风机相似定律妙用

我们工厂里*近装了一部透浦送风机来吸废气，以改善公害问题，但装上去

运转之后，发觉烟雾还是无法除尽，抽气量似乎未达到预定的数值。这部送

风机的规格是：风量=660m ³ /min，静压=300mmAq，转速=1000rpm，使用

100HP四极马达以三角皮带驱动。电工人员曾经量了一下马达所吃的电流，

发觉只吃184Amp，换算一下大约是80HP，我们用的电压是220Volt，l00HP

马达铭牌上所注明的满载电流是230Amp。因此我们工厂的领班就提议增加送

风机的转速，大家一想也有道理，就把马达的皮带轮换成大一点的，把转速

提高到1200rpm。一试转之下，果然抽气效果大增，大家正在庆幸之际，没

想到马达突然冒起烟来，虽然赶快切掉电源，结果马达还是烧毁了，平白损

失了几万块钱。我想请教的是，马达所吃的负载还有20%，我们也就把转速

提高20%，应该没问题才对，马达怎么会烧毁呢？还有，废气我们还是要抽

的，不能放着不管，请问要怎么办才好？


答：
在还没有回答问题之前，我想建议您一件事，下一次碰到这种问题时，在还

没增速以前，*好打个电话先与承包的工程设计公司或送风机制造厂商量一

下。这次如果这样做了的话，这几万元相信是可以不要白花的。

首先，让我把这问题的症结先指出来，透浦送风机所需的马力数并非与转速

成正比，而是成惊人的三次方比变化，所以马达会烧毁。

透浦送风机(Turbo Fan)是属于轮机型(Turbo Machinery)的流体机械，它的作

用是把机械能(Mechanical Energy)转变为流体能(Fluid Energy)。属于上述两

个前提之下的机械还有离心泵、轴流泵、多翼送风机、螺桨式电风扇等。这

些机械的特性都受到下述定律的控制，这套定律就是所谓的相似定律

(Similarity Law)。（在此请特别注意----凡非属上述两个前提之下的流体机

械，如往复式空气压缩机、齿轮泵、风力机等，皆不可使用此套定律。）

1.
2.
3.




式中，Q：风量，Ps：静压，HP：马力，N：转速，D：机械代表尺寸，

γ：流体比重量。附字1：*部机械，附字2：第二部机械。

在这里必须特别说明的是*部机械与第二部机械必须要相似，也就是两部

机械大小可以不同，但其胖瘦程度要一样。由于两者相似，各部份的尺寸都

成比例变化，所以可以只用一个长度尺寸来代表一部机械的大小，这个代表

尺寸也就是公式中的D。照您所说形，我们可以把转速1000rpm的机械看做第

一部，把转速提高以后的机械看做第二部，而这一部与第二部实为同一部机

械(D ₂ = D ₁ )，它们之间当当然然可以说是相似，因此上述公式可以适用。

由公式可知，风量比与转速比成一次方正比，静压比与转速比成二次方正

比，而马力比与转速比成三次方正比。只要利用上述公式就很容易解决您的

问题了。HP ₁ = 80HP，而HP ₂ = l00HP(希望增速后马达达到满载)，又

N ₁ = 1000rpm，此外D ₂ = D ₁，γ ₂ =γ ₁ (同样的气体，比重量相等)，所需

求的是N ₂ =？。将上列数据代入公式后可得：


也就是说，将转速提高到1077rpm后，100HP的马达刚好会达到满载。当

然，这公式的准确性不能说是绝对的，因为即使流体力学上的性质呈三次方

变化，可是机械损失(如轴承摩擦)等并非以三次方变化，所以不能说是绝对准

确。但对工业用途而言，这定律是足可信赖的，尤其转速差只有7.7%，您大

可放下心来使用。

以上是公式用在转速变化的情形，除此之外，当机械代表尺寸有所变化(即机

械相似而大小不同)或使用流体不同的场合，皆可利用上述相似定律解决问

题。相似定律的妙用无穷，工厂里遇到各种难题时，它常常会大显身手，希

望大家多加利用。

*后，我想提醒您一件事，在短时间内马达即使超载通常也不应该会烧毁，

可能您的马达未装有电磁开关(Magnetic Switch) 热保护开关或者它已失灵了，因此希望

您先检查一下再使用，以免重蹈覆辙。