Пусковой ток двигателя формула: Как узнать ток электродвигателя? Формула тока по мощности двигателя

Содержание

Ток электродвигателя, какую силу тока потребляет двигатель, мотор при пуске и работе.

Производители на самом корпусе электрических двигателей ставят металлическую табличку, на которой написаны основные характеристики данного электродвигателя.

На этой табличке указан и ток, который потребляет данная электрическая машина при своей номинальной работе (средне допустимой, с нормальной нагрузкой на валу двигателя). Данная надпись может иметь два значения, например 5,9/3,4А, что означает – при подключении двигателя в режиме «треугольник» номинальные ток будет равен 5,9 ампер, а при подключении в режиме «звезда» он будет 3,4 ампера. На этой же табличке можно увидеть и символы, указывающие данные режимы работы.

Если по каким-то причинам на корпусе электродвигателя нет надписи, какую номинальную силу тока он потребляет, то ток можно вычислить по следующей формуле (если конечно известны все остальные, имеющиеся в этой формуле, величины!):

При отсутствии металлической таблички с основными характеристиками на корпусе электрического двигателя можно пойти более простым путем, чтобы узнать приближенную силу тока, потребляемой движком. Если известна номинальная мощность двигателя, то применим следующее условие – «киловатт электрической мощности равен двум амперам тока» (это условие подходит для электродвигателей с мощностью от 3-х киловатт и более, то есть будет максимально приближенным). Например, у нас есть асинхронный электрический двигатель мощностью 5 кВт (5000 ватт). Следовательно, приближенное значение потребляемого тока будет около 10 ампер. Может возникнуть небольшая непонятка. Если воспользоваться простой формулой вычисления тока, зная мощность и напряжение: 5000 ватт / 380 вольт = 13,15 ампер. Но ведь у электродвигателей есть свой коэффициент полезного действия, который вовсе не равен 100%  и косинус фи, который также меньше единицы. Вот мы и получаем, что реальная сила тока будет ближе к значению 10 ампер, а не 13,15 ампер.

Практическим вариантом узнать значение силы тока, который потребляется электродвигателем при его номинальной работе, будет использование обычного амперметра, или токоизмерительных клещей. При уверенности в том, что наш электродвигатель точно рассчитан на то напряжение, что мы собираемся на него подать, мы даем питание на него. Далее, все просто, берем токоизмерительные клещи и измеряем силу тока на проводах, что питают наш электродвигатель. Причем еще стоит обратить внимание на то, что у трехфазного электродвигателя рабочие токи должны быть одинаковыми на всех трех фазах. Если Вы вдруг обнаружили факт неодинаковости, то причиной может быть, как перекос фаз электрического питания, так и неисправности самого электродвигателя, который может в скором времени вовсе выйти из строя из-за ненормального режима своей работы. В любом случае желательно выяснить причину неодинаковости значений силы тока на проводах.

Помимо номинального тока, который потребляется электродвигателем при нормальной своей работе, существует еще так называемый пусковой ток. Его величина может быть превышать номинальный ток аж в 3-8 раз. То есть, когда мы подаем питание на электрический двигатель, который до этого находился в состоянии покоя, в начальный момент по его обмоткам начинает протекать увеличенный ток по причине нескомпенсированности сил электромагнитных полей внутри двигателя. Чем быстрее электродвигатель начинает вращаться, тем меньше тока он начинает потреблять. То есть, пусковым током считается то значение электрического тока, которое существует с момента включения электродвигателя и до выхода его на свои номинальные обороты (время разгона двигателя от нуля до нормального значения).

Минимальный ток, что будет течь через обмотки электрического двигателя, будет тогда, когда движок работает на холостом ходу (то есть, к его валу не подсоединено ни одной механической нагрузки). Следовательно, чем сильнее мы нагрузим вал двигателя, тем большую силу тока начнет он потреблять. Номинальной нагрузкой считается та, на которую изначально данный электродвигатель был рассчитан при своем изготовлении, и при которой эта электрическая машина может работать продолжительное время без вреда для себя. Имеется также понятие о максимальной нагрузке, при которой сила тока, что потребляется двигателем, находится на предельно допустимом значении. При максимальных токах электродвигатели могут работать лишь незначительный промежуток времени, поскольку длительная работа может негативно влиять на сам движок (перегрев), сокращая его общий срок службы.

Пусковые токи у разных электродвигателей разные, их можно посмотреть в справочных таблицах, где прописаны характеристики каждого конкретного движка. Для чего нужно знать значение пусковых токов? Для того, чтобы правильно подобрать устройства защиты для электрических цепей, которые непосредственно относятся к схеме этого электрического двигателя. Например, зная конкретную величину пускового тока мы правильно можем подобрать тепловую защиту под него, автоматически выключатель, что отвечает за включение и выключение данного двигателя и т.д. Это избавит нас от таких проблем как постоянное срабатывание токовой защиты (если устройство рассчитано на меньший ток, чем нужно) или не срабатывание тогда, когда это нужно (если ток срабатывания устройства гораздо больше нужного).

Большие пусковые токи – это негативное явление, которое на короткий промежуток времени создает просадку питающей сети. В этой электросети возникает кратковременное падение напряжения. Как можно уменьшить пусковые токи электродвигателя? Первый вариант (классический), это запускать электродвигатель по схеме «звезда», а спустя некоторое время переключаться на схему «треугольник». В этом случае при включении начальный, пусковой ток будет относительно небольшой, а при переключении режима в «треугольник» движок выйдет на свои номинальные обороты.

Иными вариантами снижения пусковых токов электродвигателя являются использование различных устройств плавного пуска, которые за счет электронных схем контролируют начальный режим разгона электрической машины. Допустим при использовании преобразователей частоты можно легко задать нужные параметры для старта и последующий работы электрического двигателя.

P.S. Правильные режим работы любого электродвигателя способствует увеличению общего срока службы данного электротехнического устройства, а также щадящей работе тех электрических цепей, что относятся к питанию данного устройства (включая и саму питающую сеть).

Пусковой момент асинхронного двигателя: расчет и способы увеличения

Переход двигателя из покоя в рабочее состояние называют пусковым моментом асинхронного электродвигателя. При этом подразумевается, что на обмотки двигателя подано номинальное напряжение стандартной частоты. Этот временной промежуток называют «моментом трогания», «начальным моментом» или «начальный пусковой момент асинхронного двигателя». При этом электродвигатель потребляет максимальное количество электроэнергии. Она расходуется на преодоление тормозного момента вала, потерь в двигателе для придания вращательного момента механизмам. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, как рассчитывается пусковой момент электродвигателя и как его можно увеличить.

Расчет пускового момента

Пусковой момент, который зависит от номинального усилия на валу и кратности пускового момента, можно вычислить по формуле:

Мпускнпуск.,

где:

  • Мн — номинальное усилие на валу электродвигателя;
  • Кпуск.— кратность пусков, паспортная величина, которая принимает значения от 1,5 до 6.

На практике применяют другую формулу:

Мпуск=9,55*Р2* 1000/F1,

Необходимые данные указываются на шильдике двигателя или в паспорте, где F1 — номинальные обороты.

Р2 равна номинальной мощности в кВт, является расчетной величиной.

Для того, чтобы узнать значение Р2, следует воспользоваться формулой, в которой учитываются пусковой ток, напряжение сети, скольжение. Эти данные можно узнать в паспорте, справочнике или на сайте завода-изготовителя.

Р2=(1,732*U*Iпуск)/S1*1000.

Методы увеличения М

пуск

Из формулы видно, от чего зависит пусковой момент асинхронного двигателя и как увеличить его, изменяя параметры. Он зависит от мощности трехфазного двигателя и величины скольжения.

Мощность определяется по формуле, корень из 3 умноженный на напряжение и ток. Скольжение изменяет свое значение в зависимости от оборотов вала механизма. При оборотах двигателя равных нулю, скольжение принимает значение равное 1.

При разгоне электродвигателя оно уменьшается и стремится к нулю при достижении номинальных оборотов ротора. Для того чтобы увеличить пусковой момент, достаточно увеличить пусковой ток или питающее напряжение. Величину скольжения изменить нельзя.

Для примера приведем расчет пускового момента, используя паспортные данные некоторых двигателей. Результат сведен в нижеприведенную таблицу:

При этом следует помнить, что использование электродвигателя в механизмах с пусковым моментом, превышающим усилие двигателя на валу – недопустимо. В этом случае электродвигатель не сможет преодолеть потери в двигателе и тормозной момент механизма. Он просто выйдет из строя. Т.е. усилие электродвигателя недостаточно для нормальной работы устройства.

Схемы включения асинхронного двигателя

Для уменьшения воздействия пусковых токов применяются различные схемы включения. Это зависит от механизма и мощности электродвигателя.

Типовое включение двигателя осуществляется напрямую. Напряжение на обмотки подается через магнитный пускатель.

Во время пуска в сети возникает бросок тока, который превышает номинальный в 5-7 раз. Длительность зависит от мощности электродвигателя и нагрузки на валу. Чем мощнее устройство, тем длительнее период разгона.

В результате возникает понижение напряжения в сети, что отрицательно сказывается на аппаратуре, подключенной к этой цепи. Маломощные не оказывают существенного влияния на сети.

На графике снизу представлена зависимость тока от времени разгона электродвигателя:

При запуске мощного электропривода 10 и более кВт следует ограничивать пусковой ток. Это необходимо, чтобы сети не испытывали значительные перегрузки, в результате, которой происходит понижение напряжения сети, что приводит к нештатной ситуации.

Для этого применяются схемы переключения с треугольника на звезду, используются токоограничивающие устройства или частотные преобразователи.

Способы снижения пусковых токов АД

Уменьшить пусковые токи асинхронного двигателя можно несколькими способами. Перечислим их по порядку.

Наиболее распространенным методом, является запуск двигателя при пониженном напряжении. Для чего коммутируют обмотки асинхронного двигателя. В начальный момент пуска, обмотки переключают с треугольника на звезду. После набора оборотов коммутацию возвращают в первоначальное положение. При этом следует учитывать, что пусковой момент при таком запуске уменьшается. Например, при снижении напряжения в 1,72 (корень квадратный из 3) раза, момент уменьшится в три раза. Такой метод применяется при запуске механизмов с минимальной нагрузкой на валу, где установлены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Так же ограничение токов во время запуска двигателя осуществляют включением последовательно с обмотками статора индукционных сопротивлений. В некоторых случаях для этих целей используются резисторы. После выхода двигателя на оптимальные режимы, резисторы шунтируются.

На рисунке снизу показаны варианты запуска при пониженном напряжении:

Пуск при пониженном напряжении

При уменьшении нагрузки на валу можно регулировать пусковые токи. В первоначальный промежуток времени подключается часть нагрузки. После достижения оптимальных оборотов, подается полная нагрузка.

Для мощных устройств применяют реостатный запуск. Такой пуск используют для приводов укомплектованных асинхронными электродвигателями с фазным ротором. Регулировка производится ступенчато, т.е. резисторы отключаются постепенно с набором скорости вращения. Таким образом обеспечивается плавный пуск.

На рисунке снизу представлена принципиальная схема запуска:

График токов при прямом и плавном пуске электропривода:

 

Наиболее щадящий запуск механизмов обеспечивает пуск с помощью частотного преобразователя. В этом случае частотный преобразователь самостоятельно выбирает оптимальные режимы. При этом можно увеличить пусковой момент, не повышая нагрузку на сети. Использование частотного преобразователя полностью исключаются нежелательные броски тока в сети.

Вот и были рассмотрены способы увеличения пускового момента асинхронного двигателя, а также правильный его расчет. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Асинхронные двигатели — Установленные мощности нагрузки

 Потребляемый ток
Ток полной нагрузки la, потребляемый двигателем, вычисляется по следующей формуле: 
— 3-фазный двигатель: Ia=Pn×1,000( 3×U×η×cosϕ) 
— 1 –фазный двигатель: Ia=Pn×1,000(U×η×cosϕ),
где
Ia: потребляемый ток (в амперах)
Pn: номинальная мощность (в кВт активной мощности)
U: напряжение между фазами для 3-фазных двигателей и напряжение между клеммами для однофазных двигателей (в вольтах). Однофазный двигатель может быть подсоединен фаза-нейтраль или фаза-фаза.

η: КПД устройства, то есть выход кВт / вход кВт
cos ϕ: коэффициент мощности, то есть вход кВт / вход кВA


Сверхпереходный ток и установка защиты 
— Пиковое значение сверхпереходного тока может быть очень высоким, обычное значение превышает в 12–15 раз среднеквадратичное значение номинального тока Inm. Иногда это значение может превышать номинальный ток Inm в 25 раз. 
— Автоматические выключатели Merlin Gerin, контакторы Telemecanique и тепловые реле разработаны таким образом, чтобы выдерживать запуск двигателя с очень высоким значением сверхпереходного тока (пиковое значение сверхпереходного тока может до 19 раз превышать номинальный ток Inm). 
— Если во время запуска неожиданно произойдет аварийное отключение, вызванное защитой по току, это означает, что пусковой ток превышает нормальные пределы.
В результате этого, могут быть достигнуты пределы стойкости коммутационного оборудования, уменьшается время службы, и даже могут быть выведены из строя некоторые устройства. Чтобы избежать такой ситуации, рекомендуется рассмотреть увеличение параметров коммутационного оборудования. 

— Распредустройства фирмы Merlin Gerin и Telemecanique спроектированы так, чтобы обеспечить защиту контактора пуска двигателя при коротких замыканиях. В соответствии с имеющимися рисками, таблицы показывают комбинации автоматического выключателя, контактора и термо-реле, позволяющие достичь координацию 1-го или 2-го типа

Пусковой ток двигателя
Хотя на рынке можно встретить двигатели с высоким КПД, на практике их пусковые токи приблизительно равны пусковым токам стандартных двигателей.
Использование соединения типа звезда-треугольник, статического устройства плавного пуска или конвертера скорости привода позволяет снизить значение пускового тока (Например: 4 Ia вместо 7,5 Ia).

Компенсация реактивной мощности потребляемой асинхронными двигателями


В общем случае, снижение тока, подаваемого на асинхронные двигатели, дает очевидные преимущества, связанные с техническими и финансовыми причинами. Это может быть достигнуто путем использования конденсаторов, без изменения мощности двигателя.
Применение этого принципа к работе асинхронных двигателей обычно называется «улучшением коэффициента мощности» или «коррекцией коэффициента мощности».
Как описано в главе K, потребность в полной мощности (кВА), подаваемой на асинхронный двигатель, может быть значительно снижена использованием шунтирующих конденсаторов.
Снижение входной мощности означает соответствующее снижение входного тока (так как напряжение остается постоянным).

Компенсацию реактивной мощности особенно рекомендуется проводить для двигателей, работающих в течение длительного времени при сниженной мощности.

Как было показано выше, cosϕ = вход кВт/вход кВА , поэтому снижения значения входной мощности кВA увеличит (то есть, улучшит) значение cos ϕ.

Ток, подаваемый на двигатель, после коррекции коэффициента мощности, вычисляется по формуле:
I=Ia cos ϕ/cos ϕ

где cos ϕ — коэффициент мощности до компенсации, а cos ϕ’ — коэффициент мощности после компенсации, Ia — первоначальный ток.

В таблице даны, в зависимости от номинальной мощности двигателя, стандартные значения тока двигателя для различных величин номинального напряжения.

    230 В 380-415В 400 В 440-480В 500 В 690 В
kW hp A A A A A A
0.18 1.0 0.6 0.48 0.35
0.25 1.5 0.85 0.68 0.49
0.37 1.9 1.1 0.88 0.64
1/2 1.3 1.1
0.55 2.6 1.5 1.2 0.87
3/4 1.8 1.6
1 2.3 2.1
0.75 3.3 1.9 1.5 1.1
1.1 4.7 2.7 2.2 1.6
1-1/2 3.3 3.0
2 4.3 3.4
1.5 6.3 3.6 2.9 2.1
2.2 8.5 4.9 3.9 2.8
3 6.1 4.8
3.0 11.3 6.5 5.2 3.8
3.7
4 15 9.7 8.5 7.6 6.8 4.9
5.5 20 11.5 9.2 6.7
7-1/2 14.0 11.0
10 18.0 14.0
7.5 27 15.5 12.4 8.9
11 38.0 22.0 17.6 12.8
15 27.0 21.0
20 34.0 27.0
15 51 29 23 17
18.5 61 35 28 21
25 44 34  
22 72 41 33 24
30 51 40
40 66 52
30 96 55 44 32
37 115 66 53 39
50 83 65
60 103 77
45 140 80 64 47
55 169 97 78 57
75 128 96
100 165 124
75 230 132 106 77
90 278 160 128 93
125 208 156
110 340 195 156 113
150 240 180
132 400 230 184 134
200 320 240
150
160 487 280 224 162
185
250 403 302
200 609 350 280 203
220
300 482 361
250 748 430 344 250
280
350 560 414
400 636 474
300
315 940 540 432 313
540 515
335
355 1061 610 488 354
500 786 590
375
400 1200 690 552 400
425
450
475
500 1478 850 680 493
530
560 1652 950 760 551
600
630 1844 1060 848 615
670
710 2070 1190 952 690
750
800 2340 1346 1076 780
850
900 2640 1518 1214 880
950
1000 2910 1673 1339 970

Номинальная мощность (Pn) двигателя в кВт
указывает его номинальную эквивалентную
механическую мощность.
Полная мощность (S) двигателя в кВА, является
функцией выработанной энергии, КПД двигателя и
коэффициента мощности. 

S=Pn/ηcosϕ

Пуск асинхронного двигателя | Электротехника

Пусковые свойства двигателей.

При пуске ротор двигателя, преодолевая момент нагрузки и момент инерции, разгоняется от частоты вращения  п =  0 до п . Скольжение при этом меняется от sп = 1 до s. При пуске должны выполняться два основных требования: вращающий момент должен бить больше момента сопротивления (Мвр>Мс) и пусковой ток Iп должен быть по возможности небольшим.

В зависимости от конструкции ротора (короткозамкнутый или фазный), мощности двигателя, характера нагрузки возможны различные способы пуска: прямой пуск, пуск с использованием дополнительных сопротивлений, пуск при пониженном напряжении и др. Ниже различные способы пуска рассматриваются более подробно.

Прямой пуск.

Пуск двигателя непосредственным включением на напряжение сети обмотки статора называется прямым пуском. Схема прямого пуска приведена на рис. 3.22. При включении рубильника в первый момент скольжение s = l, а приведенный ток в роторе и равный ему ток статора

, (3.37)

 

максимальны (см.п.3.19 при s=1). По мере разгона ротора скольжение уменьшается и поэтому в конце пуска ток значительно меньше, чем в первый момент. В серийных двигателях при прямом пуске кратность пускового тока kI = IП / I1НОМ = ( 5,…,7), причем большее значение относится к двигателям большей мощности.

Рис. 3.22

Значение пускового момента находится из (3.23) при s = 1:

,(3.38)

Из рис. 3.18 видно, что пусковой момент близок к номинальному и значительно меньше критического. Для серийных двигателей кратность пускового момента          МП/ МНОМ = (1.0,…,1.8).

Приведенные данные показывают, что при прямом пуске в сети, питающей двигатель, возникает бросок тока, который может вызвать настолько значительное падение напряжение, что другие двигатели, питающиеся от этой сети, могут остановиться.

С другой стороны, из-за небольшого пускового момента при пуске под нагрузкой двигатель может не преодолеть момент сопротивления на валу и не тронется с места. В силу указанных недостатков прямой пуск можно применять только у двигателей малой и средней мощности (примерно до 50 кВт).

Пуск двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.

Улучшение пусковых свойств асинхронных двигателей достигается использованием эффекта вытеснения тока в роторе за счет специальной конструкции беличьей клетки. Эффект вытеснения тока состоит в следующем: потокосцепление и индуктивное сопротивление X2 проводников в пазу ротора тем выше, чем ближе ко дну паза они расположены (рис.3.23). Также X2 прямо пропорционально частоте тока ротора.

Следовательно, при пуске двигателя, когда  s=1  и   f2 = f1 = 50 Гц , индуктивное сопротивление X2 = max  и под влиянием этого ток вытесняется в наружный слой паза. Плотность тока j по координате h распределяется по кривой, показанной на рис.3.24. В результате ток в основном проходит по наружному сечению проводника, т.е. по значительно меньшему сечению стержня, и, следовательно, активное сопротивление обмотки ротора R2 намного больше, чем при нормальной работе. За счет этого уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент МП (см. (3.37), (3.38) ).

По мере разгона двигателя скольжение и частота тока ротора падает и к концу пуска достигает 1 – 4 Гц. При такой частоте индуктивное сопротивление мало и ток распределяется равномерно по всему сечению проводника. При сильно выраженном эффекте вытеснения тока становится возможным прямой пуск при меньших бросках тока и больших пусковых моментах.

К двигателям с улучшенными пусковыми свойствами относятся двигатели, имеющие роторы с глубоким пазом, с двойной беличьей клеткой и некоторые другие.

Рис.3.23                                                          Рис. 3.24

 

Двигатели с глубокими пазами.

Как показано на рис.3.25, паз ротора выполнен в виде узкой щели, глубина которой примерно в 10 раз больше, чем ее ширина. В эти пазы-щели укладывается обмотка в виде узких медных полос. Распределение магнитного потока показывает, что индуктивность и индуктивное сопротивление в нижней части  проводника значительно больше, чем в верхней части.

Рис.3.25

Поэтому при пуске ток вытесняется в верхнюю часть стержня и активное сопротивление значительно увеличивается. По мере разгона  двигателя скольжение уменьшается, и плотность тока по сечению становится почти одинаковой.

В целях увеличения эффекта вытеснения тока глубокие пазы выполняются не только в виде щели, но и трапецеидальной формы. В этом случае глубина паза несколько меньше, чем при прямоугольной форме.

Двигатели с двойной клеткой.

В таких двигателях обмотки ротора выполняются в виде двух клеток (рис.3.26): во внешних пазах 1 размещается обмотка из латунных проводников, во внутренних 2 – обмотка из медных проводников.

Рис.3.26

Таким образом, внешняя обмотка имеет большее активное сопротивление, чем внутренняя. При пуске внешняя обмотка сцепляется с очень слабым магнитным потоком, а внутренняя – сравнительно сильным полем. В результате ток вытесняется во внешнюю клетку, а во внутренней тока почти нет.

По мере разгона двигателя ток из внешней клетки переходит во внутреннюю и при s =sНОМ протекает в основном по внутренней клетке. Ток во внешней клетке при этом сравнительно небольшой.

Результирующий пусковой момент, складывающийся из моментов от двух клеток, значительно больше, чем у двигателей нормальной конструкции, и несколько больше, чем у двигателей с глубоким пазом. Однако следует иметь в виду, что стоимость двигателей с двойной клеткой ротора выше.

Пуск переключением обмотки статора.

Если при нормальной работе двигателя фазы статора соединены в треугольник, то, как показано на рис.3.27, при пуске первоначально они соединяются в звезду.

Рис.3.27

Для этого сначала включается выключатель Q, а затем переключатель S ставится в нижнее положение Пуск. В таком положении концы фаз Х, Y, Z соединены между собой, т.е. фазы соединены звездой. При этом напряжение на фазе в √3 раз меньше линейного.

В результате линейный ток при пуске в 3 раза меньше, чем при соединении треугольником. При разгоне ротора в конце пуска переключатель S переводится  в верхнее положение и, как видно из рис. 3.27, фазы статора пересоединяются в треугольник.

Недостатком этого способа является то, что пусковой момент также уменьшается в 3 раза, так как момент пропорционален квадрату фазного напряжения, которое в √3 раз меньше при соединении фаз звездой. Поэтому такой способ применим при небольшом нагрузочном моменте и только для двигателей, нормально работающих при соединении обмоток статора в треугольник.

Пуск при включении добавочных  резисторов в цепь статора.(рис. 3.28)

Рис.3.28

Перед пуском  выключатель (пускатель) находится в разомкнутом состоянии и замыкается выключатель Q1.

При этом в цепь статора включены добавочные резисторы RДОБ. В результате обмотка статора питается пониженным напряжением U1n = U1НОМInRДОБ. После разгона двигателя замыкается выключатель Q2 и обмотка статора включается на номинальное напряжение U1НОМ. Подбором RДОБ можно ограничить пусковой ток до допустимого.

Следует иметь в виду, что момент при пуске, пропорциональный U2, будет меньше и составляет (U/ U1НОМ)2 номинального. Важно отметить, что при этом способе пуска значительны потери в сопротивлении RДОБ (RДОБI21n). Можно вместо резисторов RДОБ включить катушки с индуктивным сопротивлением ХДОБ, близким к RДОБ.

Применение катушек позволяет уменьшить потери в пусковом сопротивлении.

Автотрансформаторный пуск.

Кроме указанных способов можно применить так называемый автотрансформаторный пуск.

Соответствующая схема показана на рис.3.29.

Рис.3.29    

Перед пуском переключатель S устанавливается в положение 1, а затем включается автотрансформатор и статор питается пониженным напряжением U. Двигатель разгоняется при пониженном напряжении и в конце разгона переключатель S переводится в положение 2 и статор питается номинальным напряжением U1ном.

Если коэффициент трансформации понижающего трансформатора n, тогда ток I на его входе будет в n раз меньше. Кроме того, пусковой ток будет также в n раз меньше, т.е. ток при пуске в сети будет в n2 раз меньше, чем при непосредственном пуске.

Этот способ, хотя и лучше рассмотренных в п.3.14.7, но значительно дороже.

Пуск двигателя с фазным ротором.

Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется путем включения пускового реостата в цепь ротора, как это показано на рис.3.30.

Начала фаз обмоток ротора присоединяются к контактным кольцам и через щетки подключаются к пусковому реостату с сопротивлением Rp.

Приведенное к обмотке статора сопротивление пускового реостата Rp рассчитывается так, чтобы пусковой момент был максимальный, т.е. равен критическому. Так как при пуске скольжение  sП = 1, то  sП = 1 =  sК , равенство МП = М Пmaх  = МК будет обеспечено. Тогда

.

Пуск двигателя происходит по кривой, показанной на рис.3.31. В момент пуска  рабочая точка на механической характеристике находится в положении а, а при разгоне двигателя она перемещается по кривой 1, соответствующей полностью включенному реостату.

При моменте, соответствующем точке е , включается первая ступень реостата и момент скачком увеличивается до точки b – рабочая точка двигателя переходит на кривую 2; в момент времени, соответствующей точке d, выключается вторая   ступень реостата, рабочая точка скачком переходит в точку с и двигатель выходит на естественную характеристику 3 и затем в точку f. Реостат закорачивается, обмотка ротора замыкается накоротко, а щетки отводятся от колец.

Таким образом, фазный ротор позволяет пускать в ход асинхронные двигатели большой мощности при ограниченном пусковом токе. Однако этот способ пуска связан со значительными потерями в пусковом реостате.

Кроме того, двигатель с фазным ротором дороже двигателя с короткозамкнутым ротором. Поэтому двигатель с фазным ротором применяется лишь при больших мощностях и высоких требованиях к приводу.

 

Расчет номинального тока электродвигателя | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Решил написать статью о расчете номинального тока для трехфазного электродвигателя.

Этот вопрос является актуальным и кажется на первый взгляд не таким и сложным, но почему-то в расчетах зачастую возникают ошибки.

В качестве примера для расчета я возьму трехфазный асинхронный двигатель АИР71А4 мощностью 0,55 (кВт).

Вот его внешний вид и бирка с техническими данными.

Если двигатель Вы планируете подключать в трехфазную сеть 380 (В), то значит его обмотки нужно соединить по схеме «звезда», т.е. на клеммнике необходимо соединить выводы V2, U2 и W2 между собой с помощью специальных перемычек.

При подключении этого двигателя в трехфазную сеть напряжением 220 (В) его обмотки необходимо соединить треугольником, т.е. установить три перемычки: U1-W2, V1-U2 и W1-V2.

Если же Вы решите подключить этот двигатель в однофазную сеть 220 (В), то его обмотки также должны быть соединены треугольником.

Для информации: почитайте подробную статью о схемах соединения обмоток в «звезду» и «треугольник».

Для правильного выбора автоматического выключателя (или предохранителей) и тепловых реле для защиты двигателя, а также для выбора контактора для его управления, в первую очередь нам нужно знать номинальный ток двигателя для конкретной схемы соединения обмоток.

Обычно, номинальные токи указаны прямо на бирке, поэтому можно смело ориентироваться на них. Но иногда циферки не видны или стерты, а известна только лишь мощность двигателя или другие его параметры.

Такое очень часто встречается, но еще чаще бирка вообще отсутствует или так затерта, что на ней абсолютно ничего не видно — приходится только догадываться, что там изображено.

Но это отдельный случай и что делать в таких ситуациях, я расскажу Вам в ближайшее время.

В данной же статье я хочу акцентировать Ваше внимание на формулу по расчету тока двигателя, потому что даже не все «специалисты» ее знают, хотя может и знают, но не хотят вспомнить основы электротехники.

Итак, приступим.

Внимание! Мощность на шильдике двигателя указывается не электрическая, а механическая, т.е. полезная механическая мощность на валу двигателя. Об этом отчетливо говорится в действующем ГОСТ Р 52776-2007, п.5.5.3:

Полезную механическую мощность обозначают, как Р2.

Чаще всего мощность двигателя указывают не в ваттах (Вт), а в киловаттах (кВт). Для тех кто забыл, читайте статью о том, как перевести ватты в киловатты и наоборот.

Еще реже, на бирке указывают мощность в лошадиных силах (л.с.), но такого я ни разу еще не встречал на своей практике. Для информации: 1 (л.с.) = 745,7 (Ватт).

Но нас интересует именно электрическая мощность, т.е. мощность, потребляемая двигателем из сети. Активная электрическая мощность обозначается, как Р1 и она всегда будет больше механической мощности Р2, т.к. в ней учтены все потери двигателя.

1. Механические потери (Рмех.)

К механическим потерям относятся трение в подшипниках и вентиляция. Их величина напрямую зависит от оборотов двигателя, т.е. чем выше скорость, тем больше механические потери.

У асинхронных трехфазных двигателей с фазным ротором еще учитываются потери между щетками и контактными кольцами. Более подробно об устройстве асинхронных двигателей Вы можете почитать здесь.

2. Магнитные потери (Рмагн.)

Магнитные потери возникают в «железе» магнитопровода. К ним относятся потери на гистерезис и вихревые токи при перемагничивании сердечника.

Величина магнитных потерь в статоре зависит от частоты перемагничивания его сердечника. Частота всегда постоянная и составляет 50 (Гц).

Магнитные потери в роторе зависят от частоты перемагничивания ротора. Эта частота составляет 2-4 (Гц) и напрямую зависит от величины скольжения двигателя. Но магнитные потери в роторе имеют малую величину, поэтому в расчетах чаще всего не учитываются.

3. Электрические потери в статорной обмотке (Рэ1)

Электрические потери в обмотке статора вызваны их нагревом от проходящих по ним токам. Чем больше ток, чем больше нагружен двигатель, тем больше электрические потери — все логично.

4. Электрические потери в роторе (Рэ2)

Электрические потери в роторе аналогичны потерям в статорной обмотке.

5. Прочие добавочные потери (Рдоб.)

К добавочным потерям можно отнести высшие гармоники магнитодвижущей силы, пульсацию магнитной индукции в зубцах и прочее. Эти потери очень трудно учесть, поэтому их принимают обычно, как 0,5% от потребляемой активной мощности Р1.

Все Вы знаете, что в двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую. Если объяснить чуть подробнее, то при подведенной к двигателю электрической активной мощности Р1, некоторая ее часть затрачивается на электрические потери в обмотке статора и магнитные потери в магнитопроводе. Затем остаточная электромагнитная мощность передается на ротор, где она расходуется на электрические потери в роторе и преобразуется в механическую мощность. Часть механической мощности уменьшается за счет механических и добавочных потерь. В итоге, оставшаяся механическая мощность — это и есть полезная мощность Р2 на валу двигателя.

Все эти потери и заложены в единственный параметр — коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, который обозначается символом «η» и определяется по формуле:

η = Р2/Р1

Кстати, КПД примерно равен 0,75-0,88 для двигателей мощностью до 10 (кВт) и 0,9-0,94 для двигателей свыше 10 (кВт).

Еще раз обратимся к данным, рассматриваемого в этой статье двигателя АИР71А4.

На его шильдике указаны следующие данные:

  • тип двигателя АИР71А4
  • заводской номер № ХХХХХ
  • род тока — переменный
  • количество фаз — трехфазный
  • частота питающей сети 50 (Гц)
  • схема соединения обмоток ∆/Y
  • номинальное напряжение 220/380 (В)
  • номинальный ток при треугольнике 2,7 (А) / при звезде 1,6 (А)
  • номинальная полезная мощность на валу Р2 = 0,55 (кВт) = 550 (Вт)
  • частота вращения 1360 (об/мин)
  • КПД 75% (η = 0,75)
  • коэффициент мощности cosφ = 0,71
  • режим работы S1
  • класс изоляции F
  • класс защиты IP54
  • название предприятия и страны изготовителя
  • год выпуска 2007

Расчет номинального тока электродвигателя

В первую очередь необходимо найти электрическую активную потребляемую мощность Р1 из сети по формуле:

Р1 = Р2/η = 550/0,75 = 733,33 (Вт)

Величины мощностей подставляются в формулы в ваттах, а напряжение — в вольтах. КПД (η) и коэффициент мощности (cosφ) — являются безразмерными величинами.

Но этого не достаточно, потому что мы не учли коэффициент мощности (cosφ), а ведь двигатель — это активно-индуктивная нагрузка, поэтому для определения полной потребляемой мощности двигателя из сети воспользуемся формулой:

S = P1/cosφ = 733,33/0,71 = 1032,85 (ВА)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·380) = 1,57 (А)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·220) = 2,71 (А)

Как видите, получившиеся значения равны токам, указанным на бирке двигателя.

Для упрощения, выше приведенные формулы можно объединить в одну общую. В итоге получится:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η)

Поэтому, чтобы определить номинальный ток двигателя, необходимо в данную формулу подставлять механическую мощность Р2, взятую с бирки, с учетом КПД и коэффициента мощности (cosφ), которые указаны на той же бирке или в паспорте на электродвигатель.

Перепроверим формулу.

Ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·380·0,71·0,75) = 1,57 (А)

Ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·220·0,71·0,75) = 2,71 (А)

Надеюсь, что все понятно.

Примеры

Решил привести еще несколько примеров с разными типами двигателей и мощностями. Рассчитаем их номинальные токи и сравним с токами, указанными на их бирках.

1. Асинхронный двигатель 2АИ80А2ПА мощностью 1,5 (кВт)

Как видите, этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 380 (В), т.к. его обмотки собраны в звезду внутри двигателя, а в клеммник выведено всего три конца, поэтому:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 1500/(1,73·380·0,85·0,82) = 3,27 (А)

Полученный ток 3,27 (А) соответствует номинальному току 3,26 (А), указанному на бирке.

2. Асинхронный двигатель АОЛ2-32-4 мощностью 3 (кВт)

Данный двигатель можно подключать в трехфазную сеть напряжением, как на 380 (В) звездой, так и на 220 (В) треугольником, т.к. в клеммник у него выведено 6 концов:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·380·0,83·0,83) = 6,62 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·220·0,83·0,83) = 11,44 (А) — треугольник

Полученные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на бирке.

3. Асинхронный двигатель АИРС100А4 мощностью 4,25 (кВт)

Аналогично, предыдущему.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·380·0,78·0,82) = 10,1 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·220·0,78·0,82) = 17,45 (А) — треугольник

Расчетные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на шильдике двигателя.

4. Высоковольтный двигатель А4-450Х-6У3 мощностью 630 (кВт)

Этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 6 (кВ). Схема соединения его обмоток — звезда.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 630000/(1,73·6000·0,86·0,947) = 74,52 (А)

Расчетный ток 74,52 (А) соответствует номинальному току 74,5 (А), указанному на бирке.

Дополнение

Представленные выше формулы это конечно хорошо и по ним расчет получается более точным, но есть в простонародье более упрощенная и приблизительная формула для расчета номинального тока двигателя, которая наибольшее распространение получила среди домашних умельцев и мастеров.

Все просто. Берете мощность двигателя в киловаттах, указанную на бирке и умножаете ее на 2 — вот Вам и готовый результат. Только данное тождество уместно для двигателей 380 (В), собранных в звезду. Можете проверить и поумножать мощности приведенных выше двигателей. Но лично я же настаиваю Вам использовать более точные методы расчета.

P.S. А вот теперь, как мы уже определились с токами, можно приступать к выбору автоматического выключателя, предохранителей, тепловой защиты двигателя и контакторов для его управления. Об этом я расскажу Вам в следующих своих публикациях. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку сайта «Заметки электрика». До новых встреч.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Выбор электродвигателя и расчет его рабочих параметров

Правильность подбора электродвигателя, учитывающая специфику приводного механизма, условия работы и окружающей среды, определяет длительность безаварийной работы и надежность системы «двигатель – нагрузка».

Далее приведены рекомендации по выбору электродвигателя (последовательность, в которой они представлены, не является обязательной).

На первом этапе необходимо определиться с типом электрического двигателя. Ниже даны краткое описание, преимущества и недостатки, сферы предпочтительного применения основных типов двигателей.

Типы электрических двигателей
  1. Двигатели постоянного тока

Основным преимуществом данных двигателей, которое определяло повсеместное их использование на этапе развития электрических приводов, является легкость плавного регулирования скорости в широких пределах. Поэтому с развитием полупроводниковой промышленности и появлением относительно недорогих преобразователей частоты процент их использования постоянно уменьшается. Там, где это возможно двигатели постоянного тока заменяются приводами на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Основные недостатки двигателя постоянного тока (невысокая надежность, сложность обслуживания и эксплуатации) обусловлены наличием коллекторного узла. Кроме того, для питания двигателя необходим источник постоянного тока или тиристорный преобразователь переменного напряжения в постоянное. При всех своих недостатках двигатели постоянного тока обладают высоким пусковым моментом и большой перегрузочной способностью. Что определило их использование в металлургической промышленности, станкостроении и на электротранспорте.

  1. Синхронные двигатели

Основным преимуществом данных двигателей является то, что они могут работать с коэффициентом мощности cosφ=1, а в режиме перевозбуждения даже отдавать реактивную мощность в сеть, что благоприятно сказывается на характеристиках сети: увеличивается ее коэффициент мощности, уменьшаются потери и падение напряжения. Кроме того, синхронные двигатели устойчивы к колебаниям сети. Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению, при этом момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность их работы при аварийных понижениях напряжения. Больший воздушный зазор по сравнению с асинхронным двигателем и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше. Их особенностью также является постоянство скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу.

При всех достоинствах синхронного двигателя основными недостатками, ограничивающими их применение являются сложность конструкции, наличие возбудителя, высокая цена, сложность пуска. Поэтому синхронные двигатели преимущественно используются при мощностях свыше 100 кВт.

Основное применение – насосы, компрессоры, вентиляторы, двигатель-генераторные установки.

  1. Асинхронные двигатели

По конструктивному принципу асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. При этом большинство используемых электродвигателей являются асинхронными с короткозамкнутым ротором. Столь широкое применение обусловлено простотой их конструкции, обслуживания и эксплуатации, высокой надежностью, относительно низкой стоимостью. Недостатками таких двигателей являются большой пусковой ток, относительно малый пусковой момент, чувствительность к изменениям параметров сети, а для плавного регулирования скорости необходим преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

Использование асинхронных двигателей с фазным ротором помогает снизить пусковой ток и существенно увеличить пусковой момент, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов. Однако, ввиду усложнения их конструкции, и как следствие, увеличения стоимости их применение ограничено. Основное применение – приводы механизмов с особо тяжелыми условиями пуска. Для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть использовано устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

В системах, где необходимо ступенчатое изменение скорости (например, лифты) используют многоскоростные асинхронные двигатели. В механизмах, требующих остановки за определенное время и фиксации вала при исчезновении напряжения питания, применяются асинхронные двигатели с электромагнитным тормозом (металлообрабатывающие станки, лебедки). Существуют также асинхронные двигатели с повышенным скольжением, которые предназначены для работы в повторно-кратковременных режимах, а также режимах с пульсирующей нагрузкой.

После того, как определен тип электродвигателя, полностью учитывающий специфику рабочего механизма и условия работы, необходимо определиться с рабочими параметрами двигателя: мощностью, номинальным и пусковым моментами, номинальными напряжением и током, режимом работы, коэффициентом мощности, классом энергоэффективности.

Мощность и моменты

В общем случае для квалифицированного подбора электродвигателя должна быть известна нагрузочная диаграмма механизма. Однако, в случае постоянной или слабо меняющейся нагрузки без регулирования скорости достаточно рассчитать требуемую мощность по теоретическим или эмпирическим формулам, зная рабочие параметры нагрузки. Ниже приведены формулы для расчета мощности двигателя P2 [кВт] некоторых механизмов.

  1. Вентилятор

где Q3/с] – производительность вентилятора,

Н [Па] – давление на выходе вентилятора,

ηвент, ηпер – КПД вентилятора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

  1. Насос

где Q3/с] – производительность насоса,

g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения,

H [м] – расчетная высота подъема,

ρ [кг/м3] – плотность перекачиваемой жидкости,

ηнас, ηпер – КПД насоса и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

  1. Поршневой компрессор

где Q3/с] – производительность компрессора,

А [Дж/м3] – работа изотермического и адиабатического сжатия атмосферного воздуха объемом 1 м3 давлением 1,1·105 Па до требуемого давления,

ηкомпр, ηпер – КПД компрессора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

Кроме того, необходимо сопоставить пусковой момент двигателя (особенно в случае асинхронного с короткозамкнутым ротором) и рабочего механизма, так как некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление в момент трогания. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при замене трехфазного асинхронного двигателя на однофазный пусковой момент последнего почти в три раза меньше и механизм, успешно функционировавший ранее, может не тронуться с места.

Развиваемый электродвигателем момент M [Нм] и полезная мощность на валу Р2 [кВт] связаны следующим соотношением

Полная мощность, потребляемая из сети:

для двигателей постоянного тока (она же активная)

для двигателей переменного тока


 

 

при этом потребляемые активная и реактивная мощности соответственно

В случае синхронного двигателя значение Q1 может получиться отрицательным, это означает, что двигатель отдает реактивную мощность в сеть.

Важно отметить следующее. Не следует выбирать двигатель с большим запасом по мощности, так как это приведет к снижению его КПД, а в случае двигателя переменного тока также к снижению коэффициента мощности.

Напряжение и ток

При выборе напряжения электродвигателя необходимо учитывать возможности системы энергоснабжения предприятия. При этом нецелесообразно при больших мощностях выбирать двигатель с низким напряжением, так как это приведет к неоправданному удорожанию не только двигателя, но и питающих проводов и коммутационной аппаратуры вследствие увеличения расхода меди.

Если при трогании момент сопротивления нагрузки невелик и для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть применен способ пуска с переключением со «звезды» на «треугольник», необходимо предусмотреть вывод в клеммную коробку всех шести зажимов обмотки статора. В общем случае применение схемы соединения «звезда» является предпочтительным, так как в схеме «треугольник» имеется контур для протекания токов нулевой последовательности, которые приводят к нагреву обмотки и снижению КПД двигателя, в соединении «звезда» такой контур отсутствует.

Режим работы

Нагрузка электродвигателя в процессе работы может изменяться различным образом. ГОСТом предусмотрены восемь режимов работы.

  1. Продолжительный S1 – режим работы при постоянной нагрузке в течение времени, за которое температура двигателя достигает установившегося значения. Мощность двигателя, работающего в данном режиме, рассчитывается исходя из потребляемой механизмом мощности. Формулы расчета мощности некоторых механизмов (насос, вентилятор, компрессор) приведены выше.
  2. Кратковременный S2 – режим, при котором за время включения на постоянную нагрузку температура двигателя не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. В случае использования двигателя S1 для работы в режиме S2 необходимо проверить его только по перегрузочной способности, так как температура не успевает достичь допустимого значения.
  3. Повторно-кратковременный S3 – режим с периодическим отключением двигателя, при котором за время включения температура не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения – температуры окружающей среды. Расчет мощности электродвигателя обычного исполнения для работы в режиме S3 производится по методам эквивалентных величин с учетом пауз и потерь в переходных режимах. Кроме того, двигатель необходимо проверить на допустимое число включений в час. В случае большого числа включений в час рекомендуется использовать двигатели с повышенным скольжением. Данные электродвигатели обладают повышенным сопротивлением обмотки ротора, а, следовательно, меньшими пусковыми и тормозными потерями.
  4. Повторно-кратковременный с частыми пусками S4 и повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5. Данные режимы рассматриваются аналогично режиму S3.
  5. Перемежающийся S6 – режим, при котором работа двигателя под нагрузкой, периодически заменяется работой на холостом ходу. Большинство двигателей, работающих в продолжительном режиме, имеют меняющийся график нагрузки.

При этом для обоснованного выбора двигателя с целью оптимального его использования рекомендуется применять методы эквивалентных величин.

Класс энергоэффективности

В настоящее время вопросам энергоэффективности уделяется огромное внимание. При этом под энергоэффективностью понимается рациональное использование энергетических ресурсов, с помощью которого достигается уменьшение потребления энергии при том же уровне мощности нагрузки. Основным показателем энергоэффективности двигателя является его коэффициент полезного действия

где Р2 – полезная мощность на валу, Р1 – потребляемая активная мощность из сети.

Стандартом IEC 60034-30 для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором были установлены три класса энергоэффективности: IE1, IE2, IE3.

 

Рис. 1. Классы энергоэффективности

Так, например, использование двигателя мощностью 55 кВт повышенного класса энергоэффективности позволяет сэкономить около 8000 кВт в год от одного двигателя.

Степень защиты IP, виды климатических условий и категорий размещения

ГОСТ Р МЭК 60034-5 – 2007 устанавливает классификацию степеней защиты, обеспечиваемых оболочками машин.

Обозначение степени защиты состоит из букв латинского алфавита IP и последующих двух цифр (например, IP55).

Большинство электродвигателей, выпускаемых в настоящее время, имеют степени защиты IP54 и IP55.

Категория размещения обозначается цифрой:

1 – на открытом воздухе;

2 – под навесом при отсутствии прямого солнечного воздействия и атмосферных осадков;

3 – в закрытых помещениях без искусственного регулирования климатических условий;

4 – в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.

Климатические условия:

У – умеренный климат;

УХЛ – умеренно холодный климат;

ХЛ – холодный климат;

Т – тропический климат.

Таким образом, при выборе электродвигателя необходимо учитывать условия окружающей среды (температура, влажность), а также необходимость защиты двигателя от воздействия инородных предметов и воды.

Например, использование электродвигателя с типом климатического исполнения и категорией размещения У3 на открытом воздухе является недопустимым.

Усилия, действующие на вал двигателя со стороны нагрузки

Наиболее нагруженными в двигателе являются подшипниковые узлы. Поэтому при выборе двигателя должны быть учтены радиальные и осевые усилия, действующие на рабочий конец вала двигателя со стороны нагрузки. Превышения допустимых значений сил приводит к ускоренному выходу из строя не только подшипников, но и всего двигателя (например, задевание ротора о статор).

Обычно допустимые значения сил для каждого подшипника приведены в каталогах. Рекомендуется в случае повышенных радиальных усилий (ременная передача) на рабочий конец вала установить роликовый подшипник, при этом предпочтительным является двигатель с чугунными подшипниковыми щитами.

Особенности конструкции двигателя при работе от преобразователя частоты

В настоящее время все большее распространение приобретает использование частотно-регулируемого привода (ЧРП), выполненного на основе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

При использовании частотно-регулируемого привода достигается:

1. экономия электроэнергии;

2. плавность пуска и снижение пусковых токов;

3. увеличение срока службы двигателя.

В общем случае стандартный электродвигатель нельзя использовать в составе частотно-регулируемого привода, так как при уменьшении скорости вращения снижается эффективность охлаждения. При регулировании скорости вверх от номинальной резко увеличивается нагрузка от собственного вентилятора. В обоих случаях уменьшается нагрузочная способность двигателя. Кроме того, в случае использования двигателя в системах точного регулирования необходим датчик положения ротора двигателя.

При работе электродвигателя от преобразователя частоты в контуре вал – фундаментная плита могут протекать токи. При этом возникает точечная эрозия на шариках и роликах, на беговых кольцах подшипников качения, а также на баббитовой поверхности подшипников скольжения. От электролиза смазка чернеет, подшипники греются. Для разрыва контура прохождения подшипниковых токов на неприводной конец вала устанавливается изолированный подшипник. При этом по условиям безопасности установка изолированных подшипников с двух сторон двигателя не допустима.

Величина подшипниковых токов становится опасной для безаварийной работы двигателя при напряжении между противоположными концами вала более 0,5 В. Поэтому установка изолированного подшипника обычно требуется для электродвигателей с высотой оси вращения более 280 мм.

 Примечание

Необходимо отметить, что в случае отклонения условий эксплуатации двигателя (например, температуры окружающей среды или высоты над уровнем моря), мощность нагрузки должна быть изменена. Кроме того, при снижении мощности нагрузки в определенные моменты времени для рационального использования двигателя может быть изменена схема соединения обмотки, а, следовательно, и фазное напряжение.

 

Популярные товары

Шины медные плетеные

Шины изолированные гибкие и твердые

Шинодержатели

Изоляторы

Индикаторы наличия напряжения

Номинальный ток электродвигателя

Подавляющее большинство электродвигателей, используемых в промышленности, относятся к трехфазному асинхронному типу. Для питания таких устройств необходима промышленная трехфазная сеть переменного тока, обеспечивающая сетевое напряжение заданной частоты и напряжения. Высокая популярность асинхронных электродвигателей обусловлена дешевизной, простотой изготовления и механической прочностью данных устройств. Кроме того, изменяя схему подключения обмоток (звезда или треугольник) можно подключать двигатель к сетям различного напряжения (обычно используются комбинации 220/380 и 127/220В).

Высокий стартовый ток – главный недостаток асинхронного электродвигателя

Однако несмотря на множество неоспоримых преимуществ, асинхронные двигатели имеют минусы, среди которых одним из наиболее значительных является достаточно большой пусковой ток электродвигателя данного типа. Особенно заметен этот недостаток в асинхронных устройствах с короткозамкнутым ротором. Такие двигатели следует с осторожностью применять, в тех системах, для которых требуется значительный пусковой момент, который может привести к превышению номинального значения силы тока (Iн).

Для большинства асинхронных электродвигателей допустимо кратковременное превышение значение Iн, которое может произойти в момент пуска. Так, в момент запуска, допускается шестикратное превышение значения номинального тока при условии, что оно будет длиться не более 5 секунд. В случае, если в некотором режиме номинальный ток превышается не более чем в два раза, допускается увеличить время работы устройства в этом режиме до 15 секунд.

Расчет номинального значения тока асинхронного электродвигателя

Номинальный ток электродвигателя, при котором возможна его длительная работа, связан с номинальной мощностью устройства и его КПД следующим выражением:  Iн=1000*Pн/(Uн*cosφ√η), где Рн – мощность, Uн – номинальное напряжение, которым питается электродвигатель, η – КПД, а cosφ – коэффициент мощности двигателя.

Отсюда можно сделать важный вывод, который состоит в том, что при уменьшении U (например при переключении устройства из сети в 220 В сеть 127 В), увеличивается ток двигателя, который может превысить номинальное значение. А длительная работа двигателя на токе I>Iн может привести не только к его повреждению, но и к возгоранию. Поэтому, используемые в системе с электрическим двигателем предохранительные устройства должны быть подобраны так, чтобы предотвратить продолжительную работу при токе I>Iн.

Просмотров: 16708

Дата: Воскресенье, 15 Декабрь 2013

формул асинхронного двигателя с расчетами

Электродвигатели — это машины, которые преобразуют входную электрическую энергию в механическую энергию. Все двигатели состоят из статора (неподвижная часть) и ротора (вращающаяся часть). Поскольку двигатель работает от электричества, с его работой связаны различные свойства. К таким свойствам относятся количество полюсов, скорость, частота, скольжение, пусковой ток и номинальная мощность в лошадиных силах. Ранее мы публиковали книгу по двигателям переменного тока, в которой кратко объясняются все эти свойства, этот пост посвящен формулам асинхронных двигателей и примерам расчетов.

Синхронная скорость, частота и полюса

Синхронная скорость, частота и количество полюсов асинхронного двигателя связаны формулой:

η синхронизация = (120 * f e ) / P

η синхрон = синхронная скорость

f e = частота системы

P = количество полюсов, установленных в машине

Расчет: Найдите синхронную скорость 4-полюсного асинхронного двигателя, который работает с частотой 60 Гц.

Решение: η синхр. = 120 * 60/4 = 1800 об / мин

Мотор скольжения

Пробуксовку двигателя можно найти по формуле:

с = (η синхр. м ) / η синхр. * 100

η синхронизация = Скорость магнитного поля

η м = Механическая частота вращения вала

Расчет: Скорость ротора 4-полюсного асинхронного двигателя при 50 Гц составляет 1200 об / мин. Рассчитайте его скольжение.

Решение: Скорость ротора = η м = 1200 об / мин

Где η синхрон = 120 * 50/4 = 1500 об / мин

с = (1500 — 1200) / 1500 * 100 = 20

Крутящий момент, мощность и скорость

τ инд = P / ω м

τ ind = индуцированный крутящий момент в Нм

P = мощность в кВт

ω м = Скорость в об / мин

Расчет: Найдите крутящий момент на валу асинхронного двигателя мощностью 10 л.с., скорость ротора которого составляет 1500 об / мин.

Решение: τ ind = (10 л.с. * 746 кВт / л.с.) / (1500 об / мин * 2 π рад / об * 1 мин / 60 с) = 47,49 Нм

Калькулятор пускового тока

I L = S начало / (√3 * V T ),

, где S start = Номинальная мощность двигателя * Кодовый коэффициент

(Кодовый коэффициент — это число, которое зарезервировано для класса) Например, все двигатели класса A имеют фиксированный кодовый коэффициент, который в приведенном выше уравнении следует умножить на номинальную мощность.)

В T = Номинальное напряжение

Расчет: Найдите пусковой ток 10 л.с., трехфазный двигатель 220 В класса А.

Решение: Максимальное значение кВА / л.с. для двигателя класса A составляет 3,15 (кодовый коэффициент).

S start = 10 л.с. * 3,15 = 31,5 кВА

I L = 31,5 кВА / (√3 * 220) = 82,66 А

Возможно, вы захотите узнать: Как рассчитать ток от HP

Формулы и расчеты двигателя, Указатель полезных инструментов

Формулы и расчеты, приведенные ниже, следует использовать только для оценки.Заказчик обязан указать требуемые мощность двигателя, крутящий момент и время разгона для своего приложения. Продавец может пожелать проверить указанные заказчиком значения с помощью формул в этом разделе, однако, если есть серьезные сомнения относительно приложения заказчика или если заказчик требует гарантированной производительности двигателя / приложения, заказчик должен нанять инженера-электрика для точного определения расчеты.

Чтобы получить подробное описание каждой формулы, щелкните ссылки ниже, чтобы перейти к ней.


Практические правила (приближение)

Механические формулы
Крутящий момент, фунт-фут. = л.
5250

преобразование температуры
градус C = (градус F — 32) x 5/9

градус F = (градус C x 9/5) + 32

преобразование температуры Формула

R = 1.8 K + 0,6
.K = 5 / 9 (R-0,6)
F = 1,8C + 32
C = 5 / 9 (F-32)
R = F + 460
.K = C + 273

C = Цельсия, градусы
F = Фаренгейта, градусы
.K = Кельвин
R = Ранкина, градусы

122,0
148 212,0

3015 212,0

176,7
204,4
232,2
по C Темп. к F
-17,8
10,8
37,8
65,6
93,3
0
50
100
150
200
32,0
122,0
148 212,0
250
300
350
400
450
482,0
572,0
662,0
752,0
842,0
260,0
287,7
6
343,3
500
550
600
650
932,0
1022,0
1112,0
1202,0
0
537,8
565,6
593,3
621,1



2102,0



1350
до C Темп. к F
371,1
398,9
426,7
454,4
482,2
700
750
800
850
900
1292,0
146210 9013,0
1292,0
146210 9013,0
1382,0
950
1000
1050
1100
1150
1742,0
1832,0
1922,0
2012,0
2102,0
2192,0
2282,0
2372,0
2462,0
9014 9014

912,0
9014
912,0 1750
1800
1850
по C Темп. по телефону
760.0
787,8
815,6
843,3
872,1
1400
1450
1500
1550
1600
2552,0
2642,0
2732,0
2822,0
2912,0
3002,0
3092,0
3182,0
3272,0
3362,0
1038,8
1066,6
1094,3
1121,1
1900
1950
2
0
3542.0
3632.0
3722.0

Высокая инерционная нагрузка
t = WK 2 x 308141 x об / мин
9014
—— WK 2 = инерция в фунт-фут. 2
t = время разгона в сек.
T = Av. ускоряющий момент фунт-фут.
T = WK 2 x об / мин

308 xt
инерция, отраженная двигателю = инерция нагрузки Нагрузка об / мин

об / мин двигателя
2 Частота и количество полюсов электродвигателей переменного тока
n s = 120 xf

P
—— f = P xn s

120
— — P = 120 xf

n s

Зависимость между мощностью, крутящим моментом и скоростью
л.с. = T xn

5250
T = 5250 л. С.

n
—— n = 5250 л.

n s
x 100
Код кВА / л. С.
Код кВА / л. кВА / л.с.
A 0-3.14
F 5,0 -5,59
L 9,0-9,99
S 16,0-17,99
G 3,1 5,6 -6,29
M 10,0-11,19
T 18,0-19,99
C 3,55-3,99 3-7,09
N 11,2-12,49
U 20,0-22,39
D 4,0 -4,49 I
7,1
P 12,5-13,99
V 22,4 и более поздних версий
E 4,5 -4,99
K 8,0 -8,99148 0-15,99



Символы
9049 вольт 9 0498 EFF
I = ток в амперах
E = мощность в киловаттах
кВА = полная мощность в киловольт-амперах
л.с. скорость в оборотах в минуту (об / мин)
нс = синхронная скорость в оборотах в минуту (об / мин)
P = количество полюсов
f частота в циклах в секунду (CPS)
T = крутящий момент в фунт-футах
= КПД в десятичном виде
PF = коэффициент мощности в десятичном формате

Эквивалентная инерция

В механических системах все вращающиеся части обычно не работают с одинаковой скоростью .Таким образом, нам нужно определить «эквивалентную инерцию» каждой движущейся части при определенной скорости первичного двигателя.

Общий эквивалент WK 2 для системы представляет собой сумму WK 2 каждой части, относящуюся к скорости первичного двигателя.

Уравнение говорит:


WK 2 EQ = WK 2 часть N часть


N 3 909 9016
N 3 909

Это уравнение становится общим знаменателем, на котором могут основываться другие вычисления.Для устройств с регулируемой скоростью инерция сначала должна быть рассчитана на низкой скорости.

Давайте посмотрим на простую систему, которая имеет первичный двигатель (PM), редуктор и нагрузку.

WK 2 = 100 фунт-фут. 2
WK 2 = 900 фунт-фут. 2
(на выходном валу)

WK 2 = 27000 фунт-фут. 2

Формула утверждает, что эквивалент системы WK 2 равен сумме WK 2 частей на оборотах первичного двигателя, или в данном случае:

Примечание. Обороты редуктора = Об / мин нагрузки

Эквивалент WK 2 равен WK 2 первичного двигателя плюс WK 2 нагрузки.Это равно WK 2 первичного двигателя, плюс WK 2 времен редуктора (1/3) 2 , плюс WK 2 времени загрузки (1/3) 2 .

Это отношение редуктора к ведомой нагрузке выражается формулой, приведенной ранее:


WK 2 EQ = WK 2 часть N часть

N Первичный двигатель
2

Другими словами, когда деталь вращается со скоростью (N), отличной от скорости первичного двигателя, WK 2 EQ равен WK 2 квадрата передаточного отношения детали.

В этом примере результат может быть получен следующим образом:

Эквивалент WK 2 равен:

Наконец:


WK 2 EQ = фунт-фут. 2 pm + 100 фунт-фут. 2 Красный + 3000 фунт-фут 2 Нагрузка

WK 2 EQ = 3200 фунт-фут. 2

Общий эквивалент WK 2 — это WK 2 , видимый тягачом на его скорости.


Электрические формулы (Дополнительные формулы см. В разделе «Формулы»)

I = Амперы; E = Вольт; Eff = Эффективность; pf = коэффициент мощности; кВА = Киловольт-амперы; кВт = Киловатт


Ток заторможенного ротора (IL) из данных паспортной таблички
Трехфазный: I L = 577 x л.с. x кВА / л.с.

E
См. диаграмму кВА / л.с.
Однофазный: I L = 1000 x HP x кВА / HP

E
AMP
Название двигателя , 3 фазы, 460 Вольт, код F.
I L = 577 x 10 x (5,6 или 6,29)

460
I L = 70,25 или 78,9 Ампер (возможный диапазон)
Влияние линейного напряжения на ток заторможенного ротора (IL) (прибл.)
I L @ E LINE = I L @ E N / P x E LINE

E N / P
ПРИМЕР: Двигатель имеет ток заторможенного ротора (бросок 100 ампер (I L ) при номинальном напряжении, указанном на паспортной табличке N (E ) / P ) 230 В.

Что такое I L с напряжением 245 В (E LINE ), приложенным к этому двигателю?

I L при 245 В. = 100 x 254 В / 230 В

I L при 245 В. = 107 ампер


Основные расчеты мощности в лошадиных силах

Лошадиная сила — это работа, выполненная в единицу времени. Один HP равен 33 000 фут-фунт работы в минуту. Когда источник крутящего момента (T) выполняет работу по вращению (M) вокруг оси, выполняемая работа составляет:


радиус x 2 x об / мин x фунт.или 2 TM

При вращении со скоростью N об / мин доставленное HP составляет:


=
л.с. = радиус x 2 x об / мин x фунт

3360
TN

5250

Для вертикального или подъемного движения:

Где

HP = W x S

33000 x E64
W = общий вес в фунтах.поднимается двигателем
S = скорость подъема в футах в минуту
E = общий механический КПД подъемника и зубчатой ​​передачи. Для оценки
E = ,65 для эфф. подъемника и связанного механизма.

Для вентиляторов и нагнетателей:


л.с.

Или


л.с. = Объем (куб. Фут / мин) x давление (фунт.На квадратный фут)

3300 x Механический КПД вентилятора

Или


л.с. = Объем (куб. Фут / мин) x давление (фунт на кв. Дюйм) )

229 x Механический КПД вентилятора

Для оценки эфф. вентилятора или нагнетателя можно принять равным 0,65.

Примечание: Объем воздуха (куб. Фут / мин) напрямую зависит от скорости вентилятора.Развиваемое давление зависит от скорости вращения вентилятора в квадрате. Hp зависит от скорости вращения вентилятора.

Для насосов:


л. Или


л. где общий динамический напор = статический напор + напор трения

Для оценки КПД насоса можно принять равным 0.70.


Ускоряющий момент

Эквивалентная инерция привода с регулируемой скоростью указывает энергию, необходимую для поддержания работы системы. Однако запуск или ускорение системы требует дополнительной энергии.

Крутящий момент, необходимый для разгона кузова, равен WK 2 кузова, умноженному на изменение числа оборотов в минуту, деленному на 308-кратный интервал (в секундах), в котором происходит это ускорение:


МОМЕНТ УСКОРЕНИЯ = WK 2 Н (фунт-сила)футов)

308 т

Где:


N = Изменение об / мин
, Вт Вес
K = Радиус вращения
т = Время разгона (сек.)
WK 2 = = Константа пропорциональности

Или


T Acc = WK 2
константа
908 (308) выводится путем преобразования линейного движения в угловое с учетом ускорения свободного падения.Если, например, у нас есть просто первичный двигатель и груз без регулировки скорости:

Пример 1

WK 2 = 200 фунт-фут. 2
WK 2 = 800 фунт-фут. 2

WK 2 EQ определяется как и раньше:


WK 2 EQ = WK 2 09 pm 9005 2 + W 09 pm 2 + W
WK 2 EQ = 200 + 800
WK 2 EQ = 1000 футов.фунт 2

Если мы хотим разогнать эту нагрузку до 1800 об / мин за 1 минуту, доступно достаточно информации, чтобы определить величину крутящего момента, необходимого для ускорения нагрузки.

Формула показывает:


T Acc = WK 2 EQ N

308t
или 60141 1800 x13 1800000

18480

Другими словами, 97.4 фунт-фут. крутящего момента необходимо приложить, чтобы эта нагрузка вращалась со скоростью 1800 об / мин за 60 секунд.

Обратите внимание, что T Acc — это среднее значение ускоряющего момента во время рассматриваемого изменения скорости. Если требуется более точный расчет, может оказаться полезным следующий пример.

Пример 2

Время, необходимое для разгона асинхронного двигателя с одной скорости на другую, можно найти из следующего уравнения:


t = WR 2 x изменение об / мин

308 x T

Где:


T = Рассматривается среднее значение ускоряющего момента при изменении скорости.
t = Время, необходимое двигателю для разгона от начальной до конечной скорости.
WR 2 = Эффект маховика или момент инерции для ведомого оборудования плюс ротор двигателя в фунт-футах. 2 (WR 2 ведомого оборудования должно относиться к валу двигателя).

Теперь мы рассмотрим применение приведенной выше формулы на примере.На рисунке A показаны кривые скорость-крутящий момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и вентилятора, который он приводит в действие. При любой скорости нагнетателя разница между крутящим моментом, который двигатель может передать на валу, и крутящим моментом, необходимым для нагнетателя, представляет собой крутящий момент, доступный для ускорения. Ссылка на рисунок A показывает, что ускоряющий момент может сильно изменяться в зависимости от скорости. Когда кривые скорость-крутящий момент для двигателя и нагнетателя пересекаются, крутящий момент отсутствует для ускорения. Затем двигатель приводит в движение вентилятор с постоянной скоростью и просто передает крутящий момент, необходимый для нагрузки.

Для определения общего времени, необходимого для разгона двигателя и нагнетателя, область между кривой «скорость-крутящий момент» двигателя и кривой «скорость-крутящий момент» вентилятора разделена на полосы, концы которых приблизительно равны прямым линиям. Каждая полоса соответствует приросту скорости, происходящему в течение определенного интервала времени. Сплошные горизонтальные линии на рисунке А представляют границы полос; длины пунктирных линий — средние ускоряющие моменты для выбранных интервалов скорости.Чтобы рассчитать общее время разгона двигателя и воздуходувки с прямым подключением, необходимо найти время, необходимое для разгона двигателя от начала одного интервала скорости до начала следующего интервала, и сложить инкрементальные времена для все интервалы, чтобы получить общее время разгона. Если WR 2 двигателя, чья кривая скорость-крутящий момент приведена на рисунке A, составляет 3,26 фут-фунт. 2 и WR 2 нагнетателя, относящегося к валу двигателя, имеют длину 15 футов.фунтов 2 , общий WR 2 составляет:


15 + 3,26 = 18,26 фут-фунт. 2 ,

И общее время разгона составляет:

или

Рисунок A
Кривые, используемые для определения времени, необходимого для разгона асинхронного двигателя и нагнетателя

Ускоряющие моменты T 9137 1 = 46 фунт-фут. T 4 = 43,8 фунт-фут. Т 7 = 32.8 фунт-фут.
T 2 = 48 фунт-фут. T 5 = 39,8 фунт-фут. T 8 = 29,6 фунт-фут.
T 3 = 47 фунт-фут. T 6 = 36,4 фунт-фут. T 9 = 11 фунт-фут.




Рабочие циклы

Заказы на продажу часто вводятся с пометкой с пометкой, такой как:

—— «Подходит для 10 пусков в час»
или
—- » Подходит для 3 реверсов в минуту «
или
——» Двигатель должен иметь возможность ускоряться до 350 фунтов.ft. 2 «
или
——» Подходит для 5 пусков и остановок в час «

Заказы с такими примечаниями не могут быть обработаны по двум причинам.

  1. Соответствующая группа продуктов должна быть проконсультировались, чтобы увидеть, доступна ли конструкция, которая будет выполнять требуемый рабочий цикл, и, если нет, чтобы определить, подпадает ли требуемый тип конструкции под нашу текущую линейку продуктов.
  2. Ни одно из приведенных выше примечаний не содержит достаточно информации для выполнения необходимой нагрузки расчет цикла.Для проверки рабочего цикла информация о рабочем цикле должна включать следующее:
    1. Инерция, отраженная на валу двигателя.
    2. Моментная нагрузка на двигатель во время всех частей рабочего цикла, включая пуски, время работы, остановки или реверсирование.
    3. Точное время каждой части цикла.
    4. Информация о том, как выполняется каждый шаг цикла. Например, остановка может осуществляться выбегом, механическим торможением, динамическим торможением постоянным током или закупоркой.Обратное движение может быть выполнено путем закупоривания, или двигатель может быть остановлен каким-либо образом, а затем повторно запущен в противоположном направлении.
    5. Когда двигатель многоскоростной, цикл для каждой скорости должен быть полностью определен, включая метод переключения с одной скорости на другую.
    6. Любые особые механические проблемы, особенности или ограничения.

Получение этой информации и проверка группы продуктов перед вводом заказа могут сэкономить много времени, средств и переписки.

Рабочий цикл относится к подробному описанию рабочего цикла, который повторяется в определенный период времени. Этот цикл может включать в себя частые запуски, остановки, реверсирование или остановку. Эти характеристики обычно используются в процессах периодического действия и могут включать в себя галтовочные барабаны, определенные краны, экскаваторы и драглайны, демпферы, приводы для позиционирования затвора или плуга, подъемные мосты, грузовые лифты и подъемники для персонала, экстракторы прессового типа, некоторые питатели, прессы и т.д. определенные типы, подъемники, индексаторы, сверлильные станки, машины для шлакоблоков, сиденья для ключей, тестомесильные машины, тянущие машины, шейкеры (литейные или автомобильные), обжимные и стиральные машины, а также определенные грузовые и легковые автомобили.Список не исчерпывающий. Приводы для этих нагрузок должны быть способны поглощать тепло, выделяемое во время рабочих циклов. Соответствующая теплоемкость потребуется в муфтах скольжения, сцеплениях или двигателях для ускорения или остановки этих приводов или для выдерживания остановок. Это произведение скорости скольжения и крутящего момента, воспринимаемого нагрузкой в ​​единицу времени, которое выделяет тепло в этих компонентах привода. Все события, происходящие во время рабочего цикла, генерируют тепло, которое компоненты привода должны рассеивать.

Из-за сложности расчетов рабочего цикла и обширных технических данных для конкретной конструкции двигателя и номинальных характеристик, необходимых для расчетов, заказчику необходимо обратиться к инженеру-электрику для определения размера двигателя с приложением рабочего цикла.

Калькулятор преобразования тока холостого хода двигателя

Двигатель без нагрузки Калькулятор:

Выберите тип двигателя, затем введите ток полной нагрузки двигателя. Затем нажмите кнопку расчета, чтобы двигатель получил ток холостого хода.Кроме того, двигатель мощностью менее 3 л.с. потребляет от 40% до 60% тока полной нагрузки при соединении треугольником.

Ток холостого хода двигателя Расчет:

Ток холостого хода двигателя — это не что иное, как измерение тока двигателя без подключения каких-либо механических нагрузок, вкратце «вал будет свободно вращаться вручную». Также без нагрузки коэффициент мощности становится очень низким. Поскольку двигатель потребляет большой реактивный ток, а не активный ток. Поэтому обычная формула расчета тока вам не поможет.

Давайте выясним формулу расчета холостого хода…

Двигатель с подключением звездой:

Это означает, что трехфазный двигатель будет подключен звездой (один конец закорочен, а другой конец — питание). Двигатель потребляет 10% тока полной нагрузки. следовательно,

Ток холостого хода при соединении звездой = 0,1 x Ток полной нагрузки двигателя.

I (без нагрузки) = 10% x I (FLA)

Двигатель, подключенный по схеме треугольника:

Это означает, что двигатель будет подключен по схеме треугольник.(все обмотки соединены последовательно и переход будет подключен к источнику питания).

Ток холостого хода при соединении треугольником = 0,3 x Ток полной нагрузки двигателя.

I (без нагрузки) = 30% x I (FLA)

Посмотрите на разницу между двигателем, соединенным звездой и двигателем, соединенным треугольником, знаете ли вы, почему эта разница?

Если вы подключаете двигатель к соединению звездой, подаваемое напряжение будет уменьшено, поэтому напряжение пропорционально скорости двигателя.Двигатель будет работать на 60% от полной скорости. При уменьшении скорости вместе с напряжением ток двигателя будет уменьшаться, и двигатель потребляет ток, чтобы оставаться на той же скорости.

При подключении по схеме треугольник обмотка получит полное напряжение, нет падения скорости. Следовательно, двигатель потребляет 30% тока для поддержания полной скорости.

Для двигателя постоянного тока:

Ток холостого хода двигателя постоянного тока будет составлять 25% от тока полной нагрузки на полной скорости (не на базовой скорости).отсюда

Ток холостого хода для двигателя постоянного тока = 0,25 x Ток полной нагрузки двигателя.

Преимущества определения тока холостого хода двигателя:

  • Испытание двигателя с помощью испытательного оборудования с низким номиналом. Например, вы хотите запустить двигатель мощностью 50 л.с. на холостом ходу в зоне обслуживания, тогда вы не сможете переместить все пусковое оборудование из зоны обслуживания в зону обслуживания. Вместо этого, рассчитав ток холостого хода двигателя 50 л.с. (он будет от 6 до 10 А), вы можете спроектировать пусковое оборудование с низким номиналом (т.е.e стартер, кабели и т. д.), чтобы запустить двигатель на самой площадке технического обслуживания.
  • Ток холостого хода используется для улучшения сопротивления обмотки (для улучшения значения мегомметра).

Примечание: Все приведенные выше расчеты являются моим личным опытом.

Примечание: Все приведенные выше расчеты являются моим личным опытом.

Какой пусковой ток у асинхронного двигателя. Пусковой ток

Общий ток нагрузки Ia, подаваемый на двигатель, рассчитывается по следующим формулам:

, где
Ia: общий ток (A)
Pn: номинальная мощность (кВт)
U: линейное напряжение для трехфазного двигателя и напряжение между клеммами для однофазного двигателя (В).Однофазные двигатели могут быть подключены к фазному или сетевому напряжению
η: КПД, т.е. выходная мощность (кВт) / входная мощность (кВт)
cos φ: коэффициент мощности, т.е. входная мощность (кВт) / входная мощность (кВА)

Супер переходный ток и уставка защиты

  • Пиковое значение сверхтока может быть очень высоким. Обычно это значение в 12-15 раз превышает номинальное среднеквадратичное значение Inm. Иногда это значение может в 25 раз превышать значение Inm.
  • Автоматические выключатели, контакторы и тепловые реле предназначены для пуска двигателей при очень высоких сверх переходных токах (пиковое значение сверх переходных процессов может в 19 раз превышать действующее значение Inm).
  • В случае внезапного срабатывания защиты от перегрузки по току во время пуска это означает, что пусковой ток выходит за нормальные пределы. В результате могут быть достигнуты предельные значения параметров распределительного устройства, может быть сокращен срок службы и даже некоторые устройства могут выйти из строя. Чтобы избежать такой ситуации, необходимо подумать о повышении номинала КРУ.
  • Распределительные устройства предназначены для защиты пускателей двигателей от короткого замыкания.В зависимости от риска в таблицах показаны комбинации выключателя, контактора и теплового реле для обеспечения координации типа 1 или 2.

Пусковой ток двигателя

Хотя рынок предлагает двигатели с высоким КПД, на практике их пусковые токи примерно такие же, как у стандартных двигателей.

Использование пускателей с соединением треугольником, статических устройств для плавного пуска или приводов с регулируемой скоростью позволяет снизить пусковой ток (например, 4 Ia вместо 7.5 Я).

Компенсация реактивной мощности (квар), подаваемой на асинхронные двигатели

Как правило, по техническим и финансовым причинам более выгодно уменьшить ток, подаваемый на асинхронные двигатели. Этого можно добиться, используя конденсаторы, не влияя на выходную мощность двигателей.

Применение этого принципа для оптимизации производительности асинхронных двигателей, называемое «повышение коэффициента мощности» или «компенсация реактивной мощности».

Как обсуждалось в главе «Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник», полная мощность (кВА), подаваемая на двигатель, может быть значительно снижается за счет параллельного использования конденсаторов.Уменьшение входной полной мощности означает соответствующее уменьшение входного тока (поскольку напряжение остается постоянным).

Компенсация реактивной мощности особенно рекомендуется для двигателей с длительными периодами работы на пониженной мощности.

Как указано выше,

Следовательно, уменьшение входной полной мощности (кВА) приводит к увеличению (т. Е. Улучшению) значения cos φ.

Ток, подаваемый на двигатель после компенсации реактивной мощности, рассчитывается по формуле:

где: cos φ — коэффициент мощности до компенсации, cos φ ‘- коэффициент мощности после компенсации, Ia — начальный ток.

Рисунок: A4 ниже показывает (в зависимости от номинальной мощности двигателя) стандартные значения тока для нескольких напряжений питания.

кВт л.с. 230 В 380–415 B 400 B 440–480 B 500 B 690 B
А A A A A A
0,18
0,25
0,37


1,0
1,5
1,9


0,6
0,85
1,1


0,48
0,68
0,88
0,35
0,49
0,64

0,55
1/2

3/4

2,6
1,3

1,8

1,5
1,1

1,6

1,2

0,87

0,75
1,1
1


3,3
4,7
2,3


1,9
2,7
2,1


1,5
2,2

1,1
1,6


1,5
1-1 / 2
2


6,3
3,3
4,3


3,6
3,0
3,4


2,9


2,1
2,2

3,0

3
8,5

11,3

6,1
4,9

6,5

4,8
3,9

5,2
2,8

3,8
3,7
4
5,5



15
20

9,7

8,5
11,5

7,6

6,8
9,2

4,9
6,7


7,5
7-1 / 2
10


27
14,0
18,0


15,5
11,0
14,0


12,4


8,9
11


15
20
38,0


27,0
34,0
22,0


21,0
27,0
17,6

12,8

15
18,5


25
51
61


44
39
35


34
23
28
17
21
22


30
40
72


51
66
41


40
52
33

24

30
37


50
96
115


83
55
66


65
44
53
32
39

45
55
60


140
169
103


80
97
77


64
78

47
57


75
75
100


230
128
165


132
96
124


106


77
90

110

125
278

340

208
160

195

156
128

156
93

113

132
150

200

400
240

320

230
180

240

184

134
150
160
185



487



280



224

162

200
220
250


609
403


350
302


280

203

250
280
300


748
482


430
361


344

250


300
350
400


560
636


414
474




315

335

540
940



540


515
432

313

355

375

500
1061


786
610


590
488

354

400
425
450


1200



690



552

400

475
500
530



1478



850



680

493
560
600
630


1652

1844


950

1060


760

848
551

615
670
710
750



2070



1190



952

690
800
850
900


2340

2640


1346

1518


1076

1214
780

880
950
1000


2910


1673


1339

970

Рисунок: A4: Номинальная мощность и ток

Состав:

При работе с различными электрическими приборами часто возникает вопрос, что такое пусковой ток.В самом простом ответе это будет ток, который потребляется при запуске электродвигателя или другого устройства. Его значение может быть в несколько раз выше номинала, необходимого для нормальной стабильной работы. Таким образом, чтобы вращать ротор, электродвигатель должен использовать гораздо больше энергии по сравнению с работой с постоянной скоростью. Снизить пусковые токи можно с помощью специальных систем пожаротушения и устройств плавного пуска.

Пусковые токи электродвигателей

В каждом устройстве, устройстве или механизме есть процессы, называемые запуском.Особенно это заметно в начале движения, когда необходимо трогаться с места. В этот момент для первоначального толчка требуется гораздо больше усилий, чем при дальнейшей работе этого механизма.

Точно такие же явления влияют и на электрические устройства — электродвигатели, электромагниты, лампы и другие. Наличие пусковых процессов в каждом из них зависит от состояния рабочих элементов. Например, нить накаливания обыкновенной лампочки в холодном состоянии имеет сопротивление намного ниже, чем при нагреве в рабочем режиме до 1000 0 С.То есть для лампы мощностью 100 Вт сопротивление нити накала при работе будет около 490 Ом, а в выключенном состоянии этот показатель снижается до 50 Ом. Поэтому при большом пусковом токе лампочки иногда перегорают. От общего перегорания их спасает сопротивление, повышающееся при нагревании. Постепенно он достигает постоянного значения и помогает ограничить рабочий ток до желаемого значения.

Влияние пусковых токов полностью влияет на все типы электродвигателей, которые широко используются во многих сферах.Чтобы правильно эксплуатировать электроприводы, необходимо знать их пусковые характеристики. Есть два основных параметра, которые влияют на пусковой ток. Скольжение — это связь между скоростью ротора и электрической скоростью. магнитное поле … Скольжение уменьшается от 1 до минимума по мере увеличения скорости. Пусковой момент — второй параметр, определяющий степень механической нагрузки на вал. Эта нагрузка имеет максимальное значение в момент пуска и становится номинальной после полного разгона механизма.

Необходимо учитывать особенности асинхронных электродвигателей, которые при запуске становятся эквивалентными вторичной обмотке трансформатора короткого замыкания … У него очень маленькое сопротивление, поэтому величина пускового тока при скачке может доходят в разы выше номинала. В процессе дальнейшей подачи тока на обмотки сердечник ротора начинает насыщаться магнитным полем. Возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой индуктивное сопротивление цепи начинает расти.С началом вращения ротора коэффициент скольжения уменьшается, то есть начинается фаза разгона двигателя. С увеличением сопротивления пусковой ток снижается до нормативных значений.


Во время работы может возникнуть проблема, связанная с повышенными пусковыми токами. Причиной их возникновения, чаще всего, является перегрев электродвигателей, перегрузка электричеством сети в момент пуска, а также ударные механические нагрузки в подключенных устройствах и механизмах, таких как редукторы и другие.Для решения этой проблемы предусмотрены специальные устройства, представленные преобразователями частоты и устройствами плавного пуска. Их подбирают с учетом особенностей работы конкретного электродвигателя. Например, они в основном используются для агрегатов, подключенных к вентиляторам. С их помощью пусковой ток ограничивается двумя номиналами. Это вполне нормальный показатель, так как при нормальном пуске ток превышает номинал в 5-10 раз. Ограничение достигается изменением напряжения в обмотках.

Обычные двигатели переменного тока широко используются в промышленном производстве благодаря очень простой конструкции и низкой стоимости. Их серьезным недостатком считается сложный старт, чему в значительной степени способствуют преобразователи частоты. Наиболее ценным качеством этих устройств является их способность поддерживать пусковой ток в течение одной минуты и более. Самые современные устройства позволяют не только регулировать запуск, но и оптимизировать его по заданным рабочим характеристикам.

Пусковой ток батареи

Аккумулятор не зря считается одним из важных элементов автомобиля.Его основная функция — подача напряжения на существующее электрооборудование. В основном это стартер, освещение и другие приборы. Чтобы успешно решить эту проблему, аккумулятор должен не только накапливать, но и долго сохранять заряд.


Одним из основных параметров аккумулятора является пусковой ток. Это значение соответствует параметрам тока, протекающего в пускателе в момент его пуска. Пусковой ток напрямую зависит от режима работы автомобиля.Если автомобиль используется очень часто, особенно в холодных условиях, то аккумулятор должен иметь высокий пусковой ток. Его номинальный параметр обычно соответствует мощности блока питания, предусмотренному на 30 секунд при температуре минус 18 0 С. Он появляется в момент поворота ключа в замке зажигания и включения стартера. Текущее значение измеряется в амперах.

Пусковые токи могут быть совершенно разными для аккумуляторов, одинаковых по своему внешнему виду и основным характеристикам.На этот фактор существенно влияют физические свойства материалов для изготовления и конструктивные особенности каждого продукта. Например, увеличение тока может наблюдаться, если свинцовые пластины становятся пористыми, их количество увеличивается, применяется ортофосфорная кислота. Завышенное значение тока не оказывает негативного влияния на оборудование, а только способствует повышению надежности пуска.

Ток, необходимый для запуска электродвигателя, называется пусковым током.Как правило, пусковые токи электродвигателей в несколько раз превышают токи, необходимые для работы в нормально стабильном режиме.

Рисунок 1. Асинхронный двигатель Асинхронный двигатель с большим пусковым током необходим для того, чтобы вращать ротор с места, для чего требуется гораздо больше энергии, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа его оборотов. Следует отметить, что, несмотря на совершенно иной принцип работы, однофазные двигатели постоянного тока также характеризовались большими значениями пусковых токов.

Высокие пусковые токи электродвигателей нежелательны, так как они могут привести к кратковременным перебоям в подаче электроэнергии для другого оборудования, подключенного к сети (падение напряжения). Поэтому при подключении и настройке электродвигателей переменного тока (наиболее распространенных в отрасли) всегда стоит задача минимизировать значения пусковых токов, а также повысить плавность пуска двигателя за счет использования специальных дополнительных оборудование. Такие меры также позволяют снизить затраты на запуск электродвигателя (использовать провода меньшего сечения, стабилизаторы и дизельные электростанции меньшей мощности и т. Д.).

Одной из наиболее эффективных категорий устройств для облегчения тяжелых условий пуска являются устройства плавного пуска и преобразователи частоты. Их способность поддерживать пусковой ток двигателей переменного тока в течение длительного периода, более минуты, считается особенно ценной. Кроме того, пусковой ток асинхронного двигателя может быть уменьшен путем введения внешнего сопротивления в обмотку ротора.

Расчет пускового тока асинхронного электродвигателя

Расчет пускового тока электродвигателя может потребоваться для выбора подходящих автоматических выключателей, способных защитить линию коммутации этого электродвигателя, а также для выбора дополнительного оборудования, подходящего по параметрам (генераторы , так далее.).

Расчет пускового тока электродвигателя осуществляется в несколько этапов:

Определение номинального тока трехфазного электродвигателя переменного тока по формуле: In = 1000Pn / (Un * cosφ * √ηn). Рн здесь — номинальная мощность двигателя, Uн действующее номинальное напряжение, а ηн — номинальный коэффициент полезного действия … Cosφ — номинальный коэффициент мощности электродвигателя. Все эти данные можно найти в технической документации на двигатель.

Расчет значения пускового тока по формуле Iстарт = В * Кпуск. Здесь Iн — номинальное значение тока, а Кпуск выступает как кратное постоянному току номинальному значению, что также должно быть указано в технической документации на электродвигатель.

Зная точные пусковые токи электродвигателей, можно правильно выбрать автоматические выключатели, которые защитят линию включения.

Приветствую вас уважаемые читатели. Прежде чем заняться способами подключения и характеристиками токов двигателей асинхронного типа, не лишним будет вспомнить, что это такое.

Асинхронный двигатель — это особый тип машины, преобразующей электричество в механическую энергию. Следующие свойства считаются основным принципом работы такого устройства. Проходя по обмоткам статора, переменный ток, состоящий из трех фаз, создает условия для возникновения вращающегося магнитного поля. Именно это поле заставляет ротор вращаться.

Естественно, что при подключении двигателя необходимо учитывать все эти факторы, потому что ротор будет вращаться в том направлении, в котором вращается магнитное поле.Однако скорость ротора ниже, чем у возбуждающего поля. По конструкции эти машины очень разные (то есть рассчитаны на работу в разных условиях).

И по рабочим, и по пусковым характеристикам такие устройства намного превосходят аналогичные показатели однофазных двигателей.

Любой из этих двигателей состоит из двух основных частей — подвижной (ротор) и неподвижной (статор). На обеих сторонах есть обмотки. Разница между ними может заключаться только в типе обмотки ротора: она может иметь кольца ротора или быть короткозамкнутой.Двигатели с короткозамкнутым ротором мощностью до двухсот киловатт подключаются непосредственно к сети. Двигатели большей мощности необходимо сначала подключить на пониженное напряжение, а уже потом переключать на номинальное (чтобы в несколько раз снизить пусковой ток).

Подключение асинхронного двигателя

Обмотка статора почти любого такого устройства имеет шесть выводов (из которых три — начало, а три — концы). В зависимости от сети питания двигателя эти выводы подключаются по схеме «звезда» или «треугольник».Для этого в корпусе каждого двигателя имеется коробка, в которой выведены провода начальной и конечной обмоток (они обозначены соответственно С1, С2, С3 и С4, С5, С6).

Звезда

Так называется способ соединения обмоток, при котором все три обмотки имеют одну общую точку (нейтраль). Линейное напряжение такого подключения в 1,73 раза превышает фазное напряжение. Положительным качеством такого типа подключений считаются низкие пусковые токи, хотя потери мощности довольно значительны.

Метод соединения треугольником отличается тем, что в этом методе соединение выполняется таким образом, что конец одной обмотки становится началом следующей.

Соединение треугольником

В этом случае соединения фаз и линейного напряжения одинаковы, поэтому при сетевом напряжении 220 вольт правильным соединением обмоток будет треугольник. Положительная сторона этого соединения — высокая мощность, а отрицательная сторона — пуск с высокими токами.

Для выполнения реверса (изменения направления вращения) трехфазного двигателя асинхронного типа достаточно поменять местами выводы двух его фаз. В производстве это делается с помощью парных магнитных пускателей с зависимым включением.

Значительные пусковые токи для асинхронных двигателей очень нежелательны, потому что они могут привести к эффекту отсутствия напряжения для других типов оборудования, подключенного к той же сети. Это стало причиной того, что при подключении и регулировке двигателей этого типа возникает проблема минимизации пусковых токов и повышения плавности пуска двигателей за счет использования специализированного оборудования.Наиболее эффективными типами таких устройств считаются устройства плавного пуска и преобразователи частоты. Одно из самых ценных их качеств — они способны поддерживать пусковой ток двигателя довольно длительное время (обычно более минуты).

Помимо стандартного способа включения асинхронных двигателей, существуют способы их включения в сеть, имеющую только одну фазу.

Конденсаторный пуск асинхронного двигателя

Для этого в основном используется метод переключения конденсаторов.Конденсатор может быть установлен как один, так и пара (один пусковой, а второй рабочий). Пара проводников устанавливается, когда есть необходимость изменить емкость в процессе пуска, что осуществляется путем подключения и отключения одного из проводов (пуск). Для этого, как правило, используются бумажные емкости, так как они не имеют полярности, а при работе на переменном токе это очень важно.

Для расчета рабочего конденсатора используется следующая формула:

Пусковой конденсатор должен иметь емкость, в два-три раза превышающую рабочую емкость, и рабочее напряжение, в полтора раза превышающее напряжение питания.

Пусковой и рабочий конденсаторы включаются параллельно, так что параллельно пусковому включается шунтирующее сопротивление и один конец пускового конденсатора подключается через ключ. При запуске двигателя ключ замыкается, повышая пусковой ток, затем он открывается.

Однако не следует забывать, что к однофазной сети можно подключить не каждый двигатель. К тому же мощность двигателя при таком подключении составит всего 0,5-0,6 от трехфазной коммутируемой мощности.

Пусковые токи асинхронного двигателя

Сейчас приведу таблицу допустимых значений токов холостого хода трехфазных двигателей:

Мощность электродвигателя, 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

Перед измерением силы тока на двигателях их необходимо обкатать (испытание на холостом ходу 30-60 минут — двигатели мощностью менее 100 кВт и от 2 часов, двигатели мощностью более 100 кВт) . Эта таблица носит справочный характер, поэтому реальные данные могут отличаться от этих процентов на 10-20.

Пусковые токи двигателя можно рассчитать по следующей паре формул:

В = 1000Рн / (Un * cosph * √nn),

где Rn — номинальная мощность двигателя, Un — номинальное напряжение, nn — номинальная эффективность.

где In — номинальный ток, а Kp — частота постоянного тока с номиналом (обычно указывается в паспорте двигателя).

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то упустил. Посмотри, буду рад, если найдешь на моем еще что-нибудь полезное. Всего наилучшего.

Падение напряжения из-за пуска асинхронного двигателя — нарушение напряжения

Пусковой ток двигателя : Пуск асинхронного двигателя при полном напряжении (также известный как пуск через линию или прямой пуск от сети) вызывает нежелательный эффект потребления в пять-десять или более раз тока полной нагрузки двигателя.Обычно этот пусковой ток асинхронного двигателя сохраняется до тех пор, пока двигатель не достигнет своей синхронной скорости (номинальной скорости). Асинхронные двигатели в пусковых условиях имеют чрезвычайно низкий коэффициент мощности около 10-30%. Сочетание большого пускового тока и низкого коэффициента мощности вызовет большое падение напряжения на полном сопротивлении системы. В этой статье представлен калькулятор пускового тока трехфазного двигателя.

Большое падение напряжения, возникающее при запуске асинхронного двигателя, может вызвать два основных типа проблем:

  1. Сам пусковой двигатель может не разогнаться до своей номинальной полной скорости из-за низкого напряжения на шине.Помните, что пусковой момент асинхронного двигателя изменяется в квадрате от приложенного напряжения.
  2. Падение напряжения, вызванное запуском асинхронного двигателя, может привести к потускнению света, отключению контакторов, отключению частотно-регулируемых приводов и т. Д.

Падение напряжения — среднеквадратичное значение

Эквивалентная электрическая цепь асинхронного двигателя

Чтобы понять, почему запуск асинхронного двигателя вызывает провалы напряжения и высокий пусковой ток, важно понимать эквивалентную схему асинхронного двигателя.Общее представление эквивалентной схемы асинхронного двигателя показано на рисунке ниже.

Асинхронный двигатель Модель

Пофазная эквивалентная схема асинхронного двигателя в нормальном установившемся состоянии показана выше. Вот основные значения импеданса и сопротивления, которые необходимо понять:

R с = Сопротивление статора Ω

X с = полное сопротивление статора Ω

R c = сопротивление потерь в сердечнике Ω

X м = сопротивление намагничивания Ω

R r = Сопротивление ротора относительно статора Ω

X r = полное сопротивление ротора относительно статора Ω

S = скольжение, которое представляет собой отношение разницы между синхронной скоростью (n s ) и скоростью ротора (n m ) к синхронной скорости.Скольжение = (n s — n m ) / n s

Сопротивление потерь в сердечнике и намагничивающее сопротивление двигателя будут намного больше, чем полное сопротивление ротора во время запуска, и поэтому мы можем игнорировать это. Эквивалентная схема асинхронного двигателя после модификации будет выглядеть так:

Упрощенная модель асинхронного двигателя

Данные паспортной таблички двигателя

Расчет падения напряжения при пуске двигателя

Рассмотрим двигатель, подключенный к электросети через трансформатор, как показано.X t — реактивное сопротивление утечки трансформатора, а X LR — реактивное сопротивление заблокированного ротора двигателя. Поскольку обмотки многих двигателей соединены треугольником, важно преобразовать реактивное сопротивление в эквивалентное ему звездообразное сопротивление. Это значение также можно рассчитать, используя КВА заторможенного ротора. Анализ пускового тока двигателя предполагает сбалансированные условия и, следовательно, используются только импедансы прямой последовательности. Полное сопротивление системы электроснабжения равно X 1 .

Наименьшее напряжение при запуске двигателя можно рассчитать по формуле:

Пусковой ток двигателя можно рассчитать по формуле:

Расчет пускового коэффициента мощности двигателя

Для оценки пускового коэффициента мощности двигателя должна быть включена резистивная составляющая полного сопротивления заблокированного ротора.

Рассчитанный выше коэффициент мощности — это коэффициент мощности двигателя с заблокированным ротором или коэффициент мощности двигателя при пуске. Типичный пусковой коэффициент мощности двигателя составляет 10% — 30%.

Если значение полного сопротивления сети (X 1 ) и реактивного сопротивления утечки трансформатора (X t ) недоступно, приблизительный пусковой коэффициент мощности можно рассчитать с помощью:

Использование буквенного кода NEMA для оценки падения напряжения и пускового тока

Часто полное сопротивление сети может быть недоступно для расчета.Проект может быть на стадии разработки или просто информация может отсутствовать. В этих случаях использование буквенного кода NEMA, нанесенного на двигатель, может использоваться для оценки пускового тока двигателя с заблокированным ротором.

Падение пускового напряжения двигателя можно рассчитать аналогичным образом. Обычно имеется полное сопротивление трансформатора, питающего двигатель, и эту информацию можно использовать для расчета пускового напряжения.

, где LRA означает ток заторможенного ротора двигателя.

Буквенный код NEMA

Следующий калькулятор может использоваться для расчета падения пускового напряжения двигателя и пускового тока с использованием допущения о бесконечном источнике . При расчете пускового тока асинхронного двигателя используются фактические данные паспортной таблички двигателя и данные полного сопротивления системы.

Если кодовая буква NEMA неизвестна, но известен пусковой ток двигателя, то, используя уравнение для пускового тока, приведенное выше, можно получить приблизительную кодовую букву NEMA.

Влияние мощности короткого замыкания электросети на падение пускового напряжения двигателя

В приведенном выше обсуждении импеданс сетевого источника не учитывается.Обычно это нормально, особенно если на стороне питания трансформатора есть трансформатор. В импедансе источника будет преобладать импеданс трансформатора, и пренебрежение импедансом сетевого источника обычно приводит только к незначительным ошибкам.

Если полное сопротивление источника высокое (слабая электросеть или генератор), или когда двигатель питается напрямую от электросети, включение импеданса источника даст более точные величины провалов напряжения.

Способность к трехфазному короткому замыканию на клеммах двигателя можно рассчитать по формуле:

Падение напряжения при запуске двигателя можно рассчитать по формуле:

Где,

Используйте этот калькулятор для расчета падения напряжения при пуске двигателя с учетом полного сопротивления источника питания .

Если кодовая буква NEMA неизвестна, но известен пусковой ток двигателя, то, используя уравнение для пускового тока, приведенное выше, можно получить приблизительную кодовую букву NEMA.

Дополнительное чтение:

Импеданс трансформатора: почему импеданс выражается в процентах?

Расчет импеданса источника в энергосистеме

Компоненты последовательности

Ссылка: Основы качества электроэнергии, Сурья Сантосо

Уравнение крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя

Крутящий момент трехфазного асинхронного двигателя пропорционален магнитному потоку на полюс статора, току ротора и коэффициенту мощности ротора.

T ɸ I 2 cosɸ 2 OR T = k ɸ I 2 cosɸ 2 .
где, ɸ = поток на полюс статора,
I 2 = ток ротора в состоянии покоя,
ɸ 2 = угол между ЭДС ротора и током ротора,
k = постоянная.

Теперь пусть E 2 = ЭДС ротора в состоянии покоя
, как мы знаем, ЭДС ротора прямо пропорциональна потоку на полюс статора, т.е.е. E 2 ɸ.
, следовательно, T E 2 I 2 cosɸ 2 OR T = k 1 E 2 I 2 cosɸ 2 .

Пусковой момент

Крутящий момент, развиваемый в момент пуска двигателя, называется пусковым моментом. В некоторых случаях пусковой крутящий момент может быть больше, чем рабочий, а может быть и меньше.

Мы знаем, что T = k 1 E 2 I 2 cosɸ 2 .

let, R2 = сопротивление ротора на фазу

X2 = реактивное сопротивление неподвижного ротора

затем

Следовательно, пусковой момент может быть задан как

.

Константа k1 = 3 / 2πNs

Условие максимального пускового момента

Если напряжение питания V остается постоянным, то магнитный поток ɸ и E 2 остаются постоянными. Следовательно,

Следовательно, можно доказать, что максимальный пусковой крутящий момент достигается, когда сопротивление ротора равно реактивному сопротивлению ротора в состоянии покоя.то есть R 2 2 + X 2 2 = 2R 2 2 .

Крутящий момент в рабочем состоянии

T ɸ I r cosɸ 2 .

где E r = ЭДС ротора на фазу в рабочем состоянии = sE 2 . (s = скольжение)

I r = ток ротора на фазу в рабочем состоянии

реактивное сопротивление на фазу в рабочем состоянии будет = sX 2

следовательно,

as, ɸ ∝ E 2 .

Максимальный крутящий момент в рабочем состоянии

Крутящий момент в рабочем состоянии максимален при значении скольжения (-ий), при котором реактивное сопротивление ротора на фазу равно сопротивлению ротора на фазу.

Общие сведения о мощности и силе тока — Подробное руководство по оценке

Как перевести ампер в ватт?

Устройства

часто указывают свои требования к мощности в амперах. Большинство генераторов указывают свою мощность в ваттах. К счастью, преобразовать одно в другое несложно:

  • Ватт = Вольт x Ампер (Вольт умноженный на Ампер)
  • Ампер = Ватт / Вольт (Ватт, разделенный на Вольт)

Если у вас два числа (напр.грамм. вольты, амперы), тогда вы можете узнать другое (например, ватты). Это может помочь вам определить номинальную мощность, которая вам понадобится от вашего генератора.

Пусковая и рабочая мощность

Некоторым устройствам требуется дополнительная мощность для запуска, в то время как другие постоянно поддерживают те же требования к мощности.

Чтобы правильно рассчитать потребность в мощности, вам необходимо знать, с какой нагрузкой вы имеете дело. (Нагрузка определяется как устройство, которое вы запитываете.) Есть два вида нагрузок:

Резистивные нагрузки

Резистивные нагрузки довольно просты: они требуют одинакового количества энергии как для запуска, так и для работы оборудования. Многие резистивные нагрузки участвуют в нагреве или выделении какого-либо тепла. Примеры резистивных нагрузок:

  • Лампочки
  • Кофеварка
  • Тостер

Реактивные нагрузки

Реактивные нагрузки содержат электродвигатель, который требует дополнительной мощности для запуска, но значительно меньшей мощности для запуска после запуска.Обычно пусковая мощность в 3 раза превышает мощность для запуска приложения. Примеры реактивных нагрузок:

  • Холодильники / морозильники
  • Печные вентиляторы
  • Насосы скважинные
  • Кондиционеры
  • Настольные шлифовальные машины
  • Воздушные компрессоры
  • Электроинструмент

В некоторых бытовых приборах, например в печах или холодильниках, есть внутренние вентиляторы, которые периодически включаются. Для запуска вентилятора каждый раз требуется дополнительная мощность / мощность.В холодильниках также есть цикл размораживания, при котором помимо компрессора и вентиляторов требуется питание.

Реактивным нагрузкам может также потребоваться дополнительная мощность , когда электродвигатель начинает работать. Например, когда пила начинает резать дерево, ее потребляемая мощность возрастает. Это не применимо для большинства бытовых приборов.

Мой прибор мощностью 1000 Вт, но для его работы требуется 1600 Вт. Почему?

Некоторые устройства промаркированы или имеют номер мощности.Например, фен может сказать «1000 Вт». Это означает, что сам фен вырабатывает 1000 Вт тепловой энергии. Но количество, которое фен использует от розетки, всегда больше, чем выделяется при нагревании. Это связано с тем, что устройство не использует 100% энергии.

Другой пример — микроволновая печь. Он может продаваться как «печь на 1100 ватт» и действительно вырабатывать 1100 ватт мощности для приготовления пищи, но для этого потребуется больше, чем от генератора.

Перевод тега данных:

Для некоторых устройств вы можете определить необходимую мощность, посмотрев на бирку данных, предоставленную производителем электродвигателя.

Все электродвигатели должны иметь бирку данных, прикрепленную к их корпусу, с указанием вольт, ампер, фазы, циклов, л.с., а иногда и кода.

  • Вольт (В) — Вольт должно быть либо 120 (110-120), либо 120/240. 120/240 означает, что двигатель может быть подключен для работы от 120 В или 240 В. Генераторы Honda могут быть 120 В или 120/240 В.
  • Ампер (А) — указывает ток, необходимый для РАБОТЫ электродвигателя, но не учитывает требования к мощности ПУСКА или НАГРУЗКИ.
  • Phase (PH) — Генераторы Honda могут приводить в действие только однофазные двигатели.
  • лошадиных сил (л.с.) — оценка того, сколько работы может выполнить электродвигатель.
  • Код
  • — не всегда указывается в теге данных. Он представляет собой максимальную пусковую мощность, необходимую для электродвигателя. Вы можете умножить код (в амперах) на мощность двигателя, чтобы определить пусковой ток. Найдите здесь список кодов и усилителей.
  • Циклов (Гц) — Все электрические приборы США работают со скоростью 60 циклов в секунду.

Чтобы определить необходимую мощность, используйте
Ампер x Вольт = Ватты (Амперы, умноженные на Вольт = Ватты)

Максимум vs.Номинальная мощность

Генераторы часто рекламируются с максимальной мощностью, которую они могут произвести. Но вы также увидите в списке «номинальную мощность».

  • Максимальная мощность = максимальная мощность, которую может производить генератор. Максимальная мощность обычно доступна до 30 минут.
  • Номинальная мощность — мощность, которую генератор может производить в течение длительного периода времени. Обычно 90% от максимальной мощности.

Как правило, используйте номинальную мощность, чтобы определить, сможет ли генератор обеспечить постоянное питание ваших приложений.

Руководство по оценке мощности

Заявки подрядчика
Приблизительная начальная мощность
Приблизительная рабочая мощность
Воздушный компрессор ½ л.с. 1600 1975
Воздушный компрессор 1 л.с. 4500 1600
Шлифовальный станок Bosch (8 дюймов.) 2500 1400
Вибратор для бетона ½ л.с. 840 (в среднем) 840 (в среднем)
Вибратор для бетона 1 л.с. 1080 (в среднем) 1080 (в среднем)
Вибратор для бетона 2 л.с. 1560 (в среднем) 1560 (в среднем)
Вибратор для бетона 3 л.с. 2400 (в среднем) 2400 (в среднем)
Отбойный молоток 1260 (ср.) 1260 (средн.)
Очиститель сливов 250 (средн.) 250 (средн.)
Сверла 3/8 дюйма, 4 А 600 440
Сверла 1/2 дюйма, 5,4 А 900 600
Электрическая цепная пила (14 дюймов, 2 л.с.) 1100 1100
Ручная дрель (1/2 дюйма) 900 600
Мойка высокого давления (1 л.с.) 3600 1200
Перфоратор 1200 (средн.) 1200 (средн.)
Настольная пила (10 дюймов) 4500 1800
Fan Duty ¼ л.с. 1200 650

Приблизительная начальная мощность Приблизительная рабочая мощность
, разделенная фаза, 1/8 л.с. 1200 275
, разделенная фаза, 1/4 л.с. 1700 400
, разделенная фаза, 1/3 л.с. 1950 450
Разделенная фаза 1/2 л.с. 2600 600
Пуск конденсатора Индукционная работа 1/8 л.с. 850 275
Пуск от конденсатора Индукционный запуск 1/4 л.с. 1050 400
Конденсатор Пуск Индукционная работа 1/3 л.с. 1350 450
Пуск от конденсатора Индукционный запуск 1/2 л.с. 1800 600
Пуск от конденсатора Индукционный запуск 3/4 л.с. 2600 850
Конденсатор Запуск в индукционном режиме 1 л.с. 3000 1000
Конденсатор Запуск Индукция Работа 1 1/2 Мощность 4200 1600
Конденсатор Запуск в индукционном режиме 2 л.с. 5100 2000
Конденсатор Запуск в индукционном режиме 3 л.с. 6800 3000
Конденсатор Пуск Индукционная работа 4 л.с. 9800 4800
Конденсатор Пусковой Конденсатор Работа 1/8 л.с. 600 275
Конденсатор Пусковой конденсатор Работа 1/4 л.с. 850 400
Конденсатор Пусковой конденсатор Работа 1/3 л.с. 975 450
Конденсатор Пусковой конденсатор Работа 1/2 л.с. 1300 600
Конденсатор Пусковой Конденсатор Работа 3/4 л.с. 1900 850
Конденсатор Пусковой Конденсатор Работа 1 л.с. 2300 1000
Конденсатор Пуск Конденсатор Работа 1 1/2 Мощность 3200 1600
Конденсатор Пусковой Конденсатор Работа 2 л.с. 3900 2000
Конденсатор Пусковой Конденсатор, мощность 3 л.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.