Что значит номинальная мощность электродвигателя
Что значит номинальная мощность электродвигателя
Это мощность двигателя, с которой он мог бы работать в номинальном режиме — режиме эффективной работы на протяжении длительного времени (не менее нескольких часов). Номинальная мощность измеряется в Вт (кВт) или лошадиных силах (л.с.) и указывается на щитке электрической машины вместе с остальными основными характеристиками.
номинальная мощность электродвигателя
При нагрузках, меньших Pном, мощность двигателя развивается в полной мере. При загрузке двигателя до номинальной мощности на сравнительно короткий промежуток времени можно считать, что он не используется в полную силу. В такой ситуации бывает целесообразна его кратковременная перегрузка, предел которой определяется перегрузочной мощностью двигателя.
В паспорте электродвигателя заводом-изготовителем всегда указываются номинальные величины мощности Pном, напряжения Uном, коэффициента мощности cosϕном, номинальная угловая скорость двигателя ωном.
Расчет номинальной мощности
Метод эквивалентного тока
Применим для расчета номинальной мощности при обязательном соблюдении во время работы неизменности показателей мощности потерь в обмотках двигателя, складывающейся из постоянной и переменной величин мощности, сопротивлений обмоток ротора и статора, потерь на механическое трение. Зная номинальный коэффициент мощности, показатели эквивалентного тока и номинального напряжения, возможно рассчитать номинальную мощность электродвигателя:
где Iэк – показатель эквивалентного тока,
Uном – номинальное напряжение,
cosϕном – номинальный коэффициент мощности, повышающийся с увеличением мощности и номинальной угловой скорости вращения ротора, а также зависящий от нагрузки. Для большинства электродвигателей составляет 0,8-0,9.
Метод эквивалентного момента
Электродвигатели любого типа имеют пропорциональный произведению тока и величине магнитного потока вращающий момент. Метод эквивалентного момента для расчета номинальной мощности используется в тех случаях, когда условия применяемой нагрузки определяют непосредственно требуемый от двигателя момент, а не ток. Для синхронных и асинхронных машин переменного тока коэффициент мощности cosϕ приближенно принимается за постоянную величину:
где Мвр – значение вращающего момента,
ωном – номинальная угловая скорость двигателя.
Определение номинальной мощности опытным путем
Помогут практические измерения и счетчик электроэнергии:
Необходимо полностью отключить все прочие источники потребления электроэнергии: освещение, электроприборы и т.д.
В случае использования электронного счетчика следует подключить двигатель под нагрузкой на 5-6 минут, на электронном дисплее отобразиться величина нагрузки в кВт.
Дисковый счетчик проводит измерения в кВт∙час. Следует записать последние показания и включить двигатель на 10 минут с точностью до секунды. После остановки электромашины отнять из полученного значения записанные показания и умножить на 6. Полученное число и будет являться активной механической мощностью двигателя.
При использовании этого метода важно правильно подобрать нагрузку, поскольку при ее недостаточности или перегрузке определяемый показатель будет далек от номинальной мощности электродвигателя.
Вопросы подбора мощности усилителя и акустической системы: термины и способы измерения
Что такое номинальная мощность?
Показатели, влияющие на номинальную мощность
Зачастую покупатель ошибочно полагает, что мощность является основополагающим параметром при выборе. Производители нарочно увеличивают мощность электромясорубки, понимая, что покупатель будет обращать внимание на этот показатель. Для того чтобы понимать, какая мощность должна быть у мясорубки, следует различать несколько разновидностей. Их подразделяют на три пункта:
Однако, среди покупателей широко распространены только первая пара видов. Ниже представлено более подробное описание.
Пиковая
Мощность, производимая только при остановке работы шнекового вала. Она отвечает за силу поворота вала с ножом в момент его блокировки. При этом электрическая мясорубка выдает максимально возможную мощность. Допустимое время – менее двух секунд. Производители преподносят эту мощность как главную на корпусе мясорубки крупными символами, чтобы каждый мог заметить.
Номинальная
Мощность, с которой аппарат работает длительный период, изредка останавливаясь из-за перегрева. Период охлаждения длится несколько секунд. Данный показатель размещен небольшими цифрами лишь на шильдике. Это стикер с указанием основных показателей, то есть серийный номер, модель, наименование производителя, вышеописанная мощность, требуемое напряжение электрической сети, страна, в которой был произведен продукт. Стоит отметить, что в мясорубках низкой ценовой категории номинальную мощность иногда вообще не указывают, так как представленный параметр там относительно низок.
Многие наивно заверяют, будто номинальная мощность определяется как главный показатель при покупке. Конечно, данный параметр очень важен и люди недалеки от истины, но все же стоит опираться на прочие факторы. У производителей не имеется общей системы отсчета данного параметра. Если заострить свое внимание на одном производителе, имеющем единую шкалу измерения, то наибольшее числовое значение будет лучшим. Но если рассмотреть различные фирмы, то заявленные показатели способны отличаться от полученных на практике. Всегда лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Лицезреть ощутимую разницу помогут данные, которые приведены ниже.
Производительность мясорубки отвечает за количество продуктов, которое мясорубка может перемолоть за шестьдесят секунд.
В большинстве случаев параметр колеблется от шестиста грамм до пяти килограмм в минуту. Мощная мясорубка отличается приближением к наивысшему показателю.
Сравнительные данные мясорубок разных производителей (представлены понисходящей):
Мясорубка, занимающая вершину топа, имеет наиболее высокую номинальную и пиковую мощность, но её производительность ниже техники Филипс, находящейся на втором месте. У последней показатели мощности намного ниже.
Данные показывают, что не существует ярко выраженной закономерности между описанными показателями.
Наверное, кто-то будет утверждать, что самая мощная мясорубка для дома имеет наивысший показатель производительности. Но и эта точка зрения имеет несколько подводных камней.
При проведении тестовых испытаний покупатель не может увидеть, какое мясо использовалось. Все виды продуктов отличаются друг от друга по жесткости. Например, говядина жестче курицы, значит, при прокрутке куриного филе производительность будет выше в несколько раз. Это не говоря о том, что тесты не ограничиваются только одной решеткой. Один тест проводится на мелкой, второй на крупной, а третий на средней. Само собой, производительность тем выше, чем больше диаметр отверстий насадки.
Минимальная мощность
Что такое минимальная мощность? Это параметры при работе вхолостую, то есть без продуктов. Данный показатель необходим тем, кто следит за расходом каждого ватта энергии. Потребитель с помощью данного показателя узнает, сколько электричества израсходуется с момента включения до начала пользования. Данный параметр не обозначает подавляющее большинство производителей.
Фактически любая надежная мясорубка потребляет от двухсот до трехсот ватт энергии за среднестатистический сеанс работы. Опять же роль играет жесткость мяса. Производители же участвуют в импровизированном состязании, стараясь завысить номинальную и пиковую мощности. Большинство фирм делают это с целью подловить потребителя и предоставить продукт низкого качества.
Выбор генератора по мощности
Выбирая генератор, потребитель обращает внимание на различные параметры установки – вес, запас моторесурса, мобильность, наличие дополнительного функционала, цену, и т.д. Но в первую очередь необходимо выбирать установку, ориентируясь на ее мощность. Как правильно рассчитать этот показатель и на что обратить внимание?
Чтобы было понятней, разберем эту ситуацию на простом примере. Допустим, в нашем пользовании имеются такие бытовые приборы: пылесос, калорифер, морозильник. Мощность этих бытовых приборов составляет соответственно 1 кВт, 2 кВт и 0,3 кВт. Получается, чтобы обеспечить работу этих приборов, нам необходим генератор мощностью не менее 3 кВт. Чтобы понять это, разберемся в таком понятии, как номинальная мощность генератора.
Номинальная, или, как ее еще называют, реальная мощность установки, существенно отличается от максимальной. В технической документации производители чаще всего указывают именно максимальные показатели по мощности для данной модели генератора. Стоит отметить, что с такой нагрузкой установка без критических последствий может работать очень непродолжительное время – в некоторых случаях это секунды, иногда 1-2 минуты. В то же время реальная, или номинальная мощность несколько ниже максимального показателя. Для ее расчета необходим коэффициент мощности cos φ. Этот показатель определяется отношением активной мощности к полной.
Расчетная мощность (определение)
Одним из основных этапов проектирования систем электроснабжения объекта является правильное определение ожидаемых (расчетных) электрических нагрузок как отдельных ЭП, так и узлов нагрузки на всех уровнях системы электроснабжения.
Расчетные значения нагрузок – это нагрузки, соответствующие такой неизменной токовой нагрузке (), которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему тепловому воздействию (не превышая допустимых значений) на элемент системы электроснабжения.
Существуют различные методы определения расчетных электрических нагрузок, которые в свою очередь делятся на основные; и вспомогательные.
К расчётным электрическим нагрузкам относятся расчётные значения активной мощности (), реактивной мощности (), полной мощности () и тока ().
Пример
Допустим, в нашем распоряжении генератор с показателями мощности в 3 кВА и cos φ, равным 0,8. В таком случае номинальная мощность данной установки будет равна:
Теперь можно понять, почему мощность может указываться в тех или иных единицах измерения, в ваттах (Вт) или Вольт Амперах (ВА). Некоторые производители, чтобы избавить потребителя от необходимости проведения вычислений, просто указывают в сопроводительной документации оба значения мощности – номинальной и максимальной. Встречаются также варианты, когда производителем указывается только одна из мощностей и приводится значение коэффициента мощности. Некоторые недобросовестные компании могут скрывать коэффициент мощности от потребителя. Это делается с целью выдать генератор за более мощную, чем на самом деле, установку.
Стандарты мощности (DIN, RMS, PMPO)
Многообразие применяемых стандартов измерения выходной мощности усилителей и мощности колонок может сбить с толку любого. Вот блочный усилитель солидной фирмы 35 Вт на канал, а вот дешевенький музыкальный центр с наклейкой 1000 Вт. Такое сравнение вызовет явное недоумение у потенциального покупателя. Самое время обратиться к стандартам…
В России используется два параметра мощности — номинальная и синусоидальная. Это нашло свое отражение в названиях акустических систем и обозначениях динамиков. Причем, если раньше в основном использовалась номинальная мощность, то теперь чаще — синусоидальная. Например, колонки 35АС впоследствии получили обозначение S-90 (номинальная мощность 35 Вт, синусоидальная мощность 90 Вт)
Номинальная мощность — мощность при среднем положении регулятора громкости усилителя, при которой остальные параметры устройства соответствуют заявленным в техническом описании.
Синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно в 2 — 3 раза выше номинальной.
Западные стандарты более широки, как правило, используются DIN, RMS и PMPO.
DIN — примерно соответствует синусоидальной мощности — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с сигналом «розового шума» без физического повреждения.
RMS (Rated Maximum Sinusoidal) — Максимальная (предельная) синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно на 20 — 25 процентов выше DIN.
Как правило, серьезные западные производители указывают мощность своих изделий в DIN, а производители дешевых музыкальных центров и компьютерных колонок в PMPO.
100 W (PMPO) = 2 x 3 W (DIN)
Не стоит забывать и о сопротивлении колонок. В основном на рынке присутствуют колонки сопротивлением 4, 6, 8 Ом, реже встречаются 2 и 16 ом. Мощность усилителя будет различаться при подключении колонок разного сопротивления. В инструкции усилителя обычно указано, на какое сопротивление колонок он рассчитан, или мощность для различного сопротивления колонок. Если усилитель допускает работу с колонками различного сопротивления, то его мощность растет с понижением сопротивления. Если Вы будете использовать колонки сопротивлением ниже указанного для усилителя, это может вызвать его перегрев и выход из строя, если выше — то указанная выходная мощность достигнута не будет. Конечно, на громкость акустики влияет не только выходная мощность усилителя, но и чувствительность колонок, но об этом в следующий раз. Главное — не забывать, что мощность — это только один из параметров, далеко не самый главный для получения хорошего звука.
Учет вида нагрузки
Для бытовых электроприборов характерны два вида нагрузки:
Активная (омическая) нагрузка потребляется приборами, которые преобразуют получаемую энергию в тепло. Это электрическая плита, утюг, фен, калориферы и т.д. Реактивную нагрузку потребляют остальные электроприборы, преобразующие в тепло только незначительную часть энергии. Основная часть потребляемой энергии используется с другой целью. Примерами таких приборов могут быть холодильник, пылесос, телевизор, компьютер и т.д.
Если вам нужна помощь в выборе мощности генератора для вашего дома, производственного цеха или любого другого объекта, обратитесь за квалифицированной консультацией к нашим специалистам.
Номинальная мощность электродвигателя – советы электрика
Характеристики электродвигателей: основные параметры и расшифровка маркировки современных электродвигателей
Основной составной частью любого производственного механизма является электродвигатель. Правильный подбор этого устройства обеспечивает надежность и экономичность работы всей системы в целом. Простота управления электроприводом, а также его стоимость, зависят от технических характеристик электродвигателей.
Как правило, электропривод отвечает за значение таких характеристик движения как скорость, ускорение, пусковой и тормозной момент и другие.
При оценке электродвигателя учитываются следующие параметры:
Значения этих параметров влияют на особенности проектирования и архитектуры промышленного оборудования.
Рассмотрим подробнее основные характеристики двигателей.
Номинальная механическая мощность
Этот параметр электродвигателя записывается в паспортную табличку и измеряется в киловаттах. На фото характеристик электродвигателей показан внешний вид паспортной таблички (шильдика).
Например, если на шильдике указана мощность 2200 ватт, это означает, что при оптимальной скорости работы устройство в секунду производит механическую работу, равную 2200 джоулей.
Номинальная активная электрическая мощность
Следующая характеристика двигателей переменного тока рассчитывается с помощью значения КПД, которое также указано на паспортной табличке. Чем больше КПД, тем больше мощности из сети переводится в механическую мощность движения вала. Допустим, если КПД равен 80%, то номинальная активная мощность равна 2200/0.8 = 2750 Вт.
Номинальная полная электрическая мощность
Для ее нахождения используется косинус фи, который прописан на шильдике электродвигателя. Полная электрическая мощность равна отношению активной мощности и косинуса фи. При косинусе фи равном 0,87 полная мощность равна 2750/0,87=3160 Вт.
Номинальная реактивная электрическая мощность
Механические характеристики электродвигателей также важны при выборе и покупке устройства. Рассмотрим правила, по которым они рассчитываются.
Частота вращения ротора
Для вычисления этого параметра электродвигателей нам понадобится частота переменного тока и количество оборотов в минуту при оптимальной нагрузке. Пусть в паспортной табличке указаны следующие данные: частота тока составляет 50 Гц, а количество оборотов – 2800.
Переменный ток создает магнитное поле, которое имеет частоту 50*60=3000 оборотов в секунду. Известно, что электродвигатель асинхронный, а это означает, что наблюдается отставание от номинальной частоты вращения на некоторую величину. Назовем ее скольжением и обозначим за s.
Величина скольжения определяется следующей формулой: s = ((3000 — 2800) / 3000) * 100% = 6,7%.
Угловая скорость
Следующей немаловажной характеристикой асинхронного электродвигателя является угловая скорость. Для того, чтобы ее вычислить, в первую очередь нужно перевести частоту вращения ротора в другие единицы измерения. Сначала посчитаем количество оборотов в секунду: 2800 / 60 = 46,7.
Далее нужно умножить полученное число на 2 Пи: 46,7 * 2 * 3,14 = 293,276 радиан в секунду. Полученная величина характеризует угловую скорость электродвигателя. Иногда, для удобства вычислений, угловую скорость переводят в градусы. Получаем: 46,7 * 360 = 16812 градусов в секунду.
Линейная скорость
Этот механический параметр характеризует оборудование, в устройстве которого используется данный асинхронный двигатель. Допустим, что к валу двигателя присоединен диск определенного радиуса R.
В этом случае величина линейной скорости может быть определена по следующей формуле:
Номинальный вращающий момент
Существует также соотношение между вращающим моментом и радиусом шкива: Момент = Сила * Радиус.
Это равенство говорит о том, что меньшем радиусе вращения сила увеличивается, и наоборот. То есть при проектировании устройства с асинхронным двигателем следует учесть тот факт, что действующая сила увеличивается с приближением к оси вала. В некоторых случаях эта особенность может сыграть важную роль.
Таким образом, для расчета всех необходимых электрических и механических характеристик электродвигателя достаточно знать данные, которые указаны на паспортной табличке или, другими словами, шильдике. Простые формулы помогут правильно настроить работу электрооборудования и оптимально использовать производственные ресурсы.
Фото основных характеристик электродвигателей
Как подобрать электродвигатель по параметрам- Советы электрика
Возникают ситуации, когда выходит из строя электродвигатель, который был выпущен еще в советское время. Сразу конечно проще и дешевле будет попытаться его отремонтировать по этой инструкции для асинхронных моторов или по этой— для синхронных моделей.
Но если есть не устраняемые повреждения корпуса, фазного ротора и т. п., тогда придется покупать новый взамен старому, а это не так то просто будет сделать, как может показаться на первый взгляд.
Синхронные электромоторы стоят в бытовой технике и электроинструменте, поэтому найти и заменить Вам поможет сервисный центр производителя. А на распространенные модели, например электроинструмента Makita и Bosch- запчасти Вы без труда найдете и на рынке.
Подбор электродвигателя по параметрам на шильде
На каждом модели электродвигателя есть шильдик или металлическая пластина, на которой указывается модель мотора и все его основные технические характеристики.
Новые модели электродвигателей выпускаются с меньшими габаритами и размерами устройств соединения с приводом. Поэтому аналог старому электродвигателю подобраться не удастся.
Придется мудрить при установке электродвигателя: либо установить переходную пластину для крепления болтами мотора к станине, либо необходимо будет расточить отверстие полумуфты под размер вала и шпоночный паз.
Параметры подбора электродвигателя:
Подбор электродвигателя по параметрам, если нет шильдика
При отсутствии таблички или шильды с техническими параметрами на электродвигателе, подобрать замену гораздо сложнее.
Сразу необходимо будет узнать рабочее напряжение, мощность и частоту (количество оборотов) вращения вала, а также необходимость для электродвигателя — в увеличенном пусковом моменте, повышенном скольжении, нескольких скоростях и т. п.
Далее необходимо измерить основные размеры:
После того как снимете все размеры и узнаете технические характеристики электродвигателя- переходите к подбору по справочнику. Электронную версию Вы найдете здесь.
вала электродвигателя 2016-03-21
Определение паспортных данных электродвигателя
При ремонте к сельскому электрику попадают и такие двигатели, у которых потеряна или повреждена табличка с паспортными (номинальными) данными. Их можно восстановить различными способами.
Для определения номинального напряжения трехфазных асинхронных электродвигателей собирают схему (рис. 31, а) и с помощью индукционного регулятора Т постепенно увеличивают подводимое к электродвигателю напряжение. Рекомендуется начинать измерение с напряжения 80… 100 В. Ступенчато повышая его каждый раз на одно и то же значение, например на 20 В, определяют силу тока.
Сначала она растет пропорционально увеличению напряжения, а в дальнейшем резко повышается. Отмечают значение напряжения, при котором повышается скорость возрастания силы тока, и округляют до ближайшего номинального (стандартного). Стандартные значения междуфазного (линейного) напряжения: 127, 220, 380, 500 В.
В сельскохозяйственном производстве наиболее распространено напряжение 380 В.
Синхронную частоту вращения электродвигателя легко устанавливают по тахометру, запуская его вхолостую. Номинальная частота вращения ниже синхронной на 3…5 %.
Номинальную мощность, кВт, электродвигателя можно ориентировочно определить по формуле
Рис. 31. Схема для определения паспортных данных трехфазных асинхронных электродвигателей (а) и электродвигателей постоянного тока (б)
Данные для определения номинальной мощности асинхронного электродвигателя:
| Мощность (ориентировочно), кВт | 0,1 | 1 | 7,5 | 2,5 | 100 |
| k | 0,11 | 0,06 | 0,04 | 0,03 | 0,02 |
| 0,7 | 0,77 | 0,85 | 0,88 | 0,9 | |
| 0,7 | 0,75 | 0,82 | 0,85 | 0,88 |
Этот способ применим для односкоростных асинхронных электродвигателей серии 4А или А02 при напряжениях 127, 220, 380 В и частоте 50 Гц.
Чтобы более точно установить номинальную мощность электродвигателя, необходимо испытать его на нагрев (на электроремонтном предприятии).
Для определения паспортных данных машин постоянного тока, например с параллельным возбуждением (шунтовых), нужно измерить диаметр или размеры сечения провода параллельной обмотки возбуждения и найти площадь сечения провода. Ориентировочно номинальный ток обмотки возбуждения, А:
Собрав схему (рис. 31, б) и постепенно увеличивая напряжение с помощью автотрансформатора Т, снимают показания амперметра РА в цепи обмотки возбуждения ОВД испытуемой машины постоянного тока, работающей в режиме электродвигателя.
Когда сила тока возбуждения достигнет значения /в, рассчитанного по приведенной формуле, записывают показания вольтметра PV и округляют до ближайшего стандартного.
Стандартные значения напряжения машин постоянного тока общего применения: 110, 220 В (иногда 440 В) – для электродвигателей; 115, 230 В (иногда 460 В) – для генераторов.
Затем подводят к зажимам испытуемой машины напряжение, равное стандартному (паспортному) значению, и измеряют тахометром частоту вращения, мин-i. Измеряют площадь одной щетки и, подсчитав их число, ориентировочно определяют номинальный ток машины, А:
Ориентировочное значение номинальной мощности машины, кВт:
Номинальная мощность электродвигателя и его расчет
Одна из естественных характеристик электродвигателя – его номинальная (эффективная) мощность (Pном), которая для машин переменного и постоянного тока является механической мощностью на валу.
Это мощность двигателя, с которой он мог бы работать в номинальном режиме — режиме эффективной работы на протяжении длительного времени (не менее нескольких часов). Номинальная мощность измеряется в Вт (кВт) или лошадиных силах (л.с.) и указывается на щитке электрической машины вместе с остальными основными характеристиками.
При нагрузках, меньших Pном, мощность двигателя развивается в полной мере. При загрузке двигателя до номинальной мощности на сравнительно короткий промежуток времени, можно считать, что он не используется в полную силу. В такой ситуации бывает целесообразна его кратковременная перегрузка, предел которой определяется перегрузочной мощностью двигателя.
В паспорте электродвигателя заводом-изготовителем всегда указываются номинальные величины мощности Pном, напряжения Uном, коэффициента мощности cosϕном, номинальная угловая скорость двигателя ωном.
Расчет номинальной мощности
Метод эквивалентного тока
Применим для расчета номинальной мощности при обязательном соблюдении во время работы неизменности показателей мощности потерь в обмотках двигателя, складывающейся из постоянной и переменной величин мощности, сопротивлений обмоток ротора и статора, потерь на механическое трение. Зная номинальный коэффициент мощности, показатели эквивалентного тока и номинального напряжения, возможно рассчитать номинальную мощность электродвигателя:
Pном ≥ Iэк ∙ Uном ∙cosϕном,
где Iэк – показатель эквивалентного тока,
Uном – номинальное напряжение,
cosϕном – номинальный коэффициент мощности, повышающийся с увеличением мощности и номинальной угловой скорости вращения ротора, а также зависящий от нагрузки. Для большинства электродвигателей составляет 0,8-0,9.
Метод эквивалентного момента
Электродвигатели любого типа имеют пропорциональный произведению тока и величине магнитного потока вращающий момент.
Метод эквивалентного момента для расчета номинальной мощности используется в тех случаях, когда условия применяемой нагрузки определяют непосредственно требуемый от двигателя момент, а не ток.
Для синхронных и асинхронных машин переменного тока, коэффициент мощности cosϕ приближенно принимается за постоянную величину:
где Мвр – значение вращающего момента,
ωном – номинальная угловая скорость двигателя.
Определение номинальной мощности опытным путем
Помогут практические измерения и счетчик электроэнергии:
Дисковый счетчик проводит измерения в кВт∙час. Следует записать последние показания и включить двигатель на 10 минут с точностью до секунды. После остановки электромашины, отнять из полученного значения записанные показания и умножить на 6. Полученное число и будет являться активной механической мощностью двигателя.
Для маломощных двигателей можно подсчитать количество оборотов диска счетчика, для каждого из которых указана, чему равна величина полных оборотов в единицах мощности. Несложные расчеты помогут определить искомую величину мощности.
При использовании этого метода важно правильно подобрать нагрузку, поскольку при ее недостаточности или перегрузке, определяемый показатель будет далек от номинальной мощности электродвигателя.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.
Как правильно подобрать электродвигатель по типу, мощности и другим параметрам
31 мая 2017 г., 1022
Электродвигатель — механизм, преобразующий энергию электрического тока в кинетическую энергию. Современное производство и быт сложно представить без машин с электроприводом. Они используются в насосном оборудовании, системах вентиляции и кондиционирования, в электротранспорте, промышленных станках различных типов и т.д.
При выборе электродвигателя необходимо руководствоваться несколькими основными критериями:
Типы двигателей
Электродвигатели постоянного и переменного тока
В зависимости от используемого электрического тока двигатели делятся на две группы:
Электродвигатели постоянного тока сегодня применяются не так часто, как раньше. Их практически вытеснили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Главный недостаток электродвигателей постоянного тока — возможность эксплуатации исключительно при наличии источника постоянного тока или преобразователя переменного напряжения в постоянный ток. В современном промышленном производстве обеспечение данного условия требует дополнительных финансовых затрат.
Тем не менее, при существенных недостатках этот тип двигателей отличается высоким пусковым моментом и стабильной работой в условиях больших перегрузок. Приводы данного типа чаще всего применяются в металлургии и станкостроении, устанавливаются на электротранспорт.
Принцип работы электродвигателей переменного тока построен на электромагнитной индукции, возникающей в процессе движения проводящей среды в магнитном поле. Для создания магнитного поля используются обмотки, обтекаемые токами, либо постоянные магниты.
Электродвигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. У каждой подгруппы есть свои конструктивные и эксплуатационные особенности.
Синхронные электродвигатели
Синхронные двигатели — оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.
Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.
В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.
Асинхронные электродвигатели
Асинхронные электродвигатели переменного тока получили наибольшее распространение в промышленном производстве. Особенностью данных приводов является более высокая частота вращения магнитного поля по сравнению со скоростью вращения ротора.
В современных двигателях для изготовления ротора используется алюминий. Легкий вес этого материала позволяет уменьшить массу электродвигателя, сократить себестоимость его производства.
КПД асинхронного двигателя падает почти вдвое при эксплуатации в режиме низких нагрузок — до 30-50 процентов от номинального показателя. Еще один недостаток таких электроприводов состоит в том, что параметры пускового тока почти втрое превышают рабочие показатели. Для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя используются частотные преобразователи или устройства плавного пуска.
Асинхронные электродвигатели удовлетворяют требованиям разных промышленных применений:
Вентильные электродвигатели
Группа вентильных электродвигателей включает в себя приводы, в которых регулирование режима эксплуатации осуществляется посредством вентильных преобразователей.
К преимуществам данного оборудования относятся:
Мощность электродвигателя
В режиме постоянной или незначительно изменяющейся нагрузки работает большое количество механизмов: вентиляторы, компрессоры, насосы, другая техника. При выборе электродвигателя необходимо ориентироваться на потребляемую оборудованием мощность.
Определить мощность можно расчетным путем, используя формулы и коэффициенты, приведенные ниже.
Мощность на валу электродвигателя определяется по следующей формуле:
где: Рм — потребляемая механизмом мощность;
Номинальную мощность электродвигателя желательно выбирать больше расчетного значения.
Формула расчета мощности электродвигателя для насоса
где:
K3 — коэффициента запаса, он равен 1,1-1,3; g — ускорение свободного падения; Q — производительность насоса; H — высота подъема (расчетная); Y — плотность перекачиваемой насосом жидкости;
Давление насоса рассчитывается по формуле:
Формула расчета мощности электродвигателя для компрессора
Мощность поршневого компрессора легко рассчитать по следующей формуле:
где: Q — производительность компрессора;
ηk — индикаторный КПД поршневого компрессора (0,6-0,8);
Значение A можно рассчитать по формуле:
или взять из таблицы
| p2, 105Па | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| A, 10–3 Дж/м³ | 132 | 164 | 190 | 213 | 230 | 245 | 260 | 272 |
Формула расчета мощности электродвигателя для вентиляторов
где:
K3 — коэффициент запаса.
Его значения зависят от мощности двигателя:
Q — производительность вентилятора; H — давление на выходе;
ηв — КПД вентилятора;
Приведенная формула используется для расчета мощности осевых и центробежных вентиляторов. КПД центробежных моделей равен 0,4-0,7, а осевых вентиляторов — 0,5-0,85.
Остальные технические характеристики, необходимые для расчета мощности двигателя, можно найти в каталогах для каждого типа механизмов.
Важно! При выборе электродвигателя запас мощности должен быть, но небольшой. При значительном запасе мощности снижается КПД привода. В электродвигателях переменного тока это приводит еще и к снижению коэффициента мощности.
Пусковой ток электродвигателя
Зная тип и номинальную мощность электродвигателя, можно рассчитать номинальный ток.
Номинальный ток электродвигателей постоянного тока
Номинальный ток трехфазных электродвигателей переменного тока
где: PH — номинальная мощность электродвигателя; UH — номинальное напряжение электродвигателя, ηH — КПД электродвигателя;
cosφH — коэффициент мощности электродвигателя.
Номинальные значения мощности, напряжения и КПД можно найти в технической документации на конкретную модель электродвигателя.
Зная значение номинального тока, можно рассчитать пусковой ток.
Формула расчета пускового тока электродвигателей
где: IH — номинальное значение тока;
Кп — кратность постоянного тока к номинальному значению.
Пусковой ток необходимо рассчитывать для каждого двигателя в цепи. Зная эту величину, легче подобрать тип автоматического выключателя для защиты всей цепи.
Режимы работы электродвигателей
Режим работы определяет нагрузку на электродвигатель. В некоторых случаях она остается практически неизменной, в других может изменяться. Характер предполагаемой нагрузки обязательно учитывается при выборе двигателя. Действующими стандартами предусмотрены следующие режимы эксплуатации:
Режим S1 (продолжительный). При таком режиме эксплуатации нагрузка остается постоянной в течение всего времени, пока температура электродвигателя не достигнет необходимого значения. Мощность привода рассчитывается по формулам, приведенным выше.
Режим S2 (кратковременный). При эксплуатации в этом режиме температура двигателя в период его включения не достигает установившегося значения. За время отключения электродвигатель охлаждается до температуры окружающей среды. При кратковременном режиме эксплуатации необходимо проверять перегрузочную способность электропривода.
Режим S3 (периодически-кратковременный). Электродвигатель работает с периодическими отключениями.
В периоды включения и отключения его температура не успевает достигнуть заданного значения или охладиться до температуры окружающей среды.
При расчете мощности двигателя обязательно учитывается продолжительность пауз и потерь в переходные периоды. При выборе электродвигателя важным параметром является допустимое количество включений за единицу времени.
Режимы S4 (периодически-кратковременный, с частыми пусками) и S5 (периодически-кратковременный с электрическим торможением). В обоих случаях работа двигателя рассматривается по тем же параметрам, что и в режиме эксплуатации S3.
Режим S6 (периодически-непрерывный с кратковременной нагрузкой). Работа электродвигателя в данном режиме предусматривает эксплуатацию под нагрузкой, чередующуюся с холостым ходом.
Режим S7 (периодически-непрерывный с электрическим торможением)
Режим S8 (периодически-непрерывный с одновременным изменением нагрузки и частоты вращения)
Режим S9 (режим с непериодическим изменением нагрузки и частоты вращения)
Большинство моделей современных электроприводов, эксплуатируемых продолжительное время, адаптированы к изменяющемуся уровню нагрузки.
Климатические исполнения электродвигателей
При выборе электродвигателя учитываются не только его технические характеристики, но и условия окружающей среды, в которых он будет эксплуатироваться.
Современные электроприводы выпускаются в разных климатических исполнениях. Категории маркируются соответствующими буквами и цифрами:
Цифры в номенклатуре модели указывают на тип ее размещения:
Энергоэффективность
Рациональное потребление энергии при сохраняющейся высокой мощности сокращает текущие производственные затраты при одновременном увеличении производительности электродвигателя. Поэтому при выборе привода обязательно учитывается класс энергоэффективности.
В технической документации и каталогах обязательно указывается класс энергоэффективности двигателя. Он зависит от показателя КПД.
Проводимые в тестовом и рабочем режимах экспериментальные исследования показывают, что электродвигатель мощностью 55 кВт высокого класса энергоэффективности сокращает потребление электроэнергии на 8-10 тысяч кВт ежегодно.
Источник: Компания «Техпривод»
Расчет мощности электродвигателя
Преобразование электрической энергии в кинетическую осуществляется при помощи различных типов электродвигателей. Данные устройства нашли широкое применение в современном производстве и в быту.
Чаще всего электродвигатели выполняют функцию электроприводов машин и механизмов, применяются для обеспечения работы насосного оборудования, вентиляционных систем и многих других агрегатов и устройств. В связи с таким широким применением, особую актуальность приобретает расчет мощности электродвигателя.
Для этих целей разработано много различных методов, позволяющих выполнить расчеты, применительно к конкретным условиям эксплуатации.
Основные типы электродвигателей
Существует множество типов и модификаций электродвигателей. Каждый из них обладает собственной мощностью и другими параметрами.
Основная классификация разделяет эти устройства на электродвигатели постоянного и переменного тока.
Первый вариант применяется значительно реже, поскольку для его эксплуатации требуется обязательное наличие источника постоянного тока или устройства, преобразующего переменное напряжение в постоянный ток.
Выполнение данного условия в современном производстве потребует значительных дополнительных затрат.
Но, несмотря на существенные недостатки, двигатели постоянного тока имеют высокий пусковой момент и стабильно работают даже при больших перегрузках. Благодаря своим качествам, эти агрегаты нашли широкое применение на электротранспорте, в металлургической и станкостроительной отрасли.
Тем не менее, большинство современного оборудования работает с двигателями переменного тока.
В основе действия этих устройств лежит электромагнитная индукция, которую создает в магнитном поле проводящая среда.
Магнитное поле создается с помощью обмоток, обтекаемых токами, или с применением постоянных магнитов. Электродвигатели, работающие на переменном токе, могут быть синхронными и асинхронными.
Использование синхронных электродвигателей практикуется в оборудовании, где требуется постоянная скорость вращения. Это генераторы постоянного тока, насосы, компрессоры и другие аналогичные установки.
Различные модели отличаются собственными техническими характеристиками. Например, значение скорости вращения может находиться в пределах 125-1000 оборотов в минуту, а мощность достигает 10 тыс. киловатт.
Во многих конструкциях имеется короткозамкнутая обмотка, расположенная на роторе. С ее помощью, в случае необходимости, производится асинхронный пуск, после чего синхронный двигатель продолжает работу в обычном режиме, максимально сокращая потери электрической энергии. Эти двигатели отличаются небольшими размерами и высоким коэффициентом полезного действия.
Гораздо более широкое распространение в производственной сфере получили асинхронные двигатели переменного тока. Они отличаются очень высокой частотой вращения магнитного поля, значительно превышающей скорость вращения ротора.
Существенным недостатком этих устройств считается снижение КПД до 30-50% от нормы при низких нагрузках. Кроме того, во время пуска параметры тока становятся в несколько раз больше по сравнению с рабочими показателями.
Данные проблемы устраняются путем использования частотных преобразователей и устройств плавного пуска.
Асинхронные двигатели используются на тех объектах, где требуются частые включения и выключения оборудования, например, в лифтах, лебедках, и других устройствах.
Расчет мощности электродвигателя для насоса
Выбор электродвигателя для насосной установки зависит от конкретных условий, прежде всего – от схемы водоснабжения. В большинстве случаев подача воды производится с помощью водонапорного бака или водонапорного котла. Для приведения в действие всей системы используются центробежные насосы с асинхронными двигателями.
Выбор оптимальной мощности насоса осуществляется в зависимости от потребности в подаче и напоре жидкости. Подача насоса QH измеряется в литрах, подаваемых в 1 час, и обозначается как л/ч. Данный параметр определяется по следующей формуле: Qн = Qmaxч = (kч х kсут х Qср.
сут) / (24 η), где Qmaxч — возможный максимальный часовой расход воды, л/ч, kч – коэффициент неравномерности часового расхода, kсут — коэффициент неравномерности суточного расхода (1,1 – 1,3), η — КПД насосной установки, с учетом потерь воды), Qср.
сут — значение среднесуточного расхода воды (л/сут).
Оптимальный напор воды должен обеспечивать ее подачу в установленное место при условии необходимого давления. Требуемые параметры напора насоса (Ннтр) зависят от высоты всасывания (Нвс) и высоты нагнетания (Ннг), которые в сумме определяют показатели статического напора (Нс), потери в трубопроводах (Hп) и разность давлений верхнего (Рву) и нижнего (Рну) уровней.
Исходя из того, что значение напора будет равно H = P/ρg, где Р — давление (Па), ρ — плотность жидкости (кг/м3), g = 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения, g — удельный вес жидкости (кг/м3), получается следующая формула: Ннтр = Hc + Hп + (1/ρ) х (Рву – Рну).
После вычисления расхода воды и напора по каталогу уже можно выбрать насос с наиболее подходящими параметрами.
Чтобы не ошибиться с мощностью электродвигателя, ее нужно определить по формуле: Pдв = (kз х ρ х Qн х Нн) / (ηн х ηп), где kзявляется коэффициентом запаса, зависящим от мощности электродвигателя насоса и составляет 1,05 – 1,7.
Этот показатель учитывает возможные утечки воды из трубопровода из-за неплотных соединений, разрывов трубопровода и прочих факторов, поэтому электродвигатели для насосов должны иметь некоторый запас мощности. Чем больше мощность, тем меньше коэффициент запаса можно принять.
Например,при мощности электродвигателя насоса 2 кВт – kз = 1,5, 3,0 кВт – kз = 1,33, 5 кВт – kз =1,2, при мощности больше 10 кВт- kз = 1,05 – 1,1. Другие параметры означают: ηп – КПД передачи (прямая передача – 1,0, клиноременная – 0,98, зубчатая – 0,97, плоскоременная – 0,95), ηн — КПД насосов поршневых 0,7 – 0,9, центробежных 0,4 – 0,8, вихревых 0,25 – 0,5.
Расчет мощности двигателя формула для компрессора
Выбирая электродвигатель, наиболее подходящий для работы того или иного компрессора, необходимо учитывать продолжительный режим работы данного механизма и постоянную нагрузку. Расчет требующейся мощности двигателя Рдв осуществляется в соответствии с мощностью на валу основного механизма. В этом случае следует учитывать потери, возникающие в промежуточном звене механической передачи.
Дополнительными факторами являются мощности, назначение и характер производства, на котором будет эксплуатироваться компрессорное оборудование. Они оказывают определенное влияние, в связи с чем оборудование может потребовать незначительных, но постоянных регулировок для поддержки производительности на должном уровне.
Определить мощность двигателя можно по формуле:, в которой:
Работа А рассчитывается по отдельной формуле: А = (Аи + Аа)/2, где Аи и Аа представляют собой соответственно изотермическое и адиабатическое сжатие.
Значение работы, которую необходимо совершить до появления требуемого давления, можно определить с помощью таблицы:
| Р2, 105 Па | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| А, 10-3 Дж/м3 | 132 | 164 | 190 | 213 | 230 | 245 | 260 | 272 |
Типичная работа компрессора характеризуется продолжительным режимом работы. Реверсивные электроприводы, как правило, отсутствуют, включения и выключения крайне редкие. Поэтому наиболее оптимальным вариантом, обеспечивающим нормальную работу компрессоров, будет синхронный электрический двигатель.
Формула расчета для вентиляторов
Вентиляторы широко применяются в самых разных областях. Устройства общего назначения работают на чистом воздухе, при температуре ниже 800. Воздух с более высокой температурой перемещается с помощью специальных термостойких вентиляторов. Если приходится работать в агрессивной или взрывоопасной среде, в этих случаях используются модели антикоррозийных и взрывобезопасных устройств.
В соответствии с принципом действия, вентиляторные установки могут быть центробежными или радиальными и осевыми. В зависимости от конструкции, они развивают давление от 1000 до 15000 Па. Поэтому мощность, потребная для привода вентилятора, рассчитывается в соответствии с давлением, которое необходимо создать.
С этой целью используется формула: Nв=Hв·Qв/1000·кпд, в которой Nв – мощность, потребная для привода (кВт), Hв – давление, создаваемое вентилятором (Па), Qв – перемещаемый объем воздуха (м3/с), кпд – коэффициент полезного действия.
Для расчета мощности электродвигателя используется формула:, где значения параметров будут следующие:
Данная формула позволяет рассчитывать мощность электродвигателей под центробежные и осевые вентиляторы. Для центробежных конструкций КПД составляет 0,4-0,7, а для осевых – 0,5-0,85. Другие расчетные характеристики имеются в специальных каталогах для всех типов электродвигателей.
Запас мощности не должен быть слишком большим. Если он будет слишком большой, КПД привода заметно снизится. Кроме того, в двигателях переменного тока может снизиться коэффициент мощности.
Расчет пускового тока электродвигателя
В момент запуска электродвигателя его вал остается в неподвижном состоянии. Для того чтобы он начал раскручиваться, необходимо приложить усилие, значительно больше номинального. В связи с этим пусковой ток также превышает номинал. В процессе раскручивания вала происходит постепенное плавное уменьшение тока.
Влияние пусковых токов негативно сказывается на работе оборудования, в основном из-за резких провалов напряжения. Для того чтобы уменьшить их отрицательное воздействие, применяются различные способы. В процессе разгона, схемы электродвигателя переключаются со звезды на треугольник, используются частотные преобразователи и электронные устройства плавного пуска.
Вначале рассчитывается значение номинального тока двигателя, в соответствии с его типом и номинальной мощностью. Для устройств постоянного тока формула будет выглядеть следующим образом:
У электродвигателей переменного тока номинальный ток определяется по другой формуле:
Все параметры имеют соответствующие обозначения:
После расчетов номинального тока можно вычислить значение пускового тока по формуле:, в которой:
Значение пускового тока рассчитывается для каждого двигателя, имеющегося в электрической цепи. В соответствии с его величиной выбирается автоматический выключатель, обеспечивающий защиту всей цепи.
Режимы работы электродвигателей
Нагрузка на электродвигатель определяется режимом его работы. Она может оставаться неизменной или изменяться в зависимости от условий эксплуатации. При выборе двигателя обязательно учитывается характер и значение предполагаемой нагрузки. С учетом этого фактора выполняется расчет мощности электродвигателя.
Режимы, в которых работают электродвигатели:
Как определить основные параметры электродвигателя? – Онлайн-журнал “Толковый электрик”
У всех электродвигателей на корпусе есть табличка, на которой указываются его электрические характеристики. Именно об основных параметрах электродвигателей мы расскажем в этой статье.
Табличка с номинальными данными электродвигателя
Параметры электродвигателя: таблица
Единица измерения
Примечание
Но иногда табличка отсутствует, либо прочесть ее невозможно. При эксплуатации двигатель неоднократно окрашивают, нередко – вместе с табличкой. Поэтому приходится определять его параметры методом измерений.
Параметры электродвигателя №1: мощность
В паспортных данных указывается номинальная активная мощность, потребляемая из сети при номинальной нагрузке на валу. Для производства измерений нужно нагрузить электродвигатель, испытывая его со штатной нагрузкой (в составе устройства, для привода которого он предназначен).
Для измерений можно использовать электросчетчик. Для этого нужно подключить электродвигатель в качестве единственной нагрузки на счетчик на время, засекаемое по секундомеру.
Для удобства расчетов двигатель подключается на время, равное 10 минутам. До подключения и через 10 минут со счетчика снимаются показания. Разность показаний в кВт∙ч, поделенная на 60/10=6, и будет равна мощности электродвигателя в киловаттах.
Некоторые электронные счетчики имеют функцию измерения мгновенной мощности, при этом задача упрощается. Нужно при работающем двигателе зайти в меню измерений счетчика и найти в нем искомое значение.
Параметры электродвигателя №2: потребляемый ток
Для измерения тока, потребляемого электродвигателем, используются токоизмерительные клещи, измеряющие ток в цепи без ее разрыва.
При использовании мультиметра (как пользоваться мультиметром?) или амперметра нужно заранее убедиться в том, что ожидаемое значение измеряемого параметра лежит в диапазоне измерений. Прибор подключается последовательно с электродвигателем или с одной из обмоток трех фаз. И не стоит забывать о пусковом токе, перед запуском прибор нужно надежно закоротить, чтобы он не сгорел.
Можно воспользоваться и электронным счетчиком с функцией измерения токов.
Если потребляемая мощность уже известна, ток можно подсчитать. Для однофазного двигателя:
Для трехфазного:
Величину напряжения тоже рекомендуется измерить, желательно – непосредственно на зажимах электродвигателя.
Если измерения производятся без нагрузки, то получится ток холостого хода. Подсчитать номинальный ток не представляется возможным, так как ток холостого хода не нормируется и составляет 20-40% от номинального. В этом случае для подсчета токов холостого хода трехфазных асинхронных электродвигателей используются данные таблицы.
| Мощность двигателя, кВт | Ток холостого хода (в процентах от номинального) | |||||
| При частоте вращения, об/мин | ||||||
| 3000 | 1500 | 1000 | 750 | 600 | 500 | |
| 0,12-0,55 | 60 | 75 | 85 | 90 | 95 | |
| 0,75-1,5 | 50 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 |
| 1,5-5,5 | 45 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 |
| 5,5-11 | 40 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 |
| 15-22,5 | 30 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 |
| 22,5-55 | 20 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| 55-110 | 20 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
Параметры электродвигателя №3: тип соединения обмоток
Это очень важный параметр трехфазного электродвигателя. Все шесть выводов начал и концов обмоток выведены в барно двигателя. Подключить их можно либо в звезду, либо в треугольник.
Схема соединения обмоток
Рядом с символами «треугольник/звезда» на табличке указывается номинальное напряжение – «220/380 В». Это означает, что при включении в сеть трехфазного тока напряжением 380 В обмотки двигателя нужно соединить в звезду. Ошибка в соединении приведет к выходу электродвигателя из строя.
Номинальный ток также указывается через дробь. В описанном случае необходимо значение, указанное в знаменателе.
Пусковой ток электродвигателя
В момент запуска вал электродвигателя неподвижен. Чтобы его раскрутить, нужно усилие, превышающее номинальное. Поэтому и ток при пуске превышает номинальный. При раскручивании вала ток плавно уменьшается.
Пусковые токи мешают работе электрооборудования, вызывая резкие провалы напряжения. При запуске мощных агрегатов могут даже отпадать пускатели других электродвигателей, гаснуть лампы ДРЛ.
Для снижения последствий запуска применяют три способа.