的幫助。

4.結(jié)論和建議

通過對潛油電機負(fù)載率的計算可以看出較大的功率配置并不會造成電能的浪費。

4.1.對于常規(guī)油井，潛油電機功率配置以120%-130%較為

合適，因為電流過載值一般設(shè)定為額定電流的120%。

4.2.對于稠油井，要進行黏度系數(shù)的校正，然后再以