Все электрические двигатели выпускаются с табличками на корпусе, из которых можно узнать основные характеристики электродвигателя: его марку, потребляемый номинальный рабочий ток и мощность, частоту вращения, тип двигателя, КПД и cos(fi). Так же эти данные указаны в паспорте к устройству.
Из всех параметров наиболее важное значение для подключения имеют: мощность электродвигателя и потребляемый ток, не стоит его путать с пусковым. Именно эти данные позволяют нам определить достаточность мощности для привода, необходимое сечение кабеля для подключения мотора и подобрать подходящие по номиналу для защиты автомат и тепловое реле.
Но бывает, что нет паспорта или таблички и для определения этих величин необходимо будет сделать измерения. Как узнать мощность, рабочий ток и снизить пусковой, Вы узнаете далее из этой статьи.
Проще всего посмотреть на табличку и найти величину в киловаттах. Например, на картинке она равна 45 кВт.
Учтите, что эта величина на табличке указывает на потребляемую активную мощность из электросети. Полная же мощность будет равна сумме активной и реактивной мощности. Электрические счетчики в доме или гараже считают только расход активной электроэнергии, а учет реактивной энергии ведется только на предприятиях при помощи специальных счетчиков. Чем выше у электродвигателя cos(fi), тем меньше будет составляющая реактивной энергии в полной мощности. Не стоит путать cos(fi) с КПД. Этот показатель показывает сколько электроэнергии переводится в полезную механическую работу, а сколько в бесполезное тепло. Например, КПД равный 90 процентам, говорит о том, что десятая часть потребленной электроэнергии уходит на тепловые потери и трение в подшипниках.
Вы должны иметь ввиду, что в паспорте или на табличке указывается номинальная мощность, которая будет равна этому значению только при условии достижения оптимальной нагрузки на вал. При чем перегружать не стоит вал по целому ряду причин, лучше выбрать по мощнее мотор. На холостом ходу величина тока будет гораздо ниже номинала.
Как же определить номинальную мощность электродвигателя? В интернете Вы найдете много различных формул и расчетов. Для некоторых необходимо помереть размеры статора, для других формул понадобится знать величину тока, КПД и cos(fi). Мой совет не заморачивайтесь со всем этим. Лучше этих расчетов все равно будут практические измерения. И для их проведения ничего не понадобится вообще.
Как определить мощность любого электроприбора в доме или гараже? Конечно с помощью счетчика электроэнергии. Перед началом измерения отключите все электроприборы из розеток, освещение и все то, что подключено от электрощита.
Далее если у Вас электронный счетчик типа Меркурий, все очень просто надо включить мотор под нагрузкой и погонять минут 5. На электронном табло должна высветится величина нагрузки в кВт, подключенная к счетчику в данный момент.
Если же у вас дисковый индукционный счетчик учитывайте, что он учет ведет в киловатт/часах. Запишите перед началом измерений последние показатели, включайте двигатель строго секунда в секунду ровно на 10 минут, затем после остановки отнимите новые показания от предыдущих и умножайте кВт\ч на 6. Полученный результат и будет активной мощностью данного двигателя в Киловаттах, для перевода в Ватты разделите на 1000. Рекомендую прочитать статью: как снимать показания электросчетчика.
Если двигатель маломощный, тогда для более высокой точности можно посчитать обороты диска. Например, за одну минуту он сделал 10 полных оборотов, а на счетчике написано 1200 оборотов= 1 кВт/ч. 10 умножаем на количество минут в часе и получаем 600 оборотов за час. 1200 делим на 600 и получаем 500 Ватт или 0.5 кВт. Чем дольше по времени будете измерять, тем точнее будут данные. Но время всегда должно быть кратно полной минуте. Затем делим 60 на количество минут измерения и умножаем на сосчитанные обороты. После этого величину оборотов, равных одному Киловатт/часу для вашей модели электросчетчика делим на полученный результат и получаем необходимую величину мощности.
Зная мощность, легко можно высчитать величину потребляемого тока. Для 3 фазных двигателей, подключенных по схеме звезда на 380 Вольт, необходимо умножить мощность в киловаттах на 2. Например, при мощности 5 киловатт ток будет равен 10 Ампер. Опять же учитывайте, что такой ток мотор будет брать только под нагрузкой максимально близкой к номиналу. Полунагруженный электродвигатель и тем более на холостом ходу будет потреблять значительно меньший ток.
Для определения тока в однофазных сетях, необходимо мощность разделить на напряжение. Например, при работе двигателя напряжение в месте его подключения равно 230 Вольт. Это важно так, как после включения нагрузки напряжение скорее всего понизится в месте подключения электродвигателя.
Если например, мощность мотора на 220 Вольт по измерениям оказалась равной 1.5 кВт или 1500 Ватт. Делим 1500 на 230 Вольт и получаем, что рабочий ток двигателя приблизительно равен 6.5 Ампер.
При запуске любого типа электродвигателя возникает пусковой ток от 2 до 8 кратного значению номинального тока в рабочем режиме электродвигателя. Величина пускового тока зависит от типа двигателя, скорости вращения, схемы подключения, наличие нагрузки на валу и от других параметров.
Пусковой ток возникает, потому что в момент запуска наводится очень сильное магнитное поле в обмотках необходимое, что бы сдвинуть с места и раскрутить ротор. При включении мотора сопротивление обмоток мало, а следовательно по закону Ома, ток вырастает при неизменном напряжении в участке цепи. По мере того как двигатель раскручивается, возникает в обмотках ЭДС или индуктивное сопротивление и ток начинает уменьшаться до номинального значения.
Эти всплески реактивной энергии негативно сказываются на работе других электропотребителей, подключенных к этой же линии электропитания, что служит причиной возникновения особенно губительных для электроники скачков или перепадов напряжения.
Снизить вдвое пусковой ток можно при использовании специально разработанного для этих целей тиристорного блока, а лучше при помощи устройства плавного запуска (УПЗ). УПЗ с меньшим пусковым током и быстрее в полтора раза запускает мотор по сравнению с тиристорным запуском. 
Для запуска трехфазного асинхронного двигателя сегодня нередко используются и преобразователя частоты. Широкое их распространение пока сдерживает только цена. Благодаря изменению величин частоты тока и напряжения удается не только сделать плавный запуск, но и регулировать скорость вращения ротора. По другому как только изменением частоты электрического тока, регулировать скорость вращения асинхронного двигателя нет возможности. Но следует знать, что частотный преобразователь создает помехи в электросети, поэтому для подключения электроники и бытовой техники используйте сетевой фильтр.
Использование устройства плавного запуска и частотного преобразователя позволяет не только сохранить стабильность электропитания у Вас и Ваших соседей, подключенных к одной линии электроснабжения, но и продлить срок службы электродвигателей.
jelektro.ru
| Номинальная мощность (кВт, Pn) двигателя указывает его номинальную эквивалентную механическую выходную мощность. Полная мощность (кВА, Ра), подаваемая на двигатель, зависит от полной мощности, КПД двигателя и коэффициента мощности:
|
Полный ток нагрузки Ia, подаваемый на двигатель, рассчитывается по следующим формулам:
x U x η x cosφ)где Ia : полный ток (А) Pn : номинальная мощность (кВт)U : междуфазное напряжение для 3-фазного двигателя и напряжение между зажимами для 1-фазного двигателя (В). 1-фазные двигатели могут подсоединяться на фазное или линейное напряжениеη : КПД, т.е. выходная мощность (кВт)/ входная мощность (кВт)cos φ : коэффициент мощности, т.е. входная мощность (кВт)/входная мощность(кВА)
Хотя рынок предлагает двигатели с высоким КПД, на практике их пусковые токи приблизительно такие же, как у стандартных двигателей.
Применение пускателей с соединением треугольником, статических устройств для плавного пуска или регулируемых приводов позволяет снизить значение пускового тока (например, 4 Ia вместо 7,5 Ia).
Как правило, по техническим и финансовым соображениям выгоднее снижать ток, подаваемый на асинхронные двигатели. Это может обеспечиваться за счет применения конденсаторов, без влияния на выходную мощность двигателей.
Применение этого принципа для оптимизации работы асинхронных двигателей называется «повышением коэффициента мощности» или «компенсацией реактивной мощности».
Как обсуждается в Главе Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник, полная мощность (кВА), подаваемая на двигатель, может значительно снижаться путем использования параллельно подключенных конденсаторов. Снижение входной полной мощности означает соответствующее снижение входного тока (так как напряжение остается постоянным).
Компенсация реактивной мощности особенно рекомендуется для двигателей с длительными периодами работы при пониженной мощности.
Как указывается выше,
Поэтому, снижение 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 – исходный ток.
Рис. A4 ниже показывает (в зависимости от номинальной мощности двигателя) стандартные значения тока для нескольких значений напряжения питания.
| 0,180,250,37 | --- | 1,01,51,9 | --- | 0,60,851,1 | --- | 0,480,680,88 | 0,350,490,64 |
| -0,55- | 1/2-3/4 | -2,6- | 1,3-1,8 | -1,5- | 1,1-1,6 | - 1,2- | -0,87- |
| -0,751,1 | 1-- | -3,34,7 | 2,3-- | -1,92,7 | 2,1-- | -1,52,2 | -1,11,6 |
| --1,5 | 1-1/22- | --6,3 | 3,34,3- | --3,6 | 3,03,4- | --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 |
| 3,745,5 | --- | -1520 | -9,7- | -8,511,5 | -7,6- | -6,89,2 | -4,96,7 |
| --7,5 | 7-1/210- | --27 | 14,018,0- | --15,5 | 11,014,0- | --12,4 | --8,9 |
| 11-- | -1520 | 38,0-- | -27,034,0 | 22,0-- | -21,027,0 | 17,6-- | 12,8-- |
| 1518,5- | --25 | 5161- | --44 | 3935- | --34 | 2328- | 1721- |
| 22-- | -3040 | 72-- | -5166 | 41-- | -4052 | 33-- | 24-- |
| 3037- | --50 | 96115- | --83 | 5566- | --65 | 4453- | 3239- |
| -4555 | 60-- | -140169 | 103-- | -8097 | 77-- | -6478 | -4757 |
| --75 | 75100- | --230 | 128165- | --132 | 96124- | --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- |
| 150160185 | --- | -487- | --- | -280- | --- | -224- | -162- |
| -200220 | 250-- | -609- | 403-- | -350- | 302-- | -280- | -203- |
| -250280 | 300-- | -748- | 482-- | -430- | 361-- | -344- | -250- |
| --300 | 350400- | --- | 560636- | --- | 414474- | --- | --- |
| 315-335 | - 540- | 940-- | - - - | 540-- | - 515- | 432-- | 313-- |
| 355-375 | -500- | 1061- - | -786- | 610-- | - 590- | 488-- | 354-- |
| 400425450 | -- - | 1200- - | -- - | 690- - | -- - | 552- - | 400-- |
| 475500530 | -- - | -1478- | -- - | -850- | --- | -680- | -493- |
| 560600630 | -- - | 1652- 1844 | -- - | 950-1060 | -- - | 760-848 | 551-615 |
| 670710 750 | -- - | -2070- | - -- | -1190- | -- - | -952- | -690- |
| 800850 900 | -- - | 2340- 2640 | -- - | 1346- 1518 | -- - | 1076- 1214 | 780- 880 |
| 950 1000 | -- | - 2910 | -- | -1673 | -- | -1339 | -970 |
Рис. A4 : Номинальная мощность и токи
ru.electrical-installation.org
Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой графически выраженные зависимости частоты вращения 
, КПД 
, полезного момента (момента на валу) 
, коэффициента мощности 
и тока статора 
от полезной мощности 
при 
и 
.
Скоростная характеристика 
. Частота вращения ротора асинхронного двигателя
Рис. 62. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Скольжение по (13.5) 
, (13.24) т. е. скольжение двигателя, а следовательно, и его частота вращения определяются отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности 
. Пренебрегая электрическими потерями в роторе в режиме холостого хода, можно принять 
, а поэтому 
и 
. По мере увеличения нагрузки на валу двигателя отношение (13.24) растет, достигая значений 0,01-0,08 при номинальной нагрузке. В соответствии с этим зависимость представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс. Однако при увеличении активного сопротивления ротора 
угол наклона этой кривой увеличивается. В этом случае изменения частоты вращения при колебаниях нагрузки возрастают. Объясняется это тем, что с увеличением возрастают электрические потери в роторе [см. (13.3)].
Зависимость 
. Зависимость полезного момента на валу двигателя от полезной мощности Р2 определяется выражением
, (13.25)
где: – полезная мощность, Вт; 
– угловая частота вращения ротора.
Рис. 63. Векторная диаграмма асинхронного двигателя при большой нагрузке
Из этого выражения следует, что если 
, то график 
представляет собой прямую линию. Но в асинхронном двигателе с увеличением нагрузки частота вращения ротора уменьшается, а поэтому полезный момент на валу с увеличением нагрузки возрастает несколько быстрее нагрузки, а следовательно, график имеет криволинейный вид.
Зависимость 
. В связи с тем что ток статора имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму х.х. Объясняется это тем, что ток х.х. 
при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным 
. В результате сдвиг по фазе тока статора 
относительно напряжения 
получается значительным 
, лишь немногим меньше 90° (рис. 63). Коэффициент мощности асинхронных двигателей в режиме х.х. обычно не превышает 0,2.
Рис. 64. Зависимость , от нагрузки при соединении обмотки статора
звездой (1) и треугольником (2)
При увеличении нагрузки на валу двигателя растет активная составляющая тока и коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения (0,80—0,90) при нагрузке, близкой к номинальной. Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается уменьшением , что объясняется возрастанием индуктивного сопротивления ротора 
за счет увеличения скольжения, а следовательно, и частоты тока в роторе. В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей чрезвычайно важно, чтобы двигатель работал всегда или по крайней мере значительную часть времени с нагрузкой, близкой к номинальной. Это можно обеспечить лишь при правильном выборе мощности двигателя. Если же двигатель работает значительную часть времени недогруженным, то для повышения целесообразно подводимое к двигателю напряжение 
уменьшить. Например, в двигателях, работающих при соединении обмотки статора треугольником, это можно сделать пересоединив обмотки статора в звезду, что вызовет уменьшение фазного напряжения в 
раз. При этом магнитный поток статора, а следовательно, и намагничивающий ток уменьшаются примерное раз. Кроме того, активная составляющая тока статора несколько увеличивается. Все это способствует повышению коэффициента мощности двигателя. На рис. 64 представлены графики зависимости асинхронного двигателя от нагрузки при соединении обмоток статора звездой (кривая 1) и треугольником (кривая 2).
poznayka.org
Сибирский государственный технологический университет
Факультет автоматизации и информационных технологий
Расчётное задание
Выполнил:
____________Кагелев А.В.
(подпись)
Проверил:
____________Винк В.А.
(подпись)
________________________
(оценка, дата)
Красноярск 2001
Расчетное задание.
Вариант №50
Дано:
РН=30кВт;
nН=1470об/мин.;
η=0,9;
cosφН=0,89;
IП/IН=6,5;
МК/МН=2;
МП/МН=9.
Найти:
1.Активную мощность, потребляемую двигателем из сети.
2.Номинальный, пусковой момент на валу двигателя.
3.Номинальный, пусковой ток в обмотке статора.
4.Номинальное и критическое скольжение двигателя.
5.Построить скоростную М=f(S) и механическую n2=f(M) характеристику.
6.Определить реактивную мощность, потребляемую двигателем из сети при номинальном режиме работы.
7.Определить мощность, емкость батареи для повышения cosφ до 0,95.
8.Построить векторную диаграмму для одной фазы двигателя.
9.Начертить схему управления двигателем с реверсом и подключенными конденсаторами.
Ход расчета.
1.Определяем активную мощность, потребляемую двигателем из сети Р1Н:
2.Определяем номинальный и пусковой момент на валу двигателя:
3.Определяем номинальный и пусковой ток в обмотке статора:
4.Определяем номинальное и критическое скольжение:
5.Построить скоростную и механическую характеристики:
| S | 0 | 0,02 | 0,024 | 0,028 | 0,032 | 1 |
| M(H*м) | 0 | 0,037 | 0,038 | 0,039 | 0,04 | 0,0025 |
| n2, об/мин | 1500 | 1470 | 1464 | 1458 | 1452 | 0 |
Скоростная характеристика:
Механическая характеристика:
6.Определяем реактивную мощность потребляемую двигателем из сети при номинальном режиме работы:
7.Определяем мощность и емкость батареи для повышения cosφ до 0.95:
8.Строим векторную диаграмму для одной фазы двигателя:
Описание схемы реверсирования трехфазного асинхронного электрического двигателя.
 | |||
 | |||
Схема 1 Схема 2
Асинхронный электродвигатель напитывается от сети через плавкие вставки FU1, FU2, FU3. Управление осуществляются через силовые контакты магнитного пускателя.
vunivere.ru
4 Расчет основных параметров выбранных двигателей
Расчет параметров двигателей начнем с асинхронного двигателя.
Выбор АД.
Предварительно выберем АД по заданной мощности. Пользуясь справочными данными выбираем двигатель АО2-82-6 со следующими техническими параметрами:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 40 | 980 | 91,5 | 0,91 | 2 | 1,1 | 6,5 | 1,175 |
Определим номинальную потребляемую мощность АД:
где, 
- номинальная мощность двигателя, Вт;
- номинальный К.П.Д.
Найдем номинальный и максимальный моменты:
где, 
- номинальная скорость развиваемая двигателем, об/мин.
где, 
- перегрузочная способность двигателя, 
.
Номинальный и пусковой токи:
где, 
- номинальное напряжение, В;
- номинальный коэффициент мощности.
Номинальное и критическое скольжение:
где, 
- скорость вращения магнитного поля статора, об/мин.
Что бы более наглядно показать свойства двигателя в системе электропривода: пусковые свойства, перегрузочную способность, устойчивость работы необходимо построить семейство механических характеристик асинхронного двигателя M=f(S), W=f(M). Механические характеристики строятся: по расчетной формуле вращающегося момента (уравнение 1.8) и по уравнению скорости вращения ротора (уравнение 1.9) .Задаваясь скольжением S от 0 до 1, подсчитываем вращающий момент. Расчетные данные приведены в таблице 4.1. Характеристики, построенные по данным таблицы, изображены на рис 4.1.
Таблица 4.1
S | W, | M, | S | W, | M, | |
0.053 | 99.119 | 673.06 | 0.5 | 52.333 | 282.596 | |
0.1 | 94.2 | 781.709 | 0.6 | 41.867 | 237.943 | |
0.175 | 86.35 | 650.602 | 0.7 | 31.4 | 205.237 | |
0.2 | 83.733 | 600.424 | 0.8 | 20.933 | 180.32 | |
0.3 | 73.267 | 444.409 | 0.9 | 10.467 | 160.737 | |
0.4 | 62.8 | 346.683 | 1 | 0 | 144.956 |
 |
 |
Рис. 4.1(б) Зависимость угловой скорости вращения ротора от вращающего момента двигателя
Выбор ДПТ.
Предварительно выберем ДПТ по заданной мощности. Пользуясь справочными данными выбираем двигатель П92 со следующими техническими параметрами:
|
|
|
|
|
| вес, кг |
| 42 | 1000 | 219 | 87 | 7 | 660 |
Начнем расчет с определения номинальной мощности двигателя:
Определим величину тока возбуждения :
где, 
- сопротивление цепи обмотки возбуждения (6, Ом).
Так, как при выборе ДПТ был выбран двигатель с независимым возбуждением, номинальный ток протекающий в обмотке якоря равен номинальному току двигателя.
Определим номинальные потери в цепи обмотки якоря:
где, 
- сопротивление цепи обмотки якоря (0.05, Ом).
Номинальные потери в обмотке возбуждения:
Суммарная величина потерь:
где, 
- потери в цепи намагничивания (
).
Полезная мощность ДПТ будет определяться из соотношения:
Величина номинального момента:
Скорость холостого хода:
где, 
График естественной механической характеристики приведен на рисунке 4.2
Рис. 4.2 – Естественная механическая характеристика.
vunivere.ru
Причем, как нетрудно заметить, ток, указанный при включении звездой на линейное напряжение 380В, меньше тока при включении треугольником на линейное напряжение, но уже не 380В, а 220В. Почему так? Потому что при таком включении в обоих случаях на обмотках двигателя будет расчетное фазное напряжение 220В, на которое и мотались обмотки электродвигателя. Т.е. как бы вы не включали двигатель, звездой ли на линейное напряжение 380В или треугольником на линейное напряжение 220В, в обоих вариантах на каждой из обмоток будет 220В. Однако, электрическая мощность электродвигателя при этом останется, что и требуется в таких случаях, неизменной - 16кВА. И проверить это легко
. А вот линейные токи будут разными. И если при включении такого двигателя на 3-х фазное линейное напряжение 380В линейный ток во всех фазах будет равен току через обмотки и составит 24,3А, то при включении двигателя на 3-х фазное линейное напряжение 220В ток во всех фазах составит 43А, а вот через обмотки будет равен, как и при включении "звездой", 24,3А. Такая особенность возникает из-за того, что согласно закона Кирхгофа для узлов, мы получим, что токи через обмоткм равны: IAB=IA+IAC=24,3А, IBC=IB+IAB=24,3А, ICA=IC+IBC=24,3А. Все это продемонстрировано на рис.1 и рис.2.
Иногда на шильдике двигателя можно увидеть обозначение не 220/380 для включения треугольником и звездой соответственно, а 380/660. Это означает, что данный двигатель для его работы в номинальном режиме должен включаться либо "треугольником" на линейное напряжение 380В, либо "звездой" на линейное напряжение 660В. Пример такого шильдика приведен на рисунке. Рссмотрим его параметры. Полезная механическая мощность на валу 5,5кВт. КПД двигателя не приведен, поэтому найти активную электрическую его мощность по формуле Ра=Р/η, как по первому шильдику мы не можем. Однако, мы всегда можем воспользоваться формулой мощности 3-х фазной цепи с учетом cosφ. При включении "треугольником" на 380В имеем:
. Откуда Ра=1,732*380*11,8*0,83=6,45кВт. Таким же образом можно было найти активную мощность первого двигателя по первому шильдику. Но вернемся к рассматриваемому двигателю. Если нас интересует его КПД, то мы можем воспользоваться уже выше рассмотренной формулой Ра=Р/η, откуда η=Р/Ра. Поэтому η=5,5/6,45=0,853. А это 85,3%. Для случая 660В имеем: Ра=1,732*660*6,8*0,83=6,45кВт. Т.е. как и говорилось выше, независимо от схемы включения в соответствии с заданными линейными напряжениями, номинальная электрическая мощность двигателя неизменна. Полную мощность данного электродвигателя можно вычислить либо как S=Pa/cosφ=6,45/0,853=7,56кВА, либо как 
для "треугольника", либо как 
. Небольшая разница в сотых из-за предыдущих округленных значений. Но, в общем-то, как видим, нет разницы каким образом вычислять.slavapril.narod.ru
,
,А
,%
,
