电动机选型与变频节能 — 免费在线工具

电动机选型与变频节能是 CintaBox 芯塔盒在线工具箱提供的免费在线工具：照三相异步电动机的铭牌填，算出额定转矩 / 额定电流 / 输入电功率与电费 / 各种启动方式带不带得动 / 变频调速能省多少电 / 低速要不要降容 / 启动时间。⭐⭐ **铭牌上的 kW 是轴上输出的机械功率，不是耗电量**：输入电功率 = 轴功率 ÷ 效率，一台 22kW/η=0.912 的电机满载时从电网吃 **24.12 kW**，拿铭牌功率算电费一年**少算 8.8%**。⚠ 额定电流 I = P ÷ (√3·U·**η·cosφ**) —— 效率与功率因数**都在分母上**，两个都漏掉会把电流小算两成，而电缆与断路器就是按这个数选的。⭐⭐ **降压启动降的是电流，代价是转矩按电压平方掉**：星三角把电压降到 1/√3 → **转矩只剩 1/3**，选型表上通常只写「启动电流降到 1/3」那是好消息的一半 —— 重载时电机**根本转不起来**而表上完全看不出来（本工具给出精确分界：负载启动转矩超过 T_st/3 就带不动）。⭐⭐ **电机侧电流 ≠ 线路侧电流，两边各有各的用处**：线路侧决定断路器/电缆/变压器容量，电机侧决定绕组发热；星三角线路 1/3（0.333）而**电机每相是 1/√3（0.577）**，自耦是电机侧 k、线路侧 k²。混为一谈要么断路器选大了要么把电机烧了。📌 **变频器不是降压启动** —— 低频起步靠 U/f 维持磁通，能在额定电流附近给出额定以上转矩。⭐⭐ **「变频降速 20% 省电 50%」只对风机水泵成立**：平方转矩 P∝n³ 省 **48.8%**，而恒转矩（输送带/挤出机/往复泵）P∝n **只省 20%**，恒功率（卷取/主轴）**一点都不省** —— 差一个量级，这正是变频器最常被夸大的地方；四类负载并排算给你看。⚠⚠ 就算是风机水泵，**立方律也只在系统曲线过原点时成立**（无静扬程），有静扬程时收益显著小于立方律且降到某转速泵根本打不出水 —— 本工具**不内置泵曲线**，真实工作点请用站内 calc/eng/pipe-flow；另一个前提是**省电的基准是节流调节**，本来就满负荷跑的省不了。⭐⭐ **变频后低速运行要降容**：自扇冷电机的风扇装在转子轴上，转速降低风量跟着降而恒转矩下铜损不降 → 长期低速会烧绕组，⚠ 而**变频器不会因此报警**（它只看输出电流看不到电机温度）；工具对「恒转矩+低速+自扇冷」这个危险组合专门标红。⭐ **惯量折算要除以速比的平方**（减速比 10 折过来只剩 1/100，漏掉平方会把启动时间算大一百倍）；**净加速转矩 ≤ 0 是「起不来」不是「很慢」**，明确标出而不是显示一个巨大的秒数。⭐ **独立校核**把转矩/转速/功率/电流回代成闭环（某处写反时单看任何一个数都很正常，只有闭环照得出来）。📌 速算式 T=9550P/n 的 9550 精确值是 60000/(2π)=9549.2966，本工具用精确值，差 0.0074%。⚠ 明说做不到：只做三相异步鼠笼电机（不做绕线/同步/永磁同步/直流/伺服）、不内置任何型号库、不做转矩-转速曲线完整建模、**不内置部分负载效率曲线与降容曲线**（都是具体型号数据，内置一张差不多的表会被当成规范用）、不做泵/风机工作点、不做变频器选型与电缆长度限制、不做起动次数热累积、不做 IE 效率等级回本测算。与 calc/eng/wire（这里给电流那边选电缆）、calc/eng/pipe-flow（那边算轴功率正是这里的输入）配套。全程浏览器内计算。

【v0.2 转矩–转速曲线】⭐⭐ **教科书的 Kloss 方程画不出真实电机的启动段**：Kloss 只有一个自由参数 s_max（闭式解 s_N·(m+√(m²−1))），用「最大转矩 + 额定点」定标之后**启动转矩就不再自由了** —— 演示铭牌算出来是 **0.644 × T_N**，而铭牌白纸黑字写着 2.2，**差 3.42 倍**。这不是算错：真实电机用**深槽 / 双笼转子**专门把启动转矩抬上去，单笼模型看不到。拿 Kloss 曲线去判「起不起得来」会**严重悲观** —— 它会把一台完全没问题的电机判成带不动 90% 的恒转矩负载。所以默认口径是**三点校正**（低转差段用 Kloss，高转差段强制过铭牌启动转矩点），两种口径都给，自己看差多少。⚠⚠ **牵入转矩（IEC 60034，启动到最大转矩之间的最小值）不填就没有凹陷，判断会偏乐观**：同一台电机带 180% 恒转矩负载，不填时终速是额定的 98%（读着像差一点点），填上 1.5×T_N 之后终速只有 **28.9%（425 r/min）**—— 那是堵在低速、电流下不来的状态，两句话的处置完全不同；它出现在哪个转速 IEC 也没规定，做成可改参数。⭐⭐ **平均加速转矩法只会在「净转矩 ≤ 0」时说起不来，而真实的失败不长那样**：电机爬到某个转速、那里的转矩曲线恰好掉到负载转矩以下，就**卡在那儿上不去**；恒转矩 250% 时平均法说「74.97 秒起得来」，逐点积分看是**纹丝不动**（起动点只有 2.2 T_N、负载要 2.5 T_N，假象全部来自平均值 (T_st+T_max)/2 = 2.55 > 2.5）。⭐ **终速不是额定转速，是电机曲线与负载曲线的交点**：轻载时电机真的会转得**比额定快**（45% 平方转矩负载下终速 1487 r/min）；启动时间**算到终速的 98%** 并写明 —— 逼近交点时净转矩趋于 0、积分发散，不说清算到哪里那个秒数没有意义。⭐ 变频四类负载的功率曲线并排画出来，「差一个量级」不用解释。

【v0.3 启动发热与弱磁区】⭐⭐ **一次启动相当于满载连续运行多少秒 —— 这是个不需要任何厂家数据的比值**：绕组发热正比于 ∫I²dt，除以 I_N² 就得到秒数。演示铭牌一次启动 ≈ 满载跑 **88 秒**（严格上界）/ 69 秒（沿曲线估算）；**一小时启 20 次 = 凭空多出 29 分钟的满载发热，而一小时只有 60 分钟** —— 这就是「频繁启停为什么烧电机」的全部答案。⭐ **上界是严格的**：启动电流沿转速单调下降、全程不超过铭牌启动值，所以 I_st²·t 一定不小于真实的 ∫I²dt，**这一条不依赖电流曲线的形状**；⭐ 反过来 **拿额定电流算发热会低估 (I_st/I_N)² = 49 倍**，那是最常见的错法。⚠⚠ 这**只是发热量，不含散热与热容** —— 真实的「允许启动次数」还要电机的热时间常数与允许温升（具体型号的数据，**不内置**，请查手册）；⚠ 沿曲线那个估算用的电流曲线是**按铭牌两点沿 Kloss 形状插出来的**，不是等效电路算的（好在 ∫I²dt 的主要贡献来自低速段，结论对形状细节不敏感）。⭐⭐ **弱磁区：变频器能升到 400 Hz ≠ 这台电机能用到 400 Hz**。过了基频电压顶到头，磁通只能按 1/f 减少 → **连续可用转矩 ∝ 1/f**（所以叫恒功率区）而**最大（击穿）转矩 ∝ 1/f²** —— 两条掉得不一样快，于是 **过载能力 = (T_max/T_N)·(f_基/f)，随频率线性掉光**。由此得到**闭式上限**：恒功率区最多开到 `f/f_基 = T_max/T_N`（本例 **2.9 倍 = 145 Hz**），而那还是**过载能力恰好为 1、一点余量都没有**的极限；留 1.5~2 倍余量实际只能开到 **72.5~96.7 Hz**。⚠ 本节只算**电磁上限**，不含轴承极限转速 / 动平衡 / 噪声，也不含变频器自身的输出能力。无需注册、无需安装软件，打开网页即可使用，处理全程在浏览器本机完成，文件不上传服务器。