电动机功率
一．电动机铭牌功率
1.1在GB755-2008《旋转电机定额和性能》中5.5.3条电动机指出：额定输出是指转轴上的有效机械功率，用瓦（W）来表示。实际上在有些国家电动机转轴上输出的机械功率是用马力来表示（1hp相当于745.7W；1ch(ch或米制马力）相当于736W）。
电动机铭牌上所标出的功率为电动机的额定功率（也称额定容量），它表示电动机在额定电压、额定频率下运行时转轴所输出的机械功率。即铭牌上所标出的功率是电动机输出的机械功率。也就是说电动机的功率与所拖动机械的功率应相同。如果电动机的功率比所拖动机械的功率小，则电动机就过载运行，时间稍久，电动机就会过热或烧毁。如果电动机的功率比所拖动机械的功率大，则电动机就轻载运行，不能充分发挥作用，浪费设备和电能，很不经济。因此，电动机与所拖动机械在功率上应该匹配。
1.2一般用途的串激电机都是作为电动机运行，因此名牌上所标明的额定功率，同其它电动机一样，都是指它转轴上所输出的机械功率。但电动工具则不同，电动工具的名牌上有时也标明电动机的额定功率。但电动工具名牌上的额定功率不是指电动机所输出的机械功率，而是指电动机输入的电功率。电动工具名牌上为什么与一般电动机标法不一样，这是有它道理的。因为一般的电动机带动什么负载，制造工厂无法事先知道，在铭牌上标明它所能输出的机械功率，可以做为用户在选配负载时的参考。而电动工具用串激电动机情况则不同，此
时，电动机已是整个电动工具中的一个部件，负载已经固定，不存在负载选配的问题。因此，把转子所能输出的机械功率标明在铭牌上已经意义不大了。而把输入的电功率作为额定值标明在铭牌上，可以说明耗电量的大小，这也是用户所关心的主要性能之一。（在汪国梁的《单相串激电动机》中有论述。）
二．电机的功率等级
2.1电机的功率等级有国标GB/T4772《旋转电机尺寸和输出功率等级》体显。此标准包括三个部分：
第一部分（即GB/T4772.1）：机座号56-400和凸缘号55-1080；
第二部分（即GB/T4772.2）：机座号355-0100和凸缘号1180-2360；第三部分（即GB/T4772.3）：小功率装入式电动机凸缘号BF10-BF50. 对于三相异步电动机有的书中也用型号系列进行解讲。如下：
2.2对于国标GB/T4772.1中第一部分的功率等级分类如下：
2.3对于国标GB/T4772.2中第二部分的功率等级分类如下：优先额定输出功率值取自R40数系（KW）
280、300、315、335、355、375、400、425、450、475、500、530、560、600、630、670、710、750、800、850、900、950、1000.
2.4对于小功率电动机在国标GB/T5171-2002中有规定：
额定功率应按以下规定选择：0.4、0.6、1.0、1.6、2.5、4、6、10、16、25、40、60、90、120、180、250、370、550、750、1100、1500、2200W，也允许按配套需要另行制定。
2.5在此也把GB/T4826-1984《电机功率等级》中的分类附在下页。三．功率的选择
在选择电动机容量时，通常要考虑电动机的发热、允许的过载能力、电动机的起动能力这三方面因素。一般情况下以发热问题为主要矛盾。因为电动机的运转过程就是能量的转换过程，在运行中电动机内部存在着各种损耗，使电动机的温度升高，如果升高后的温度超过绕组绝缘材料最高允许温度，就会影响绝缘性能，甚至烧坏电动机。另一方面电动机是带动负载的，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。不能过大或过小。
如果电动机功率选得过小，就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电动机被烧毁。
如果电动机功率选择过大，就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利，而且还会造成电能浪费。
因此考虑上面的因素以后选择功率要按下面的步骤进行。
3.1连续工作方式下电动机容量的选择
长期连续工作的电动机，其负载可分为两类，即恒定负载与变化负载。
3.1.1恒定负载下电动机容量的选择。由于供连续方式使用的电动机在带有额定负载下长期工作时，其稳定温升在电动机绝缘所允许的最高温升限度内。因此对这种运行方式的电动机，应先计算出生产机械的功率（即负载功率）P L。再选择电动机的额定功率P N。使之等于或稍大于生产机械的功率即可，公式如下：
P N≥P L=T L n N/9550
式中T L------折算到电动机轴上的静负载转矩。（N·m)；
n N------------电动机的额定转速（r/min).
如果负载转矩恒定，需要从基速向上调速时，其额定功率应按要求的最高工作转速n max计算。
对于起动时带有较大的飞轮力矩或有较大的静阻转矩而采用笼型或
同步电动机传动时，在按上述公式选择功率P N后，还应按下列两个公式校验电动机的最小起动转矩T Mmin和允许的最大飞轮力矩GD2Mm. 见下页。其中电动机的平均起动转矩见本页。
校验电动机的最小起动转矩T Mmin和允许的最大飞轮力矩GD2Mm.
属于这类负载条件的机械有水泵及鼓风机等。还有时知道生产机械的效率和电动机的效率，那么可以确定电动机的功率为
P=P1/η1η2 式中η1为生产机械的效率；η2为电动机的效率，即传动效率。按上式求出的功率，不一定与产品功率相同，因此，所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得功率。
3.1.2变化负载下电动机容量的选择。由于电动机所带负载是随时间
而变化的，因此若要计算它的等效功率比较复杂和困难。所以，实用中大多都采用类比法、经验系数法或经验公式法等来确定电动机的容量。将在最后列出部分电动机的选择公式。
3.2短时工作方式下电动机功率的选择
闸门电动机、机床中的夹紧电动机、横梁移动电动机、刀架的快移电动机等均属于短时运行电动机。一般可选用专为短时工作制设计的电动机，选择时只要按对应的工作时间与功率，从产品目录上直接选用即可。若短时工作又为变动负载，则应先算出其等效负载，然后再选择配用合适功率的电动机。
如果没有合适的短时工作制电动机，还可以采用断续工作电动机来代替。其换算关系可近似认为：30min相当于负载持续率为15%，60min 相当于负载持续率为25%；90min相当于负载持续率为40%
当长期工作方式的电动机用于短时工作时，从发热的观点看，电动机未能被充分利用。所以短时运行时，便允许过载。此时，通常是根据过载系数λ来进行选择，电动机的额定功率可以为生产机械所要求的功率的1/λ.其中过载系数λ见下页面所示。
其计算公式为：P N≥P Lmax/0.75λ
其中P N--------异步电动机额定功率（KW）；
P Lmax-------短时负载功率的最大值（KW）；
Λ----------电动机的转矩过载倍数。
3.3断续工作方式下电动机容量的选择
实用中，首先应根据生产机械静负载情况计算确定电动机工作时的实际负载持续率，同时求出负载功率的平均值，然后根据计算结果来选择工作制电动机。其中负载持续率FS%的计算公式为
式中t g为工作时间；t o为停止时间，min；t g+t o为工作周期，时间为min.
3.4类比法选择电动机功率（实际测试法）
就是与类似的生产机械所用电动机的功率进行对比。具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电动机，然后选用相近功率的电动机进行试车。试车的目的是验证所选电动机与生产机械是否匹配。验证的方法是：使电动机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电动机的工作电流，将测得的工作电流与该电动机铭牌上标出的额定电流进行对比。如果电动机的实际工作电流与铭牌上标出的额定电流上下相差不大，则表明所选择的电动机的功率合适。如果电动机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70%左右，则表明电动机的功率选得过大，也就是大马拉了小车，应调换功率较小的电动机，如果测得的电动机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40%以上，则表明电动机的功率选得过小，也就是小马拉了大车，电机容易烧毁，应调换成功率较大的电动机。
四．各种电动机功率的选择
各种设备的负载功率P L（已考虑传动机械效率）求出后，则电动机的功率P N在满足负荷特性的前提下，就可以按式P N≥P L确定。
4.1卷扬机电动机功率的计算
卷扬机电动机的负载曲线如图所示。
电动机的负载功率可按下式计算：
其它符号见图上。卷扬机电动机功率另一计算公式为：
式中：P-----所需电动机功率（KW）；
N-----转速（r/min);
η-----卷扬机构的效率，和上面相同。
4.2摩擦负载电动机功率的计算
皮带运输机、吊车在轨道上运动等，都属于摩擦负载类型。这类负载的电动机功率可按下列公式计算。
4.2.1直线运动：
F=μG
P=Fv×10-3
式中：F------滑动摩擦力（N）。
P------电动机所需功率（KW）；
G-------垂直正压力（N）；
v--------运动速度（m/s).
μ----滑动摩擦系数。
4.2.2回转运动：
4.3各类机床电动机的选择
4.3.1机床主传动电动机的负载功率：
P=Tn/9555或P=P大/η
式中：P-----电动机的负载功率（KW）；
T----电动机的负载转矩（N·m)；
n --------电动机额定转速(r/min);
P大-------机床最大切削功率（KW）；
η- ------传动最低效率（采用多速电机）。
4.3.2车床给进电动机的负载功率：
4.3.3刀架快速移动所需电动机（即辅助传动电动机）的功率
4.3.4切削机床电动机的负载功率：
v --------送刀速度（m/min)'
η- ------机床传动效率。
4.3.5摇臂钻床电动机的负载功率：
4.3.6电钻转矩计算：钻削45号钢，不采用冷却液时，电钻的转矩可按下式计算：
M=0.29D2v0.8
v =(F/559D)1.43
式中M-----电钻的钻矩（N·m);
D--------最大钻孔直径（mm);
v- ------钻头进给速度（mm/r);
F------在电钻上施加的轴向压力（N）。
各种规格的电钻钻削45号钢时设计用轴向压力，见下表。
电钻轴向压力推荐值
4.3.7电动攻丝机转矩的计算：利用冷却润滑液切削螺纹的电动攻丝机转矩可按下式计算：
M=0.0981KD1.4S1.5
M---攻丝机转矩（N·m); K------系数，钢取2.75；铸铁按硬度不同，取1.29-1.89；青铜及黄铜取0.55；D-----螺纹直径（mm); S------螺距（mm).丝锥的切削速度，见下表：
4.4砂磨电动工具参数的选择：
4.4.1磨具安全线速度：纤维加强砂轮为80m/s,树脂砂轮为50m/s,各类
磨头为30m/s，布、塑料、皮革抛光盘为12m/s.
4.4.2空载转速：最高空载转速在1.1倍的额定电压时，不得使磨具的线速度超过规定的安全值。
交直流两用电动机额定电压时的空载转速为
n0=n/(0.55-0.6)
三相鼠笼型电动机的空载转速接近于同步转速。
额定电压时，交直流两用砂磨工具实际空载转速应不大于标称空载转速。
4.4.3额定转矩：
以圆周面加工的角向磨光机M e=7.5F j D×10-5
以端平面加工的角向磨光机M e=2.94FD2×10-5
角向抛光机M e=6.86D2×10-5
磨具直径大于50mm的直向砂轮机
M e=2.94FD1.5b×10-5
式中M e-----额定转矩（N·m);
D--------磨具直径（mm)
F j----磨具切削时施加的压力，见下表
b ----磨具厚度（mm).
4.5木材锯割电动工具参数的选择：
4.5.1电圆锯，带锯电动机的输出功率：
电圆锯进给速度
木质进给速度（m/min) 硬0.7-0.9
中硬 1.0-1.2
软 1.2-1.8
4.5.2电刨电动机的输出功率：
电刨刨刀的线速度一般在20-30m/s.
4.6农用电动机的功率的选择
4.6.1电犁电动机的功率的选择
4.6.2脱粒电动机的负载功率选择：
4.7液压泵功率的选择：
效率；η传为液压泵传动效率。4.8风机：
4.9牵引，起吊设备带负载时的功率：
4.10起重机，吊车，行车等间歇周期工作的生产机械，允许电动机短时过载，此时电动机功率的计算式为：
4.11转动设备：
4.12转轴扭曲强度推算法。如果已知生产机械的转速，可利用转轴机械强度来推算电动机的功率。推算方法如下：
先测出生产机械转轴的直径，然后任选一台电动机，再测