功率计算
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功率计算范文第1篇
中图分类号： TN773 文献标识码： A
一、概述
G5X风力发电机组（简称机组）是我国从西班牙Gamesa公司引进的双馈型变桨距机组（如图1），该型机组单台功率为850kW，根据叶片长度的不同，分为G52和G58两种。
图1 某风电场的G5X机组
G5X在国内安装数量庞大，早期引进的机组所装变频器主要为Ingerteam变频器。G5X机组在运行初期，性能比较稳定，故障相对较少，但是随着运行时间的累积，一些机组开始出现环境适应性的问题。例如，会出现零部件腐蚀严重、受风沙侵蚀严重等现象，变频器还出现散热等方面的问题。由于变频器对整个机组的发电性能控制起着极其重要的作用，如果变频器在运行过程中出现过热会直接导致整个机组停机，国内不少风电场已经开始着手对变频器的散热系统进行改造。在变频器改造过程中，首要问题是需要知道变频器的发热量，计算变频器发热量需要详细了解变频器各个方面的参数，对于现场工程师来说比较困难。本文运用经验和理论计算相结合的方法，计算出了G5X机组变频器在运行过程中的总发热量，可以为现场的改造提供依据。
二、计算方法
Ingerteam变频器采用AC-DC-AC（交-直-交）背靠背结构，其IGBT型号有三种为：Infineon公司的BSM300GB120DLC、FF400R12KE3和Semikron公司的 SKM400GB124D。三种型号都可以替代使用，现场使用较多的是BSM300GB120DLC，下面依据该型号进行计算，其它两种型号雷同。单个模块含有2个IGBT和2个反并联二极管，如下图所示，为一个BSM300GB120DLC模块的内部电路：
图2 BSM300GB120DLC模块内部电路
每台变频器上使用12个IGBT模块，网侧6个，电机侧6个，因此网侧、电机侧各有12个IGBT和12个反并联二极管，2个IGBT模块并联组成一个桥臂（即一相）。
变频器网侧输入电压为50Hz 480V交流。变频器的发热包括以下部分：IGBT的发热、反并联二极管的发热。
首先，变频器功率为
（1）
注：双馈机组的变频器功率为机组额定功率的，这里按较大值进行计算。
输入侧额定电压为。由此可以计算变频器的网侧相电流峰值为：
340.797A （2）
IGBT在导通状态下都有1V左右的压降，随着IGBT容量的增加，压降也会增加。因此，IGBT在工作过程中流过电流时，自身会存在损耗，这个损耗就是通态功耗。单个IGBT的通态功耗PSS为
（3）
其中，—变频器的输出电流峰值，—、集电极电流等于时，IGBT的饱和压降，—PWM波形占空比（调制深度），—输出功率因数。
IGBT作为开关器件，主要靠其告诉的开关过程来控制电压和电流，从而达到对电压和电流的调制的目的，实现电压电流的各种变化。IGBT的开关的过程分为导通和关断两个状态：在导通瞬间，IGBT的集电极-发射极电压逐渐降低，电流逐渐上升，这个过程中，IGBT产生的损耗叫导通损耗；在关断瞬间，IGBT的集电极-发射极电压逐渐上升，电流逐渐下降，这个过程中，IGBT产生的损耗叫关断损耗。导通损耗和关断损耗之和即为IGBT的开关功耗。单个IGBT的开关功耗PSW为
（4）
其中，为、集电极电流等于时，每脉冲对应的IGBT开通能量；为、集电极电流等于时，每脉冲对应的IGBT关断能量；为变频器的PWM开关频率。
一般IGBT大多带有反并联二极管，用于IGBT关断时的续流，又叫续流二极管。单个反并联续流二极管的通态功耗PD为：
（5）
—情况下，续流二极管的正向压降
另外，续流二极管的开关功耗包含在IGBT的中，因此，根据（3）～（5）式，每个桥臂（2个IGBT模块）的功耗便PAV1可以计算出来：
（6）
由于变频器有三个桥臂，那么整个变频器的散热PAV：
（7）
根据现场实际情况选取各参数合适的取值，是保证计算精度的关键。对于（7）式，下面分别讨论各个参数的取值情况：
为变频器的PWM开关频率，按照300kW功率等级的变频器的开关频率一般在5kHz左右，因此取；
为变频器的输出电流峰值，考虑到2个IGBT模块并联，各分一半的电流，那么有
；
为IGBT结温、集电极电流等于时，IGBT的饱和压降，根据BSM300GB120DLC的资料可以查询得2.4～2.9V，此处取较高值2.9V；
为PWM波形占空比（调制深度），取D=1；
为输出功率因数，取网侧取=1，电机侧取=0.8；
为、集电极电流等于时，每脉冲对应的IGBT开通能量，根据BSM300GB120DLC的资料可以查询得=35.0mJ；
为、集电极电流等于时，每脉冲对应的IGBT关断能量, 根据BSM300GB120DLC的资料可以查询得=36.0mJ；
为情况下，续流二极管的正向压降，根据BSM300GB120DLC的资料可以查询得=1.7V；
那么整个变频器功率模块的发热功率为：
功率计算范文第2篇
关键词：小型无人机；螺旋桨；可用功率估算；活塞发动机
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.237
0 引言
随着无人机应用范围的扩展，对无人机发动机性能的要求也越来越高。螺旋桨式活塞发动机在长期使用过程中体现了自身的优点，具有体积小、质量轻、耗油率低、低速时推力大、结构简单，便于维护等优点，因此世界上大多数小型低速无人机选择活塞式发动机。
小型无人机的飞行性能主要依靠动力装置，因此估算螺旋桨式活塞发动机的可用功率是小型无人机飞行性能计算过程中的重点之一。本文主要通过经验公式和估算曲线对发动机的可用功率进行估算。
1 螺旋桨特性及选择
螺旋桨可分为定距螺旋桨和恒速螺旋桨[1]。对于小型活塞发动机来说，定距螺旋桨具有成本低，结构简单的特点，所以被广泛采用。 螺旋桨桨距是指螺旋桨在不打滑和效率不损失的情况下，每转动一圈向前移动的距离。桨距和桨叶角互成比例[2]。
在确定发动机型号和性能之后，要实现飞行器能够进行长时间的巡航，可以找到与发动机匹配最佳的螺旋桨，使发动机在保证功率输出的情况下工作在较为经济的状态。所以在发动机定型后选择合理的螺旋桨至关重要。
在初步设计过程中，螺旋桨的直径选择方法进行估算。
一，根据桨尖速度限制进行估算。直径的估算公式为：
对于低速飞机，从材料角度区分，木质桨的桨尖速度Mtip要小于等于0.6马赫，金属桨小于等于0.8马赫。
二，从发动机功率进行估算，螺旋桨直径的估算公式为[2]：
式中：Hp是指发动机马力。该公式适用于10-600Hp的发动机。
螺旋桨直径的选择，若单从气动角度考虑，直径增大则效率就提高，但效率并不只是仅由直径决定的，同时直径加大，桨尖切线速度增大，螺旋桨噪声增高；另外，直径加大，螺旋桨重量增加，安装间距变小。因此，在选取螺旋桨直径时要注意综合分析、兼顾各方，以求取得最佳效果。
2 螺旋桨效率修正及可用功率计算
2.1 螺旋桨效率。
一般厂商提供的效率是自由效率。滑移损失的大小决定了螺旋桨效率的大小，一般螺旋桨效率为50% 一85% 。
2.2 螺旋桨效率修正。
根据发动机特性和螺旋桨直径，可求出螺旋桨的相对进距比J和功率系数与高度和飞行速度之间的关系，通过图1[2]可查得螺旋桨效率。
机身或短舱对气流产生阻滞作用，导致螺旋桨气动效果下降。机身对效率降低程度与螺旋桨直径相对机身大小有关[2]。此时，需对螺旋桨效率进行修正。其修正公式如下
Jeff――修正后的进距比，按此进距比在效率曲线图上查出的效率，才是进行飞机性能计算的真正效率。
有的螺旋桨厂商，按匹配飞机的具体情况，提供了已修正过的效率曲线，但一种修正，只适用于一种飞机。
2.3 发动机可用功率计算。
由于空气密度随高度变化，发动机的有效功率随高度变化而变化，详见公式（6）。其中，下标“H”表示高度为H时的参数，下标“0”表示高度为零时的参数。
根据公式（7）求得的发动机在空中的有效功率P，结合螺旋桨效率及其修正系数，利用经验公式可求得螺旋桨发动机可用功率。
根据以上公式，可以求出不同高度下发动机的可用功率。
3 结论
通过以上经验公式和曲线，可以得到一种计算螺旋桨式活塞发动机有效功率的计算方法。该方法简单有效，适用于初始总体设计阶段，可以迅速获得小型无人机性能估算需要的数据。
参考文献：
功率计算范文第3篇
1、产率（productivity），选矿产率的简称。在选矿工艺流程中，某一产品的质量占入选原矿石质量的百分比，即为此种产品的产率，如精矿产率、尾矿产率。精矿产率就是精矿的质量与入选原矿质量的百分比。产率是选矿过程中的一项重要技术经济指标。
2、一般以百分数表示，即产率=（实际产量/理论产量）×100%。
（来源：文章屋网 ）
功率计算范文第4篇
1.会根据用电器的额定电压、额定功率算出用电器正常工作时的电流和用电器的电阻.
2.理解计算实际功率的思路.
能力目标
培养学生审题能力和初步综合运用学过的电学知识解题的能力.
情感目标
使学生获得解决实际用电的初步知识.
教学建议
教材分析
有关电功率的计算涉及的物理量较多，综合性较强，而且灵活性强，对学生来说有一定难度.
本节习题课就是要帮助学生解决问题.教师在选择例题时应精心选择，要有目的性，如：课本上的例题1要解决的问题是要学生学会在使用电功率的公式时，应注意公式各个量的对应关系，熟悉电功率公式，为下道例题做铺垫.
例题2的目的是要学生掌握解电功率习题的思路，抓住解题中的变量和不变量，其中不变量在初中就是电阻不变.电压变电功率、电流变.
教材(人教版)中的例题2没有从最简便的方法解题突出了电功率的决定式的作用.
重点·难点·疑点及解决办法
理解计算实际功率的思路.
教法建议
有关电功率的计算涉及的物理公式较多对初中学生来说，有一定难度.在讲例题前可以帮助学生复习一下电功率的公式和欧姆定律的公式.讲例题前应给学生一定的思考时间，要在教会学生独立思考上下功夫.鼓励学生一题多解，教师也应在一体多变上下功夫.
计算涉及的物理量比较多，题目的难度比较大.解题时要认真审题，理清解题思路，挖掘题目中的隐含条件，加深对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的认识和理解，提高运用知识的能力，弄清串、并联电路中电功率的特点，加深对计算过程中必须对各物理量一一对应的重要性的认识.
明确目标
会根据用电器的额定电压、额定功率算出用电器正常工作时的电流和用电器的电阻．
培养学生的审题能力．
理解计算实际功率的思路．培养学生的审题能力，通过一题多解、一题多变，训练学生思维的灵活性．
培养学生运用电功率知识解决实际问题的能力．
进一步理解计算实际功率的思路．
培养归纳解题思路的能力．
教学设计方案
重难点：重点电功率公式的运用，难点是灵活运用电功率、欧姆定律公式解决问题.
教学过程：
一．引入新课
方案一.复习引入新课
问：（1）欧姆定律的内容是什么？
（2）串联电路的电流、电压、电阻有什么特点？
（3）什么叫电功？什么叫电功率？
（4）用电器在什么情况下正常工作？
（5）实际功率和额定功率之间有什么关系？
方案二：直接引入课题
二.进行新课
解决问题：
1）已知用电器铭牌，求用电器正常工作时，电流.
2）已知用电器铭牌，求用电器实际工作时，电压或电流或功率.
3）电功率在串联、并联电路中的应用.
例1：课本中的［例题1］.
例题小结：
①若已知用电器的额定状态，可求出用电器正常工作时的电流I=P额／U额和用电器的电阻R=U额2／P额.(一般地说，应当把用电器上所标明的额定条件，理解为给出了用电器的电阻.不考虑温度对电阻的影响.)
②额定电压相同的灯泡，额定功率大的灯泡电阻小，灯丝粗.
分析：当电灯两端电压发生变化时，可认为灯丝的电阻没有改变，根据欧姆定律I=U/R可知，I随U的变化而变化，所以灯泡实际发出的功率也变化.
解题思路：
①根据额定状态求出灯泡的电阻.
②根据I=U/R求出灯泡在新电压上的电流.
③根据P=UI求出新电压下的功率.
请两位同学上黑板分别算出灯泡在210伏和230伏电压下的功率P1和P2，其他同学在课堂作业本上解此题.
讨论：本题还有没有其他解法？学生回答，教师指出：用比例法P1∶P额=（U12∶U额）2求P1较为方便.
例题小结：
①用电器的实际功率是随着它两端的实际电压的改变而改变的；
②求实际功率的思路.
例3：将灯L1(PZ220-25)和灯L2(PZ220-60)并联接在220伏的电压上再将它们串联接在220伏的电路上，两种情况下哪盏灯泡亮些？为什么？
分析：要判断两灯的亮与暗，只要比较二灯的实际功率大小就可以了.
解：并联时，每盏灯的实际电压均为220伏，则其实际功率就等于灯的额定功率，因此可直接判断出灯L1比灯L1亮.
串联时，因每盏灯两端的电压均小于220伏，所以两灯均不能正常发光，根据例1的结果知道，灯L1的电阻R1大于灯L2的电阻R2，又因为两盏灯串联，所以通过它们的电流一样大.因此可根据P=UI=I2R判断出P1＞P2，L1这盏灯亮些.
例题小结：在并联电路中，电阻大的用电器消耗电功率小；在串联电路中，电阻大的用电器消耗的电功率大.
例4：标有"6V3W"的小灯泡能不能直接接到9伏的电源上？若要使小灯泡接上后正常发光，应怎么办？
分析：学生根据已有的知识不难判断，因为9伏已大于灯泡的额定电压6伏，如果直接接上去，因实际功率比额定功率大得多，灯泡会烧坏，所以不能直接接入.若要接，应和灯泡串联一个电阻R再接入，让电阻R分担3伏的电压.
解：不能直接接入.应和一个阻值是R的电阻串联后再接入.
I=I额=P额/U额=3瓦/6伏=0.5安.
R=（U-U额）/I=(9伏-6伏)/0.5安=6欧.
讨论此题还有哪些方法求R.
例题小结：当加在用电器两端的实际电压比额定电压大许多时，用电器可能会烧坏，应和它串联一个电阻再接入.
探究活动
【课题】观察比较两只灯泡灯丝的粗细,判断额定功率的大小.
【组织形式】学生分组或个人
【活动方式】
1.提出问题
功率计算范文第5篇
关键词：潜油电泵机组 空载试验 负载试验 负载率曲线 运行效率
潜油电泵机组在配套时为了保证一定的安全系数往往选用稍大的潜油电机。生产单位技术人员选择电机时一般以安全系数为重点，经营和销售人员一般以成本考虑为第一位。传统的经验认为过大的功率配置即“大马拉小车”会造成电能的浪费，本文拟从潜油电机不同负载率下的效率计算进行潜油电泵电机的科学的功率匹配。
1.潜油电机功率的选择
但为了保证安全性，技术人员一般加大20%的安全系数甚至更高，过大的功率不仅造成电机成本的增加，而且连带变压器、控制柜整体成本大量的增加，变压器、变频器容量的选择为≥1.732×电机功率。
2.潜油电机负载率的计算
2.1.电机效率与电机负载率
首先必须明确的是两个概念：电机效率和电机负载率。电机效率是指电机输入能量和输出能量的比值。即P2/P1。对电动机（包括潜油电机）来讲就是输出的机械轴功率（在英文的资料上一般称为Horse Power）与输入电功率（外文资料一般称为kilowatt）的比值。这里必须强调的是在国家标准单位制中二者的单位虽然都是千瓦，但其物理意义是截然不同的，也是在使用中必须加以严格区分的。尤其是在为国外电泵机组配套的资料中必须严格区分。电机负载率是指电机负载功率与额定负载功率的比值。显然负载率为1时即表示电机的额定状态，为0时即表示电机的空载状态。不同的负载率对应于不同的电机效率。这样形成一个函数关系η=f（K）。其中k∈[0，1]。
2.2.不同负载率下电机效率的计算。
对潜油电机而言由空载试验和负载试验可得出电机的P0值确定A；由带泵负载可以得出PrN的值确定B。就可以绘制出电机的效率––负载率关系曲线η=f（K）了。
3.效率——负载率关系曲线的应用
通过对异步电机的计算发现电机的效率最高点有时并不是出现在额定负载点时，并且在电机负载率小于1的一段范围以内电机的效率变化并不大，这就为潜油电泵系统中电机的优化选择提供了一定的范围。以YQY116––43kW/950V电机为例：该电机空载损耗大约5kW，额定状态时定子铜耗为4.4kW、转子铜耗5.51kW、杂散损耗0.22kW。通过上面的公式计算得A=0.1152、B=0.2234。因此：
将不同负载率带入公式得到其效率––负载率曲线如下图所示：
通过上表不难看出，该电机效率的最高点并不是在额定负载时，而是在负载率为0.7左右时之间。并且在负载率在0.5～1之间变化时其效率变化小于1.3%，在这一范围内可以说电机的效率保持相对的稳定。
所以对于潜油电泵系统来讲。效率——负载率关系曲线应用主要可应用在以下几个方面：
3.1.选井选泵。
在一般情况下如何既保证系统的安全系数，又保证系统在高效区运行是潜油电泵系统选井选泵程序的最根本要求。在已经确定所使用的离心泵之后确定电机功率必须要考虑以下几方面的因素：（1）分离器、保护器和其他可能消耗功率的设备所需要的功率 ；（2）保证泵在发生异常情况时所需要的过载功率；如不同含水率时的原油粘度变化而引起泵功率的增加；（3）系统安全系数。这样对于不同的电机，通过计算负载率——效率曲线就可掌握电机的高效运行范围。按照一般的经验对于井况稳定的油井可选用比较小的安全系数（即选择功率相差不大的电机）以降低系统的投资费用。对于井况相对复杂的油井也可在电机的选择时兼顾系统经济运行的同时选择尽量大的安全系数。
3.2.潜油电泵井的工作状况判断。
在潜油电泵运行过程中由于井况的变化和发生的一些设备故障可能使电机的工作点发生变化，反映在现场一般是电机电流的变化。技术人员一般只凭经验作出判断。现场施工和日常管理中如何对这些变化作出定量的分析从而进一步提出定性的结论是潜油电泵井应用中目前还没有解决的一个问题。解决这一问题的最根本途径是通过综合电机学和电工方面的理论计算方法，最好是建立一个比较完整的数学模型，目前还没有文献或者报道提出类似的问题和解决方法。但是潜油电机的效率——负载率曲线对于现场的判断可以提供一定的帮助。
4.结论和建议
通过对潜油电机负载率的计算可以看出较大的功率配置并不会造成电能的浪费。
4.1.对于常规油井，潜油电机功率配置以120%-130%较为
合适，因为电流过载值一般设定为额定电流的120%。
4.2.对于稠油井，要进行黏度系数的校正，然后再以
