В данной статье осветим тему механических и электрических характеристик электродвигателей. На примере асинхронного двигателя рассмотрим такие параметры как мощность, работа, КПД, косинус фи, вращающий момент, угловая скорость, линейная скорость и частота. Все эти характеристики оказываются важными при проектировании оборудования, в котором электродвигатели служат в качестве приводных.
Механические характеристики электродвигателя представляют собой зависимость угловой скорости ω от развиваемого им момента на валу, т.е. ω = f (M). Различают естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя.
Естественная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с номинальными параметрами при нормальной схеме включения. Искусственная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с параметрами, отличающимися от номинальных, например, при введении сопротивления, изменении питающего напряжения, частоты и др.
Механические характеристики электродвигателей: 1 — абсолютно жесткая характеристика, 2 — жесткая характеристика, 3 — мягкая механическая характеристика
Сегодня особенно широко распространены в промышленности именно асинхронные электродвигатели, поэтому на их характеристиках и остановимся.
Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя
Для примера рассмотрим АИР80В2У3.
Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя
На шильдике (на паспортной табличке) электродвигателя указывается всегда номинальная механическая мощность на валу данного двигателя. Это не та электрическая мощность, которую данный электродвигатель потребляет из сети.
Так, например, для двигателя АИР80В2У3, номинал в 2200 ватт соответствует именно механической мощности на валу. То есть в оптимальном рабочем режиме данный двигатель способен выполнять механическую работу 2200 джоулей каждую секунду. Обозначим эту мощность как P1 = 2200 Вт.
Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя
Чтобы определить номинальную активную электрическую мощность асинхронного электродвигателя, опираясь на данные с шильдика, необходимо принять в расчет КПД. Так, для данного электродвигателя КПД составляет 83%.
Что это значит? Это значит, что только часть активной мощности, подаваемой из сети на обмотки статора двигателя, и безвозвратно потребляемой двигателем, преобразуется в механическую мощность на валу. Активная мощность равна P = P1/КПД. Для нашего примера, по представленному шильдику видим, что P1 = 2200, КПД = 83%. Значит P = 2200/0,83 = 2650 Вт.
Номинальная полная электрическая мощность асинхронного электродвигателя
Полная электрическая мощность, подаваемая на статор электродвигателя от сети всегда больше механической мощности на валу и больше активной мощности, безвозвратно потребляемой электродвигателем.
Для нахождения полной мощности достаточно активную мощность разделить на косинус фи. Таким образом, полная мощность S = P/Cosφ. Для нашего примера P = 2650 Вт, Cosφ = 0,87. Следовательно полная мощность S = 2650/0,87 = 3046 ВА.
Номинальная реактивная электрическая мощность асинхронного электродвигателя
Часть полной мощности, подаваемой на обмотки статора асинхронного электродвигателя, возвращается в сеть. Это реактивная мощность Q.
- Q = √(S2 — P2)
- Реактивная мощность связана с полной мощностью через sinφ, и связана с активной и с полной мощностью через квадратный корень. Для нашего примера:
- Q = √(30462 — 26502) = 1502 ВАР
- Реактивная мощность Q измеряется в ВАР — в вольт-амперах реактивных.
- Теперь давайте рассмотрим механические характеристики нашего асинхронного двигателя: номинальный рабочий момент на валу, угловую скорость, линейную скорость, частоту вращения ротора и ее связь с частотой питания электродвигателя.
- Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя
Скорость вращательного движения на практике часто оценивается частотой вращения, то есть числом оборотов вала двигателя в минуту. Угловая скорость выражается в радианах в секунду (рад/с). Угловой скоростью удобнее пользоваться при выводе формул и проведении расчетов, частотой вращения — при практической оценке скоростных свойств двигателей.
На шильдике мы видим, что при питании переменным током частотой в 50 Гц, ротор двигателя совершает при номинальной нагрузке 2870 оборотов в минуту, обозначим эту частоту как n1.
Что это значит? Поскольку магнитное поле в обмотках статора создается переменным током частотой 50 Гц, то для двигателя с одной парой полюсов (коим является АИР80В2У3) частота «вращения» магнитного поля, синхронная частота n, оказывается равной 3000 оборотов в минуту, что тождественно 50 оборотам в секунду.
Но поскольку двигатель асинхронный, то появление в обмотке ротора ЭДС и вращающего момента возможно только при наличии разности между скоростями магнитного поля и ротора. Это различие называют скольжением (s). Ротор вращается с отставанием на величину скольжения.
- Значение s можно определить, разделив разность синхронной и асинхронной частот на синхронную частоту, и выразив это значение в процентах:
- s = ((n – n1)/n)*100%
- Для нашего примера s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.
- Угловая скорость асинхронного двигателя
Угловая скорость ω выражается в радианах в секунду. Для определения угловой скорости достаточно частоту вращения ротора n1 перевести в обороты в секунду (f), и умножить на 2 Пи, поскольку один полный оборот составляет 2 Пи или 2*3,14159 радиан. Для двигателя АИР80В2У3 асинхронная частота n1 составляет 2870 оборотов в минуту, что соответствует 2870/60 = 47,833 оборотам в секунду.
Умножая на 2 Пи, имеем: 47,833*2*3,14159 = 300,543 рад/с. Можно перевести в градусы, для этого вместо 2 Пи подставить 360 градусов, тогда для нашего примера получится 360*47,833 = 17220 градусов в секунду. Однако подобные расчеты обычно ведут именно в радианах в секунду. Поэтому угловая скорость ω = 2*Пи*f, где f = n1/60.
- Линейная скорость асинхронного электродвигателя
- Линейная скорость v относится к оборудованию, на котором асинхронный двигатель установлен в качестве привода. Так, если на вал двигателя установлен шкив или, скажем, наждачный диск, известного радиуса R, то линейная скорость точки на краю шкива или диска может быть найдена по формуле:
- v = ωR
- Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя
- Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется номинальным вращающим моментом Мн. Вращающий момент М связан с механической мощностью P1 через угловую скорость следующим образом:
- P = ωМ
- Вращающий момент или момент силы, действующей на определенном расстоянии от центра вращения, для двигателя сохраняется, причем с ростом радиуса уменьшается сила, а чем радиус меньше, тем больше сила, поскольку:
- М = FR
- Так, чем больше радиус шкива, тем меньшая сила действует на его краю, а наибольшая сила действует непосредственно на валу электродвигателя.
Для приведенного в качестве примера двигателя АИР80В2У3 мощность P1 равна 2200 Вт, а частота n1 равна 2870 оборотов в минуту или f = 47,833 оборота в секунду. Следовательно угловая скорость составляет 2*Пи*f, то есть 300,543 рад/с, и номинальный вращающий момент Мн равен P1/(2*Пи*f). Мн = 2200/(2*3,14159*47,833) = 7,32 Н*м.
- Таким образом, исходя из данных, указанных на шильдике асинхронного электродвигателя, можно найти все основные электрические и механические его параметры.
- Надеемся, что данная статья помогла вам разобраться в том, как связаны между собой угловая скорость, частота, вращающий момент, активная, полезная и полная мощность, а также КПД электродвигателя.
- Андрей Повный
Основные параметры электродвигателя
Мощность электродвигателя — это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.
Механическая мощность
Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.
- где P – мощность, Вт,
- A – работа, Дж,
- t — время, с
Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы.
Для вращательного движения
- где ω – углавая частота, рад/с,
Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя
Справка: Номинальное значение — значение параметра электротехнического изделия (устройства), указанное изготовителем, при котором оно должно работать, являющееся исходным для отсчета отклонений.
- где n — частота вращения электродвигателя, об/мин
Момент инерции — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси
- где J – момент инерции, кг∙м2,
- m — масса, кг
Справка: В английской системе мер момент инерции измеряется в унция-сила-дюйм (oz∙in∙s2)
1 oz∙in∙s2 = 0,007062 kg∙m2 (кг∙м2)
Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением
- где ε – угловое ускорение, с-2
Справка: Определение момента инерции вращающейся части электродвигателя описано в ГОСТ 11828-86
Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя — характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.
- где η – коэффициент полезного действия электродвигателя,
- P1 — подведенная мощность (электрическая), Вт,
- P2 — полезная мощность (механическая), Вт
потери в электродвигатели
- обусловлены:
- электрическими потерями — в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
- магнитными потерями — потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
- механическими потерями — потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
- дополнительными потерями — потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.
КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.
Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.
Номинальное напряжение
Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики.
Электрическая постоянная времени
Электрическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.
- где – постоянная времени, с
Момент электродвигателя
Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.
- где M – вращающий момент, Нм;
- F – сила, Н;
- r – радиус-вектор, м
Справка: Номинальный вращающий момент Мном, Нм, определяют по формуле
- где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт,
- nном — номинальная частота вращения, мин-1
Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.
Справка: В английской системе мер сила измеряется в унция-сила (oz, ozf, ounce-force) или фунт-сила (lb, lbf, pound-force)
- 1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)1 lb = 4,448222 N (Н)
- момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)
- 1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)
Механическая характеристика
Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.
Области применения электродвигателей
Электродвигатели являются крупнейшими потребителями электроэнергии в мире, на них приходится около 45% от всей потребляемой электроэнергии.
- Электродвигатели используются повсеместно, основные области применения:
- промышленность: насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры, движущая сила для других машин и др.
- строительство: насосы, вентиляторы, конвейеры, лифты, системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха и др.
- потребительские устройства: холодильники, кондиционеры, персональные компьютеры и ноутбуки (жесткие диски, вентиляторы), пылесосы, стиральные машинки, миксеры и др.
| Системы водоснабжения и водоотведения |
| Системы перекачки охлажденной или нагретой воды, системы отопления, ОВК2, системы полива |
| Системы канализации |
| Перекачка нефтепродуктов |
| Приточно-вытяжная вентиляция, ОВК2, вентиляторы |
| Системы вентиляции, холодильные и морозильные установки, ОВК2 |
| Накопление и распределение сжатого воздуха, пневматические системы |
| Системы сжижения газа, системы перекачки природного газа |
| Прокатный стан, станки: обработка металла, камня, пластика |
| Прессовое оборудование: обработка алюминия, пластиков |
| Обработка текстиля: ткачество, стирка, сушка |
| Смешивание, взбалтывание: еда, краски, пластики |
| Пассажирские лифты, эскалаторы, конвейеры |
| Грузовые лифты, подъемные краны, подъемники, конвейеры, лебедки |
| Транспортные средства: поезда, трамваи, троллейбусы, автомобили, электромобили, автобусы, мотоциклы, велосипеды, зубчатая железная дорога, канатная дорога |
| Вентили (открыть/закрыть) |
| Серво (установка положения) |
| Вентили |
| Производство |
| Роботы |
Примечание:
- ЭД — электродвигатель
- ОВК — системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха
Как определить мощность электродвигателя без бирки видео
Существует несколько способов определения мощности электродвигателя: диаметру вала, по габариту и длине, по току и сопротивлению, замеру счетчиком электроэнергии.
По габаритным размерам
Все электродвигатели отличаются по габаритным размерам. Определить мощность двигателя можно сравнив габаритные размеры с таблицей определения мощности электродвигателя, перейдя по ссылке габаритно-присоединительные размеры электродвигателей АИР.
Какие размеры необходимо замерить:
- Длина, ширина, высота корпуса
- Расстояние от центра вала до пола
- Длина и диаметр вала
- Крепежные размеры по лапам (фланцу)
По диаметру вала
Определение мощности электродвигателя по диаметру вала — частый запрос для поисковых систем. Но для точного определения этого параметра недостаточно – два двигателя в одном габарите, с одинаковыми валами и частотой вращения могут иметь различную мощность.
Таблица с привязкой диаметров валов к мощности и оборотам для двигателей АИР и 4АМ.
Порядок действий при пожаре на предприятии: инструкция
| Мощность электродвигателя Р, кВт | Диаметр вала, мм | |||
| 3000 об/мин | 1500 об/мин | 1000 об/мин | 750 об/мин | |
| 1,5 | 22 | 22 | 24 | 28 |
| 2,2 | 24 | 28 | 32 | |
| 3 | 24 | 32 | ||
| 4 | 28 | 28 | 38 | |
| 5,5 | 32 | 38 | ||
| 7,5 | 32 | 38 | 48 | |
| 11 | 38 | 48 | ||
| 15 | 42 | 48 | 55 | |
| 18,5 | 55 | 60 | ||
| 22 | 48 | 55 | 60 | |
| 30 | 65 | |||
| 37 | 55 | 60 | 65 | 75 |
| 45 | 75 | 75 | ||
| 55 | 65 | 80 | ||
| 75 | 65 | 75 | 80 | |
| 90 | 90 | |||
| 110 | 70 | 80 | 90 | |
| 132 | 100 | |||
| 160 | 75 | 90 | 100 | |
| 200 | ||||
| 250 | 85 | 100 | ||
| 315 | — |
По показанию счетчика
Как правило измерение счетчика отображаются в киловаттах (далее кВт). Для точности измерения стоит отключить все электроприборы или воспользоваться портативным счетчиком. Мощность электродвигателя 2,2 кВт, подразумевает что он потребляет 2,2 кВт электроэнергии в час.
Для измерения мощности по показанию счетчика нужно:
- Подключить мотор и дать ему поработать в течении 6 минут.
- Замеры счетчика умножить на 10 – получаем точную мощность электромотора.
Расчет мощности по току
Для начала нужно подключить двигатель к сети и замерить показатели напряжения. Замеряем потребляемый ток на каждой из обмоток фаз с помощью амперметра или мультиметра. Далее, находим сумму токов трех фаз и умножаем на ранее замеренные показатели напряжения, наглядно в формуле расчета мощности электродвигателя по току.
- P – мощность электродвигателя;
- U – напряжение;
- Ia – ток 1 фазы;
- Ib – 2 фазы;
- Ic – 3 фазы.
Расчет мощности двигателя по расходу воздуха
Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.
Gв [кг]/3=P[л.с.]
Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10-20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.
Определение оборотов вала
Асинхронные трехфазные двигатели по частоте вращения ротора делятся 4 типа: 3000, 1500, 1000 и 750 об. мин. Приводим пример маркировки на основании АИР 180:
- АИР 180 М2 – где 2 это 3000 оборотов.
- АИР 180 М4 – 4 это 1500 об. мин.
- АИР 180 М6 – 6 обозначает частоту вращения 1000 об/мин.
- АИР 180 М8 – 8 означает, что частота вращения выходного вала 750 оборотов.
Самый простой способ определить количество оборотов трехфазного асинхронного электродвигателя – снять задний кожух и посмотреть обмотку статора.
У двигателя на 3000 об/мин катушка обмотки статора занимает половину окружности — 180 °, то есть начало и конец секции параллельны друг другу и перпендикулярны центру. У электромоторов 1500 оборотов угол равен 120 °, у 1000 – 90 °. Схематический вид катушек изображен на чертеже. Все обмоточные данные двигателей смотрите в таблице.
Узнать частоту вращения с помощью амперметра
Узнать обороты вала двигателя, можно посчитав количество полюсов. Для этого нам понадобится миллиамперметр — подключаем измерительный прибор к обмотке статора. При вращении вала двигателя стрелка амперметра будет отклонятся. Число отклонений стрелки за один оборот – равно количеству полюсов.
- 2 полюса – 3000 об/мин
- 4 полюса – 1500 об/мин
- 6 полюса – 2000 об/мин
- 8 полюса – 750 об/мин
Параметры электродвигателя №2: потребляемый ток
- Для измерения тока, потребляемого электродвигателем, используются токоизмерительные клещи
- , измеряющие ток в цепи без ее разрыва.
- При использовании мультиметра
() илиамперметра нужно заранее убедиться в том, что ожидаемое значение измеряемого параметра лежит в диапазоне измерений.
Прибор подключается последовательно с электродвигателем или с одной из обмоток трех фаз. И
не стоит забывать о пусковом токе
, перед запуском прибор нужно надежно
закоротить
, чтобы он не сгорел. Стабилизатор тока на полевом транзисторе
- Можно воспользоваться и электронным счетчиком
- с функцией измерения токов.
- Если потребляемая мощность уже известна, ток можно подсчитать. Для однофазного двигателя
- :
- Для трехфазного
- :
- Если измерения производятся без нагрузки, то получится ток холостого хода
. Подсчитать номинальный ток не представляется возможным, так как ток холостого хода не нормируется и составляет 20-40% от номинального. В этом случае для подсчета токов холостого хода трехфазных асинхронных электродвигателей используются данные таблицы.
| Мощность двигателя, кВт | Ток холостого хода (в процентах от номинального) | |||||
| При частоте вращения, об/мин | ||||||
| 3000 | 1500 | 1000 | 750 | 600 | 500 | |
| 0,12-0,55 | 60 | 75 | 85 | 90 | 95 | |
| 0,75-1,5 | 50 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 |
| 1,5-5,5 | 45 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 |
| 5,5-11 | 40 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 |
| 15-22,5 | 30 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 |
| 22,5-55 | 20 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| 55-110 | 20 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
Подписка на рассылку
Решив заменить вышедший из строя советский электродвигатель на новый агрегат, вы можете столкнуться с тем, что на старом устройстве не сохранилась табличка.
Может оказаться и так, что информация на шильдике нечитаемая. Хорошо если сохранилась техническая документация. Но вероятность этого крайне мала. Выход есть и из такой ситуации.
Рассмотрим методы установления мощности электрического агрегата.
Возможен ли расчет по габаритам?
Можно установить мощность электрического мотора по размерам, току, показанию счетчика, диаметру вала. Итак, как определить мощность электродвигателя без бирки по габаритам устройства.
Между собой электромоторы различаются, прежде всего, габаритами. Указанный способ применяют преимущественно для установления мощности 3-хфазных агрегатов.
Чтобы произвести расчет, узнайте следующее:
- Частота сети (f).
- Диаметр сердечника (D).
- Синхронная частота валового вращения (n).
Может потребоваться определить не только мощность, но и обороты электродвигателя — синхронную частоту валового вращения. С этой целью просто посчитайте число полюсов. Здесь нужен миллиамперметр. Подсоедините это измерительное устройство к одной из обмоток статора.
Как только вал агрегата начнет вращаться, стрелка амперметра будет отклоняться. Количество ее отклонений за 1 оборот равняется числу полюсов:
Древне-русское обозначение цифр
- 3000 оборотов в минуту = 2 полюса;
- 1500 оборотов в минуту = 4 полюса;
- 2000 оборотов в минуту = 6 полюса;
- 750 оборотов в минуту =8 полюса.
Практические измерения
Самый доступный способ — проверка показаний бытового счетчика электроэнергии. Сначала следует отключить абсолютно все бытовые приборы и выключить свет во всех помещениях, поскольку даже горящая лампочка на 40Вт будет искажать показания.
Проследите, чтобы счетчик не крутился или индикатор не мигал (в зависимости от его модели).
Вам повезло, если у вас счетчик «Меркурий» — он показывает величину нагрузки в кВт, поэтому от вас потребуется только включить двигатель на 5 минут на полную мощность и проверить показания.
Индукционные счетчики ведут учет в кВт/ч. Запишите показания до включения мотора, дайте ему поработать ровно 10 минут (лучше воспользоваться секундомером). Снимите новые показания счетчика и путем вычитания узнайте разницу. Умножьте эту цифру на 6. Полученный результат отображает мощность двигателя в кВт.
Если двигатель маломощный, вычислить параметры будет несколько сложнее. Выясните, сколько оборотов (или импульсов) равно 1кВт/ч — информацию вы найдете на счетчике. Допустим, это 1600 оборотов (или вспышек индикатора).
Если при работающем двигателе счетчик делает 20 оборотов в минуту, умножьте эту цифру на 60 (количество минут в часу). Получается 1200 оборотов в час. Разделите 1600 на 1200 (1.3) — это и есть мощность двигателя.
Результат тем точнее, чем дольше вы измеряете показания, но небольшая погрешность все равно присутствует.
Как узнать выходную мощность
Двигатели как предполагается, выполняют какую-то работу, и два важных значения, которые определяют, насколько он мощный. Это скорость и сила поворота двигателя. Выходная механическая мощность двигателя может быть рассчитана по следующей формуле:
- Pout = τ * ω
- где Pout — выходная мощность, измеренная в ваттах (Вт);
- τ — момент силы, измеренный в метрах Ньютона (N • м);
- ω — угловая скорость, измеренная в радианах в секунду (рад / с).
- Легко рассчитать угловую скорость, если вы знаете скорость вращения двигателя в об / мин:
- ω = rpm * 2 * П / 60
- где ω — угловая скорость (рад / с);
- об / мин — скорость вращения в оборотах в минуту;
- П — математическая константа (3.14);
- 60 — количество секунд в минуте.
Если двигатель имеет 100% КПД, вся электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. Однако таких двигателей не существует. Даже прецизионные малые промышленные двигатели, имеют максимальную эффективность 50—60%.
Измерение момент силы двигателя является сложной задачей. Для этого требуется специальное дорогостоящее оборудование. Но это возможно сделать и самому обладая специальной информацией и формулами.
Определение по таблицам
Как узнать мощность электродвигателя по диаметру вала и другим показателям? В интернете нетрудно найти технические таблицы, с помощью которых можно узнать тип мотора и, соответственно, его мощность. Вам потребуется снять следующие параметры:
- диаметр вала;
- частота его вращения или число полюсов;
- крепежные размеры;
- диаметр фланца (если двигатель фланцевый);
- высота до центра вала;
- длина мотора (без выступающей части вала);
- расстояние до оси.
Далее — вопрос времени и внимательности. Согласитесь, надежнее измерить детали и узнать точный, без погрешностей результат. В сети есть параметры абсолютно всех, даже очень старых моторов.
Определение по габаритам
Еще один способ — проведение замеров и вычислений. Многие из тех, кто интересуется, как узнать мощность трехфазного двигателя, предпочитают именно его. Вам понадобятся следующие данные:
- Диаметр сердечника в сантиметрах (D). Он измеряется по внутренней части статора. Также необходима длина сердечника с учетом отверстий вентиляции.
- Частота валового вращения (n) и частота сети (f).
Через них вычислите показатель полюсного деления. D умножьте на n и на число Пи — назовем это показание А. 120 умножьте на f — это В. Разделите А на В.
Как видите, чтобы подсчитать значение, достаточно вспомнить школьный курс математики.
Для чего необходимо знать мощность двигателя
Из всех технических характеристик электродвигателя (КПД, номинальный рабочий ток, частота вращения и т.д.) самая значимая — мощность. Зная главные данные, вы сможете:
- Подобрать подходящие по номиналам тепловое реле и автомат.
- Определить пропускную способность и сечение электрических кабелей для подключения агрегата.
- Эксплуатировать двигатель согласно его параметрам, не допуская перегрузок.
Мы описали, как замерить мощность электродвигателя разными способами. Используйте тот, который в вашем случае будет оптимальным. Применяя любой из методов, вы подберете агрегат, который будет лучшим образом отвечать вашим требованиям.
Но самый эффективный вариант, экономящий ваше время и избавляющий вас от необходимости искать информацию и проводить замеры и расчеты — это сохранить технический паспорт в надежном месте и следить за тем, чтобы шильдик с данными не потерялся.
Способы определения мощности электродвигателя
Подключайте двигатель только к тому источнику тока, напряжение которого вы точно знаете. Теперь подключите к цепи обмотки амперметра, но не все сразу, а по отдельности. Это даст вам возможность узнать, каких значений достигает рабочий ток. Затем просуммируйте все те показатели, которые вы получили.
Число, которое у вас получилось, необходимо умножить на предельное напряжение в сети. Полученный результат и станет значением той мощности, которую будет потреблять двигатель.
Сервопривод для стабилизатора напряжения
Можно найти этот показатель и другим способом. Вычислите скорость вращения вала устройства, пользуясь при этом тахометром. После этого возьмите динамометр, чтобы найти тяговое усилие электродвигателя. Чтобы получить окончательный результат, стоит умножить число 6,28 на частоту вращения, а также на радиус вала.
Последний показатель можно получить, измерив соответственный элемент линейкой. Теперь вы знаете, какая мощность понадобится для эффективной работы двигателя.
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
???? Расчет параметров электродвигателей
Электродвигатели встречаются в промышленности и быту повсеместно. Если Вы не обращали внимание, то я приведу парочку фото примеров:
Порой возникает необходимость, рожденная будничным любопытством, либо производственной необходимостью в определении мощности электродвигателя по внешнему виду, или значения допустимой температуры в эксплуатации, не говоря уже о значениях тока и напряжения.
Тут возможен вариант, что с него содрана табличка, на которой написаны номинальные параметры, либо же шильдик в таком состоянии, что различить ничего невозможно. Как же быть в такой ситуации…
Одно дело, если Вы всю жизнь работали на производстве движков, и можете определить мощность на глаз. В иных случаях, определить поможет линейка (рулетка) и таблицы с габаритами механизмов.
Если Ваша деятельность больше лежит в теоретических изысканиях, нежели практических, то пригодится формула определения мощности ЭД или таблицы с номинальным данными, именно про это и не только в этой статье.
Бирка (шильдик) электродвигателя
Осмотрев любой, за редким исключением, электродвигатель можно обнаружить табличку, привинченную на болты, саморезы или же заклепки. Что же написано на данном куске металла? Возьмем шильдик, заменив на нем заводской номер на название сайта.
Кстати, редко бывает, что табличка на электрооборудование находится в таком, почти идеальном состоянии. Часто данные выцветают или замазаны краской, ведь задача стоит для обслуживающего персонала покрасить двигатель, а не покрасить двигатель, оставив табличку нетронутой. Но, нам повезло. Пойдем по-порядку.
- Первая строчка — число фаз и тип тока (3~), заводской номер, частота сети, форма исполнения и монтажа, класс изоляции
- Вторая строчка — тип электродвигателя, косинус фи, возможные схемы соединения, номинальная частота вращения
- Третья строчка — возможные номинальные напряжения, номинальная мощность, IP — степень защиты электродвигателя, масса, режим работы электродвигателя (S1).
- Четвертая строчка — номинальные токи в зависимости от схемы включения обмоток, далее какому госту соответствует эд.
- Рассмотрим отдельные параметры более подробно.
Мощность электродвигателя: полная, активная и на валу
Формула для расчета мощности трехфазного асинхронного двигателя:
- S1 — полная мощность, потребляемая двигателем из сети
- P1 — активная мощность, потребляемая электродвигателем из сети (указана на шильдике)
- P — активная мощность на валу ЭД.
- cosf — косинус фи, коэффициент мощности — угол сдвига фаз между активной (P) и полной мощностью (S).
В формулах выше, значение мощности получится в Вт, значение полной мощности в ВА. Чтобы перевести в киловатты необходимо получившееся значение разделить на тысячу. Значение тока и напряжения соответственно в формуле выше в амперах и вольтах.
I1 и U1 — линейные значения тока и напряжения, их еще называют междуфазными. Не стоит путать с фазными. Линейные — это АВ, ВС, СА (380); фазные — АО, ВО, СО (220). Если выразить формулы мощностей через фазные значения тока и напряжения, то вместо корня из трех вначале будет коэффициент 3. Этот коэффициент определяется наглядно через векторную диаграмму трехфазного напряжения.
Для двигателей постоянного тока формула будет просто произведение напряжения на зажимах двигателя умножить на ток, потребляемые двигателем из сети.
Потребляемая мощность p1 больше мощности на валу ЭД из-за потерь, которые возникают при преобразовании электрической энергии в механическую.
Звезда/Треугольник и 220/380, 380/660
Отдельного внимания заслуживает то, как правильно подключить электродвигатель.
Смотреть все значения по порядку как они идут через дробь. То есть написано на шильде Y/D ( треугольник/звезда), значит и токи, напряжения соответственно будут сначала для Y, а после дроби для звезды. Единственно, нюанс, что при 220/380 — треугольник будет 220, А при 380/660 — треугольник будет 380. То есть говорить, что 380 — это всегда звезда — неверно.
Всегда изучайте табличку на движке перед подключением.
Достоинства при подключении звездой и треугольником абстрактны, так как каждая схема имеет свои области применения:
- Y — меньше рабочий и пусковой ток, больше напряжение, меньше пусковой момент, меньше греется
- D — больше пусковой момент, пусковой ток, но и больше греется.
Бывают двухскоростные двигатели, где сначала запускаются на звезде, А потом переходят на треугольник. В таком случае механизм легче запускается, А потом работает с большей мощностью.
При подключении трехфазного двигателя на 220В, где есть лишь фаза и ноль, можно прибегнуть к схеме с конденсаторами.
Форма исполнения и способ монтажа
IM 1081 — форма исполнения и способ монтажа согласно ГОСТ 2479 и МЭК60034-5. В нашем примере это обозначает “на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним циллиндрическим концом вала”.
Это название состоит из латинских букв IM и четырех чисел.
Первая цифра от 1 до 9 — конструктивный способ исполнения
Вторая и третья (00…99) — способ монтажа
Четвертая (0..9) — условное обозначение конца вала.
Коэффициент полезного действия электродвигателя
КПД показывает эффективность преобразования электродвигателем электрической энергии, которую он берет из сети, в механическую энергию вращения механизма.
Если бы не было потерь при передаче энергии, то КПД равнялся бы 100%. Однако, такого не существует. Однако, существуют виды потерь, которые уменьшают величину коэффициента:
- потери от нагрева проводников с током при увеличении нагрузки — электрические потери
- потери на вихревые токи, гистерезис в шихтованных статорах — магнитные потери
- потери на трение подшипников, вентиляцию — механические потери
- плюс различные дополнительные менее важные виды потерь…
Часто, но не всегда, чем выше скорость вращения электродвигателя, тем больше его КПД. Это связано с зависимостью КПД и скольжения ЭД. Существуют классы согласно величины КПД по ГОСТ IEC/TS 60034-31—2015: IE1, IE2, IE3, IE4.
Классы изоляции двигателей по нагревостойкости
Здесь нам на помощь придет ГОСТ 8865-93. Класс изоляции электрических машин характеризует максимальную температуру при номинальных параметрах. То есть в нашем примере при номинальных данных с таблички, температура изоляции не должна превышать 155 градусов.
Приведу данные допустимых температур электродвигателей для разных классов изоляции. Следует учитывать, что материалы могут иметь различные классы.
- Y — 90
- A — 105
- E — 120
- B — 130
- F — 155
- H — 180
Далее идут цифровые классы: 200, 220, 250 — а после них плюс 25 градусов с обозначением класса согласно допустимого значения температуры.
Данные температуры определены опытным путем при работе на номинальных параметрах на протяжении срока эксплуатации до величин, при которых увеличивается тангенс дельта и уменьшается напряжение пробоя.
Загрузка...
