电磁功率物理意义,电磁功率和有功功率的关系

入职时间不长的小S找到Ms.参，讲诉了他闹心的困惑：参与了多型电机的设计工作，竟然一次比一次问题多，从一开始的不太了解到后来愈来愈多的迷茫。

尤其材料的极限应用、电磁负荷尽可能往高提升、单位功率的材料消耗、利用系数等等，搅得他一头雾水。Ms.参今天重点谈谈电机常数，剖析其物理含义，搞明白为什么要想方设法探底电磁负荷极限值。

电机常数是怎么回事

电机进行能量转换时，无论是从机械能变成电能(发电机)，或从电能变成机械能(电动机)，能量均以电磁能的形式通过定、转子间的气隙进行传递，与之对应的功率成为电机的电磁功率，用电机的计算功率P′表示,按下式计算：

P′=mEI×10-3(千伏安)——（1）式中: m——绕组相数 E——绕组电动势(伏)

I——绕组相电流(安)

绕组电动势为

E=4KwmfWKdpΦ(伏)——（2）

式中 Kwm——气隙磁场波形系数，正弦分布时等于1.11

f——电流频率(赫)

W——绕组每相串联匝数

Kdp——绕组系数，以基波绕组系数Kdp1代入

Φ——每极磁通(韦)

电流频率为

f =pn/60——（3）式中 p——极对数 n——转速(转/分)

每极磁通为

Φ=BδavτLef=Bδαp′τLef(韦)——（4）式中 Bδ——气隙磁密最大值(特斯拉)

αp′——计算极弧系数，αp′=Bδav/Bδ，其中Bδav为气隙平均磁密

Lef——电枢计算长度(米)

τ——极距(米)，τ=πD/2p(米)，其中D为电枢直径(米)

沿电枢圆周单位长度上的总电流称为电负荷A，即A=2mWI/πD (安/米)——（5）将（3）～（4）代入（2），（2）代入（1），整理后可得(D2Lefn)/P′=6.1×103/(αp′Kwm KdpA Bδ)=CA——（6）

对于一定功率、转速范围的电机，电负荷A、磁负荷Bδ变动范围不大，αp′、Kwm 、Kdp的变化范围更小，故此CA称为电机常数，（6）可变为

CA=(D2Lef)/(P′/n)=(60D2Lef)/(2πT′)——（7）

式中T′为计算转矩，T′=P′/Ω=60P′/2πn, Ω为机械角速度(弧度/秒)。

解析电机常数

式（7）中(D2Lef)近似表示转子有效部分体积，定子有效部分体积也和它有关。故而电机常数大体反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料(铜、铝、硅钢片)的体积，并一度程度上反映了结构材料的耗用量。

电机常数CA的倒数为

KA=1/CA=(2πT′)/(60D2Lef)=P′/(D2Lefn)——（8）

式（8）表明，KA表示单位体积有效材料所能产生的计算转矩，其大小反映电机有效材料的利用程度，称为利用系数。随着电机制造水平的提高和材料质量的改进，利用系数将不断增大。

电磁负荷A、Bδ

式（6）中αp′、Kwm 、Kdp的数值一般变化不大，因此，电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷A、Bδ有关。电磁负荷A、Bδ愈高，电机尺寸愈小，这就是为什么要想方设法探底电磁负荷的极限值根本性原因，直接关系到对设计电机的性能和经济性。