Определение мощности электродвигателя по диаметру вала таблица: Узнать мощность электродвигателя по диаметру вала без бирки

Содержание

Узнать мощность электродвигателя по диаметру вала без бирки

При замене сломанного советского электродвигателя на новый, часто оказывается, что на нем нет шильдика. Нам часто задают вопросы: как узнать мощность электродвигателя? Как определить обороты двигателя? В этой статье мы рассмотрим, как определить параметры электродвигателя без бирки — по диаметру вала, размерам, току.
Заказать новый электродвигатель по телефону

Как определить мощность?

Существует несколько способов определения мощности электродвигателя: диаметру вала, по габариту и длине, по току и сопротивлению, замеру счетчиком электроэнергии.

По габаритным размерам

Все электродвигатели отличаются по габаритным размерам. Определить мощность двигателя можно сравнив габаритные размеры с таблицей определения мощности электродвигателя, перейдя по ссылке габаритно-присоединительные размеры электродвигателей АИР.

Какие размеры необходимо замерить:

  • Длина, ширина, высота корпуса
  • Расстояние от центра вала до пола
  • Длина и диаметр вала
  • Крепежные размеры по лапам (фланцу)

По диаметру вала

Определение мощности электродвигателя по диаметру вала — частый запрос для поисковых систем. Но для точного определения этого параметра недостаточно – два двигателя в одном габарите, с одинаковыми валами и частотой вращения могут иметь различную мощность.

Таблица с привязкой диаметров валов к мощности и оборотам для двигателей АИР и 4АМ.

Мощность
электродвигателя Р, кВт
Диаметр вала, мм Переход к модели
3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин 750 об/мин
0,18 11 11 14 АИР56А2, АИР56В4, АИР63А6
0,25 14 19 АИР56В2, АИР63А4, АИР63В6, АИР71В8
0,37 14 19 22 АИР63А2, АИР63В4, АИР71А6, АИР80А8
0,55 19 АИР63В2, АИР71А4, АИР71В6, АИР80В8
0,75 19 22 24 АИР71А2, АИР71В4, АИР80А6, АИР90LA8
1,1 22 АИР71В2, АИР80А4, АИР80В6, АИР90LB8
1,5 22 24 28 АИР80А2, АИР80В4, АИР90L6, АИР100L8
2,2 24 28 32 АИР80В2, АИР90L4, АИР100L6, АИР112МА8
3 24 32 АИР90L2, АИР100S4, АИР112МА6, АИР112МВ8
4 28 28 38 АИР100S2, АИР100L4, АИР112МВ6, АИР132S8
5,5 32 38 АИР100L2, АИР112М4, АИР132S6, АИР132М8
7,5 32 38 48 АИР112M2, АИР132S4, АИР132М6, АИР160S8
11 38 48 АИР132M2, АИР132М4, АИР160S6, АИР160М8
15 42 48 55 АИР160S2, АИР160S4, АИР160М6, АИР180М8
18,5 55 60 АИР160M2, АИР160M4, АИР180М6, АИР200М8
22 48 55 60 АИР180S2, АИР180S4, АИР200М6, АИР200L8
30 65 АИР180M2, АИР180M4, АИР200L6, АИР225М8
37 55 60 65 75 АИР200M2, АИР200M4, АИР225М6, АИР250S8
45 75 75 АИР200L2, АИР200L4, АИР250S6, АИР250M8
55 65 80 АИР225M2, АИР225M4, АИР250M6, АИР280S8
75 65 75 80 АИР250S2, АИР250S4, АИР280S6, АИР280M8
90 90 АИР250М2, АИР250M4, АИР280M6, АИР315S8
110 70 80 90 АИР280S2, АИР280S4, АИР315S6, АИР315M8
132 100 АИР280M2, АИР280M4, АИР315M6, АИР355S8
160 75 90 100 АИР315S2, АИР315S4, АИР355S6
200 АИР315M2, АИР315M4, АИР355M6
250 85 100 АИР355S2, АИР355S4
315 АИР355M2, АИР355M4

По показанию счетчика

Как правило измерение счетчика отображаются в киловаттах (далее кВт). Для точности измерения стоит отключить все электроприборы или воспользоваться портативным счетчиком. Мощность электродвигателя 2,2 кВт, подразумевает что он потребляет 2,2 кВт электроэнергии в час.

Для измерения мощности по показанию счетчика нужно:

  1. Подключить мотор и дать ему поработать в течении 6 минут.
  2. Замеры счетчика умножить на 10 – получаем точную мощность электромотора.

Расчет мощности по току

Для начала нужно подключить двигатель к сети и замерить показатели напряжения. Замеряем потребляемый ток на каждой из обмоток фаз с помощью амперметра или мультиметра. Далее, находим сумму токов трех фаз и умножаем на ранее замеренные показатели напряжения, наглядно в формуле расчета мощности электродвигателя по току.

  • P – мощность электродвигателя;
  • U – напряжение;
  • Ia – ток 1 фазы;
  • Ib – 2 фазы;
  • Ic – 3 фазы.

Определение оборотов вала

Асинхронные трехфазные двигатели по частоте вращения ротора делятся 4 типа: 3000, 1500, 1000 и 750 об. мин. Приводим пример маркировки на основании АИР 180:

  1. АИР 180 М2 – где 2 это 3000 оборотов.
  2. АИР 180 М4 – 4 это 1500 об. мин.
  3. АИР 180 М6 – 6 обозначает частоту вращения 1000 об/мин.
  4. АИР 180 М8 – 8 означает, что частота вращения выходного вала 750 оборотов.

Самый простой способ определить количество оборотов трехфазного асинхронного электродвигателя – снять задний кожух и посмотреть обмотку статора.

У двигателя на 3000 об/мин катушка обмотки статора занимает половину окружности — 180 °, то есть начало и конец секции параллельны друг другу и перпендикулярны центру. У электромоторов 1500 оборотов угол равен 120 °, у 1000 – 90 °. Схематический вид катушек изображен на чертеже. Все обмоточные данные двигателей смотрите в таблице.

Узнать частоту вращения с помощью амперметра

Узнать обороты вала двигателя, можно посчитав количество полюсов. Для этого нам понадобится миллиамперметр — подключаем измерительный прибор к обмотке статора. При вращении вала двигателя стрелка амперметра будет отклонятся. Число отклонений стрелки за один оборот – равно количеству полюсов.

Если не получилось узнать мощность и обороты

Если не получилось узнать мощность и обороты электродвигатели или вы не уверены в измерениях – обращайтесь к специалистам «Систем Качества». Наши специалисты помогут подобрать нужный мотор или провести ремонт сломанного электродвигателя АИР.

Как определить мощность двигателя по диаметру вала. Габаритные размеры

Здесь вы найдете максимально полные технические данные о габаритах и установочных размерах общепромышленных асинхронных электродвигателей АИР. Монтажные исполнения, габариты, крепежные размеры по лапам, диаметры валов и фланца, ширина шпонки и шпоночного паза. Сводные таблицы габаритно-присоединительных размеров асинхронных трехфазных двигателей серии АИР 63-355 габарита и 4АМ 100-355 мм.

Табличные данные позволят быстро вычислить мощность двигателя по диаметру вала. Зная присоединительные размеры, Вы сможете заказать соединительную муфту при комплектации электродвигателя с другим оборудованием (насосом, вентилятором, редуктором).

Если у Вас останутся вопросы, смело звоните менеджерам Слобожанского завода по указанным телефонам. Мы проконсультируем по техническим особенностям и производителям электродвигателей АИР, подберем нужное оборудование и доставим в короткие сроки в Ваш город.

Благодаря удобной навигации Вы можете сразу перейти к нужной таблице.

Условные обозначения параметров

Условные обозначения по ГОСТ габаритных размеров электродвигателей марок АИР, 4АМ:

  • h — высота вращения вала или габарит электродвигателя. Высота от центра оси вала до земли. Важный присоединительный размер АИР при сборе агрегата и центровке
  • l30*h41*d24 — длина, высота, ширина электродвигателя АИР, размеры по габаритам. Необходимы для калькуляции цены доставки и необходимого места при транспортировке
  • m — вес электродвигателя, масса. Нужен для расчета транспортных издержек и сопромата
  • d1 — диаметр вала. Габаритно-присоединительный размер АИР, необходимый при агрегатировании с другим оборудованием или подбора полумуфты
  • d20 — ширина, крепежный диаметр фланца.
  • d22 — диаметр отверстий фланца. Габаритный размер фланцевого электродвигателя типа АИР для изготовления или подбора ответного фланца
  • l10 и b10 – расстояние между крепежными отверстиями на лапах электродвигателя. Важный габаритно-установочный размер, необходимый при монтаже электродвигателя к станине или на платформу
  • L1 – длина вала
  • b1 – ширина шпонки. Размер необходим для изготовления полумуфты

Монтажное исполнение – фланец, лапы, комбинированное

Присоединительный и габаритный чертеж монтажного исполнения электродвигателя АИР на лапах (IM 1081), лапы-фланец (IM 2081), чистый фланец (IM 3081).

Чертеж двигателя на лапах

Чертеж IM2081, IM3081 (лапы-фланец)

Таблица диаметров валов

Как определить мощность электродвигателя по диаметру вала? С помощью таблицы с диаметрами валов, шириной шпонки электродвигателей стандарта «Интерэлектро» — АИР, 4АМ, 4А, 5АМ.
Данные характеристики полезны при подборе двигателя, подготовке к монтажу, проточке муфты.
При наличии маркировки, определение мощности, скорости вращения и прочих характеристик не составит сложности.





















Диаметр вала, d1

Ширина шпонки, b1

Мощности и параметры электродвигателей (мощность/частота вращения)

3000 об

1500 об

1000 об

750 об

14

5

0,37/3000

0,25/1500; 0,37/1500

0,18/1000; 0,25/1000

19

6

0,75/3000; 1,1/3000

0,55/1500; 0,75/1500

0,37/1000; 0,55/1000

22

6

1,5/3000; 2,2/3000

1,1/1500; 1,5/1500

0,75/1000; 1,1/1000

24

8

3/3000

2,2/1500

1,5/1000

28

8

4/3000; 5,5/3000

3/1500; 4/1500

2,2/1000

32

10

7,5/3000

5,5/1500

3/1000

2,2/750; 3/750

38

10

18,5/3000

7,5/1500; 11/1500

5,5/1000; 7,5/1000

4/750; 5,5/750

42

12

15/3000; 18,5/3000

48

14

15/1500; 18,5/1500

11/1000; 15/1000

7,5/750; 11/750

55

16

37/3000; 45/3000; 55/3000

22/1500; 30/1500

18,5/1000

15/750

60

18

37/1500; 45/1500

22/1000; 30/1000

18,5/750; 22/750

65

18

75/3000; 90/3000

55/1500

55/1000

30/750

70

20

110/3000; 132/3000

75

20

160/3000; 200/3000

75/1500; 90/1500

45/1000; 55/1000

37/750; 45/750

80

22

110/1500; 132/1500

75/1000; 90/1000

55/750; 75/750

85

22

250/3000; 315/3000

90

25

160/1500; 200/1500

110/1000; 132/1000

90/750; 110/750

100

28

250/1500; 315/1500

160/1000; 200/1000

132/750; 160/750

Габаритные размеры общепромышленных электродвигателей:

Все крепежные и установочные размеры асинхронных электродвигателей АИР 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355-го габарита.










































































Двигатель

Характеристики

Габаритные размеры электродвигателя

Вес, кг

l30*h41*d24, мм

H, мм

D1, мм

L1, мм

Крепеж по лапам

Крепеж по фланцу

L10

B10

D20

D22

63 габарит

АИР63A2

0,37/3000

239х163х161

63

14

30

80

100

130

10

5,2

АИР63A4

0,25/1500

АИР63B2

0,55/3000

АИР63B4

0,37/1500

71 габарит

АИР71А2

0,75/3000

275х190х201

71

19

40

90

112

165

12

8,7

АИР71А4

0,55/1500

АИР71А6

0,55/1500

АИР71В2

1,1/3000

АИР71В4

0,75/1500

АИР71В6

0,55/1000

80 габарит

АИР80А2

1,5/3000

301х208х201

80

22

50

100

125

165

11

13,3

АИР80А4

1,1/1500

АИР80А6

0,75/1000

АИР80В2

2,2/3000

322х210х201

15

АИР80В4

1,5/1500

АИР80В6

1,1/1000

90 габарит

АИР90L2

3/3000

395х210х260

90

24

50

125

140

215

15

26

АИР90L4

2,2/1500

395х210х270

25

АИР90L6

1,5/1000

395х210х295

18

АИР90LА8

0,75/750

25

АИР90LВ8

1,1/750

435х230х295

28

100 габарит

АИР100S2

4/3000

410х210х270

100

28

60

112

160

215

15

33

АИР100S4

3/1500

31,5

АИР100L2

5,5/3000

435х230х295

140

160

34,5

АИР100L4

4/1500

37,5

АИР100L6

2,2/1000

25

АИР100L8

1,5/750

260х170х215

33,5

112 габарит

АИР112M2

7,5/3000

470х245х320

112

32

80

140

190

265

15

54

АИР112M4

5,5/1500

47

АИР112MА6

3/1000

АИР112MВ6

4/1000

49

АИР112MА8

2,2/750

47

АИР112MВ8

3/750

49

132 габарит

АИР132М2

11/3000

560х420х400

132

38

80

178

216

300

19

74

АИР132М4

11/1500

72

АИР132М6

7,5/1000

76

АИР132М8

5,5/750

АИР132S4

7,5/1500

540х420х400

140

216

64

АИР132S6

5,5/1000

АИР132S8

4/750

160 габарит

АИР160S2

15/3000

700х410х560

160

42

110

178

254

300

19

108

АИР160M2

18,5/3000

210

146

АИР160S4

15/1500

48

178

126

АИР160S6

11/1000

122

АИР160S8

7,5/750

121

АИР160M4

18,5/1500

760х410х560

210

72

АИР160M6

15/1000

152

АИР160M8

11/750

180 габарит

АИР180S2

22/3000

810х450х590

180

48

110

203

279

300

19

194

АИР180М2

30/3000

241

200

АИР180М4

30/1500

55

194

АИР180М8

15/750

182

АИР180S4

22/1500

770х450х590

203

166

АИР180М6

18,5/1000

1660х840х1160

241

194

200 габарит

АИР200М2

37/3000

870х500х670

200

55

110

267

318

400

19

238

АИР200L2

45/3000

140

305

254

АИР200М4

37/1500

60

267

264

АИР200L4

45/1500

305

292

АИР200М6

22/1000

267

224

АИР200L6

30/1000

Как определить мощность электродвигателя без бирки? Формула

При отсутствии техпаспорта или бирки на двигателе возникает вопрос: как узнать мощность электродвигателя без таблички или технической документации? Самые распространенные и быстрые способы, о которых мы расскажем в статье:

  • По диаметру и длине вала
  • По габаритам и крепежным размерам
  • По сопротивлению обмоток
  • По току холостого хода
  • По току в клеммной коробке
  • С помощью индукционного счетчика (для бытовых электродвигателей)

Определение мощности двигателя по диаметру вала и длине

Простейшие способы определения мощности и марки двигателя – габаритные размеры – вал или крепежные отверстия. В таблице указаны длины и диаметры валов (D1) и длина (L1) для каждой модели асинхронного промышленного трехфазного мотора. Перейти к подробным габаритным размерам электродвигателей АИР

























Р, кВт 3000 об. мин 1500 об. мин 1000 об. мин 750 об. мин
D1, мм L1, мм D1, мм L1, мм >D1, мм L1, мм D1, мм L1, мм
1,5 22 50 22 50 24 50 28 60
2,2 24 28 60 32 80
3 24 32 80
4 28 60 28 60 38
5,5 32 80 38
7,5 32 80 38 48 110
11 38 48 110
15 42 110 48 110 55
18,5 55 60 140
22 48 55 60 >140
30 65
37 55 >60 140 65 75
45 75 75
55 65 80 170
75 65 140 75 80 170
90 90
110 70 80 170 90
132 100 210
160 75 90 100 210
200
250 85 170 100 210
315

Проверить мощность по габаритам и крепежным размерам

Таблица подбора мощности двигателя по крепежным отверстиям на лапах (L10 и B10):
























Р, кВт

3000 об.

1500 об.

1000 об.

750 об.

L10, мм

B10, мм

L10, мм

B10, мм

L10, мм

B10, мм

L10, мм

B10, мм

1,5

100

125

100

125

125

140

140

160

2,2

125

140

140

160

190

3

125

140

112

160

190

4

112

160

140

216

5,5

140

190

216

178

7,5

190

216

178

254

11

178

216

178

254

210

15

254

254

210

241

279

18,5

210

210

241

279

267

318

22

203

279

203

279

267

318

310

30

241

241

310

311

356

37

267

318

267

318

311

356

406

45

310

310

406

349

75

311

406

311

406

368

457

419

457

90

349

349

419

406

508

110

368

457

368

457

406

508

547

132

419

419

457

610

355

160

406

508

406

508

610

355

200

457

457

560

610

250

610

355

610

355

560

610

315

630/800

686/630

Для фланцевых электродвигателей

Таблица для подбора мощности электродвигателя по диаметру фланца (D20) и диаметру крепежных отверстий фланца (D22)

























Мощность электродвигателя P, кВт

3000 об.

1500 об.

1000 об.

750 об.

D20, мм

D22, мм

D20, мм

D22, мм

D20, мм

D22, мм

D20, мм

D22, мм

1,5

165

11

165

11

215

14

215

14

2,2

215

14

265

3

215

14

365

4

265

300

19

5,5

265

300

19

7,5

265

300

19

11

300

19

15

350

18,5

350

400

22

350

350

400

30

500

37

400

400

500

45

400

55

500

500

550

24

75

500

550

24

90

500

28

110

550

24

550

24

28

132

550

680

160

550

28

28

680

200

550

740

24

250

680

680

740

24

315

680

Расчет по току

Электродвигатель подключается к сети и измеряется напряжение. С помощью амперметра поочередно замеряем ток в цепи каждой из обмоток статора. Сумму потребляемых токов умножаем на фиксированное напряжение. Полученное число – мощность электродвигателя в ваттах.


Как проверить мощность электродвигателя по току холостого хода

Проверить мощность по току холостого хода можно с помощью таблицы.










Р двигателя, кВт

Ток холостого хода (% от номинального)

Обороты двигателя, об/мин

600

750

1000

1500

3000

0,75-1,5

85

80

75

70

50

1,5-5,5

80

75

70

65

45

5,5-11

75

70

65

60

40

15-22,5

70

65

60

55

30

22,5-55

65

60

55

50

20

55-110

55

50

45

40

20


Расчет по сопротивлению обмоток

Соединение звездой. Измеряем сопротивление между выводами (1-2, 2-3, 3-1). Делим на 2 – получаем сопротивление одной обмотки. Мощность одной обмотки расчитывается так: P=(220V*220V)/R. Цифру умножаем на 3 (количество обмоток) – получаем мощность двигателя.

Соединение треугольником. Измеряем сопротивление в начале и в конце каждой обмотки. По той же формуле определяем мощность и умножаем на 6.

Статья о схемах подключения электродвигателей к сети


Если нет возможности определить мощность двигателя самостоятельно

Мы все же рекомендуем доверить определение мощности электродвигателя или подбор профессионалам. Это существенно сэкономит Ваше время и позволит избежать досадных ошибок в эксплуатации оборудования. Сервисный центр «Слобожанского завода» — профессиональный подбор двигателя, дефектовка, капитальный и текущий ремонт и перемотка электродвигателей любых типов и любой мощности. Доверяйте профессионалам.

Как определить мощность и частоту оборотов электродвигателя

Возникла необходимость узнать мощность или частоту оборотов вала и другие параметры электродвигателя, но после внимательного осмотра на его корпусе не нашлось таблички (шылдика) с его наименованием и техническими параметрами. Придется определять самому, для этого есть несколько способов и мы их рассмотрим ниже.

Мощность электродвигателя представляет из себя скорость преобразования электрической энергии, ее принято определять в ваттах.

Чтоб осознать, как это работает, нам понадобится 2 величины: сила тока и напряжение. Сила тока — численность тока, которое проходит через поперечное сечение за некий отрезок времени, ее принято определять в амперах. Напряжение — значение, равная работе по перемещению заряда меж 2-мя точками цепи, ее принято определять в вольтах.

Для расчета мощности используется формула N = A/t, где:

N — мощность;

А — работа;

t — время.

Часто электродвигатель поступает с завода с уже указанными техническими параметрами. Но заявленная мощность не всегда соответствует фактической, а скорее всего она может значить лишь максимальную мощность электропотока.

Так что если на вашем электроинструменте указана, например, мощность в 500 ват, это совсем не значит что инструмент будит потреблять точно 500 ват.

Электродвигатели производят стандартной дискретной мощности, линейки типа 1.5,  2.2,  4 кВт.

Опытный электрик может легко отличить 1.5 от 2.2 кВт всего лишь взглянув на его габариты. Помимо этого он сможет определить количество оборотов двигателя по размеру статора, количеству пар полюсов и диаметра вала.

Еще более опытным в этом деле окажется обмотчик, специалист который занимается перемоткой электродвигателей со 100%-ой уверенностью определит технические параметры вашего электродвигателя.

Если табличка с характеристиками двигателя потеряна для подсчета мощности двигателя нужно измерить силу тока на обмотках ротора и с помощью стандартной формулы найти потребляемую мощность электродвигателя. 

Основные способы определения мощности двигателя

Определение мощности по току. Для этого подключаем двигатель в сеть и контролируем напряжение. Затем поочередно, в цепь каждой из обмоток статора включаем амперметр и замеряем потребляемый ток. После того как мы нашли суму потребляемых токов, полученное число необходимо умножить на фиксированное напряжение в результате получим число определяющее мощность электродвигателя в ваттах.

Определяем мощность по габаритам. Нужно измерить диаметр сердечника (с внутренней стороны) и его длину.

Дальше если знаем частоту сети нужно узнать синхронную частоту вращения вала.

Умножаем синхронную частоту вращения вала на диаметр сердечника (в сантиметрах) полученную цифру умножаем на 3.14 затем разделяем на частоту сети умноженную на 120. Полученное значение мощности будит в киловаттах.

Замер по счетчику. Способ считается самым простым. Для этого, для чистоты эксперимента, отключаем все нагрузки в доме. Дальше необходимо включить двигатель на определенное время (например 10 минут) На щетчике будит видно разницу в киловаттах по ней уже легко можно высчитать сколько киловаттах потребляет двигатель. Удобней всего будит воспользоваться портативным электросчетчиком который показывает потребление в киловаттах (ваттах) в режиме реального времени.

Для определения реального показателя мощности, которую выдает двигатель, необходимо найти скорость валового вращения, измеряемую в числе оборотов за секунду, тяговое усилие двигателя.

Частота вращения умножается последовательно на 6,28, показатель силы и радиус вала, который можно вычислить при помощи штангенциркуля. Найденное значение мощности выражается в ваттах.

Определяем рабочее количество оборотов двигателя.

Самый быстрый способ — посчитать количество катушек (катушечных групп)

Определяем мощность по расчетным таблицам. С помощью штангенциркуля замеряем диаметр вала, длину мотора (без выступающего вала) и расстояние до оси.Замеряем вылет вала и его выступающую часть, диаметр фланца если он есть, а также расстояние крепежных отверстий.

По этим данным с помощью сводной таблицы можно легко определить мощность двигателя и другие характеристики

1,1 КВТ

Обороты в минуту 3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин
Габариты h, мм 71 80 80
Диаметр вала d1, мм 19 22 22
Крепление лап по ширине b10, мм 112 125 125
Крепление лап по длине L10, мм 90 100 100
Крепление фланца по центрам отверстий d20, мм 165 165 165
Замок фланца d25, мм 130 130 130

1,5 КВТ

Обороты в минуту 3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин
Габариты h, мм 80 80 90
Диаметр вала d1, мм 22 22 24
Крепление лап по ширине b10, мм 125 125 140
Крепление лап по длине L10, мм 100 100 125
Крепление фланца по центрам отверстий d20, мм 165 165 215
Замок фланца d25, мм 130 130 180

2,2 КВТ

Обороты в минуту 3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин
Габариты h, мм 80 90 100
Диаметр вала d1, мм 22 24 28
Крепление лап по ширине b10, мм 125 140 160
Крепление лап по длине L10, мм 100 125 140
Крепление фланца по центрам отверстий d20, мм 165 215 215
Замок фланца d25, мм 130 180 180

4 КВТ

Обороты в минуту 3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин
Габариты h, мм 100 100 112
Диаметр вала d1, мм 28 28 32
Крепление лап по ширине b10, мм 160 160 190
Крепление лап по длине L10, мм 112 140 140
Крепление фланца по центрам отверстий d20, мм 215 215 265
Замок фланца d25, мм 180 180 230

Как определить мощность электродвигателя?



Какими способами можно определить мощность электродвигателя?



Электрический двигатель представляет собой электрическую машину, роль которой заключается в преобразовании электрической энергии в энергию механическую.



Нередко случаются ситуации, когда технический паспорт электродвигателя теряется, а маркировка на корпусе стирается в силу времени. В таком случае определить мощность электродвигателя становится сложно. Но существует несколько способов, которые помогут Вам справиться с подобной проблемой.


Определить мощность электродвигателя можно следующими способами:

  • используя практические измерения;
  • таблицы;
  • исходя из количества оборотов в минуту;
  • по габаритам;
  • на основе мощности, которая выдается двигателем.


Практическое определение мощности электродвигателя



Наиболее простым и доступным каждому способом определить мощность электродвигателя является снятие показаний счетчика электрической энергии.



Изначально необходимо отключить все бытовые электроприборы, выключить свет во всем помещении. Важно помнить, что работа даже небольшой маломощной лампочки может сильно исказить показания.



Обратите внимание на то, чтобы счетчик оставался неподвижным, а индикатор не мигал (все зависит от модели электрического счетчика).



В случае со счетчиком марки «Меркурий» процесс существенно облегчается, поскольку данная модель устройства отображает нагрузку в киловаттах (кВт). Следовательно, будет достаточно просто включить электродвигатель на всю мощность и посмотреть показания на счетчике.



В ситуации с индукционным счетчиком определить мощность электродвигателя будет несколько сложнее, поскольку учет ведется в киловаттах в час (кВт/ч). Сначала требуется записать показания счетчика до того, как включите мотор. После включения двигатель должен поработать в течение 10 минут. Для отслеживания времени пользуйтесь секундомером, точность периода работы очень важна. По прошествии 10 минут снимите новые показания счетчиков и способом вычитания выявите разницу. Разницу умножьте на 6. Итоговый результат будет обозначать мощность электродвигателя в киловаттах (кВт).



Определить мощность электродвигателя небольшой силы еще сложнее. Для этого нужно узнать количество оборотов (импульсов), равных 1 кВт/ч. Данную информацию Вы отыщите на счетчике. Возьмем для примера 1600 оборотов (в некоторых моделях вспышек индикатора). Итак, если при функционирующем электродвигателе электросчетчик совершает 20 об/мин, данную цифру нужно умножить на 60, т.е. количество минут в часе. В итоге получаем 1200 об/мин. После имеющиеся 1600 оборотов в минуту делим на 1200, получаем 1,3, что и являет собой мощность электродвигателя.


Определение мощности электродвигателя по таблицам



Сегодня люди за помощью все чаще обращаются к интернету, ведь там можно найти абсолютно любую информацию. Также при помощи глобальной сети Вы можете определить мощность электродвигателя по диаметру вала.



Для использования данного метода вычисления достаточно в интернете отыскать технические таблицы для распознавания типа мотора и его мощности, а также снять необходимые параметры (диаметр вала и частота его вращения, крепежные габариты, при фланцевом двигателе – диаметр фланца, расстояние до центра вала и расстояние до оси, длина мотора без выпирающего элемента вала).



Важно при таком способе быть терпеливым и внимательным, чтобы точно измерить все показатели и получить точный результат.


Как определить мощность электродвигателя по числу оборотов за одну минуту?



Применение данного способа для определения мощности электродвигателя требует визуального определения числа обмоток статора. Также необходимо применение специальных измерительных приборов, таких как тестер или миллиамперметр. для распознавания количества полюсов, чтобы избежать разбора мотора.



Измерительный прибор подключается к одной из обмоток. Вал при этом нужно вращать равномерно и постепенно. Отклонение стрелки и будет показывать количество полюсов. Важно учитывать тот факт, что частота вращения вала при таком способе определения мощности будет немного ниже полученного результата.


Определение мощности электродвигателя на основе его габаритов



Данный способ используется в основном для определения мощности трехфазных электродвигателей.


Для расчета мощности по габаритам необходимо знать:

  • диаметр сердечника (см) – D. Измерение происходит во внутренней части статора. При этом необходимо знать длину сердечника, учитывая вентиляционные отверстия;
  • показатель частоты валового вращения – n;
  • частота сети – f.



Используя данные значения, вычисляется полюсное деление. Для этого показатель диаметра (D) умножается на частоту валового вращения (n) и на число Пи. Итоговую цифру обозначим условно А.



Показатель частоты сети f умножается на 120, получаем (условно) В.



Получив значения А и В, осуществляем их деление, а именно: число А делим на число В. В итоге получаем необходимый нам показатель мощности электродвигателя.



На самом деле все не так уж сложно, достаточно вспомнить уроки математики в школе.


Способ определения по показателю мощности, что выдает электродвигатель



В данном случае необходимо снова обратиться к знаниям школьной математики, а также использовать калькулятор для точного вычисления.



Сначала узнайте количество оборотов вала в секунду (А), тяговое усилие мотора (В) и радиус вала (С). Подставьте значения в следующую формулу: Аx6,28xBxC. Результат и есть мощность электродвигателя.



Зная мощность электродвигателя, Вы без труда сможете выбрать необходимое сопутствующее оборудование (тепловые реле и автоматические выключатели). Также, знание данного показателя поможет Вам легко и быстро узнать пропускную способность и норму сечения кабельно-проводниковой продукции для подсоединения двигателя к сети. Самое главное – Вы сможете использовать электродвигатель без вероятности перегрузок.



Как видите, определить мощность электродвигателя без бирки можно и при чем довольно просто. Способов достаточное количество. Вам остается лишь выбрать наиболее удобный и правдивый на ваш взгляд и воспользоваться им.

✔ Как узнать мощность электродвигателя?

Чаще всего мощность двигателя обозначена в техническом паспорте к устройству и продублирована на корпусе, где есть специальная наклейка или планка с основными техническими параметрами.

Однако нередко случается, что данные на корпусе являются не читаемыми, а технический паспорт давно утерян.

Как же в таком случае выяснить параметры мощности электромотора?

 

Определение по счетчику:

При отсутствии маркировки на корпусе электромотора можно вычислить его мощность несколькими способами. Самым простым методом является вычисление по счетчику электричества: потребуется отсоединить от этого прибора все прочие устройства, подключить электродвигатель и запустить его под нагрузкой на 5-7 минут. Большинство современных счетчиков выдает показатель нагрузки в киловаттах, и полученный показатель и будет исковым результатом.

 

Вычисление по таблицам:

Другим способом определения мощности мотора является расчет по данным из таблиц. Для этого понадобится измерить диаметр вала, длину мотора без учета выступающей части вала, а также расстояние до оси. По этим параметрам можно выяснить, к какой серии относится данный мотор, и найти его технические характеристики, в том числе мощность. В сети можно отыскать технические таблицы по двигателям постоянного и переменного тока, где по найденному значению легко отыскать тип устройства и его мощность.

 

Вычисление по габаритам:

По данному способу необходимо провести следующие действия:

  • Измерить диаметр сердечника в статоре по внутренней части, а также длину с учетом отверстий вентиляции. Значение выражается в сантиметрах.
  • Вычислить частоту сети, к которой подключен электродвигатель, и синхронную частоту валового вращения.
  • Узнать показатель полюсного деления: для этой цели диаметр сердечника умножается на синхронную частоту вращения вала, а найденное значение умножается на 3,14 и делится на частоту сети, умноженное на 120.
  •  

  •  
  •  
  •  
  •  

Формула вычисления постоянного полюсного значения:

  • Найти число полюсов, перемножив частоту тока на 60 и разделив на частоту валового вращения.
  • Найденное число умножить на 2, после чего обратиться к таблице по определению зависимости константы от числа полюсов и выявить соответствующий показатель.
  • Найденную постоянную величину умножают на квадрат от диаметра сердечника, длину и частоту вращения вала, после чего результат умножается по нижеприведенной формуле:
  •  

  •  
  •  
  •  
  •  

Найденное значение выражается в кВт.

 

Вычисление мощности, выдаваемой электродвигателем.

Для вычисления реального показателя мощности, с которой работает электродвигатель, необходимо найти скорость валового вращения, выражаемую в числе оборотов за секунду, тяговое усилие мотора. Частота вращения умножается последовательно на 6,28, показатель силы и радиус вала, который можно вычислить при помощи штангенциркуля. Найденное значение мощности выражается в ваттах.

 

Определяем потребляемый ток:

Для тех, кому надо знать не только мощность, но и объем потребляемого тока, также есть несколько способов получения таких данных. Для каждого из них важным критерием в процессе определения является количество фаз.

Если у вас однофазная сеть, разделите показатель мощности на значение напряжения.

Если двигатель 3-фазный, схема подсчета еще проще: удвойте значение мощности — это и будет показатель в Амперах.

Как вы убедились, узнать мощность двигателя и потребляемый ток, даже если эти данные утеряны, достаточно просто. Выбирайте самый простой для вас способ решения проблемы и пусть ваша техника всегда работает исправно и имеет высокий КПД!

Определение мощности электродвигателя без бирки

Электрический двигатель — это электромеханический преобразователь, в каковом электричество превращается в энергию механики, конечным эффектом чего и есть выделение теплоты. Электродвижок необходим для работы всех электромашин. Чтобы выбрать такой двигатель нужно учитывать все параметры прибора и его характеристику, так как эти показатели необходимы, для определения назначения двигателя и нагрузки на него через сеть. Это полностью обуславливает долговечность и качество дела электромашины.

Содержание

Блок: 1/14 | Кол-во символов: 505
Источник: https://les74.ru/approximate-power-of-the-electric-motor-in-size-how-to-determine-the-main-parameters-of-the-electric-motor.html

Составляющие электромашины

Основой для электрической машины является правило электроиндукции с магнитной индукцией. Такой прибор включает в себя статор или как его называют константной частью (характерно для асинхронных, синхронных машин изменяющегося тока) или индуктора (для приборов константного тока) и ротора, его называют активной или движущейся частью (для асинхронных и синхронных машин изменяющегося тока) или якоря (приборов константного тока). В роли константной части для машин тока с малой мощью активно применяются магниты (неизменного состояния).

Блок: 2/14 | Кол-во символов: 563
Источник: https://les74.ru/approximate-power-of-the-electric-motor-in-size-how-to-determine-the-main-parameters-of-the-electric-motor.html

Мощность электродвигателя

Электрическая мощность – это физическая величина, которая характеризуется скоростью преобразования ну или передачи электрической энергии. Чтобы облегчить понимание движение тока электрики представляют, как передвижение жидкости по трубе, а напряжение – с разницей положения ярусов этой жидкости. Электричество, так же, осуществляя работу, передвигается от высокой возможности к низкой, как и жидкость. Значит мощь электрики это количество работы, некая совершается за 1 секунду, или быстрота выполнения самой работы. Сумма тока электрики, которая прокладывается сквозь поперечный разрез цепи на протяжении одной секунды, это и есть сила тока в самой цепи.

Отсюда вытекает, что мощность электрическая равна в пропорции напряжению и силе тока в цепи. Для определения мощи тока принята единица – ватт, сокращенно — Вт.
Для физических подсчетов принято было применять стандартную формулу N=A/t, где N – мощность, A – работа, t – время.
Существует много вариантов данной формулы с разными буквенными обозначениями.

Блок: 3/14 | Кол-во символов: 1041
Источник: https://les74.ru/approximate-power-of-the-electric-motor-in-size-how-to-determine-the-main-parameters-of-the-electric-motor.html

Проверить мощность по габаритам и крепежным размерам

Таблица подбора мощности двигателя по крепежным отверстиям на лапах (L10 и B10):

Р, кВт

3000 об.

1500 об.

1000 об.

750 об.

L10, мм

B10, мм

L10, мм

B10, мм

L10, мм

B10, мм

L10, мм

B10, мм

1,5

100

125

100

125

125

140

140

160

2,2

125

140

140

160

190

125

140

112

160

190

112

160

140

216

5,5

140

190

216

178

7,5

190

216

178

254

178

216

178

254

210

254

254

210

241

279

18,5

210

210

241

279

267

318

203

279

203

279

267

318

310

241

241

310

311

356

267

318

267

318

311

356

406

310

310

406

349

311

406

311

406

368

457

419

457

349

349

419

406

508

110

368

457

368

457

406

508

547

132

419

419

457

610

355

160

406

508

406

508

610

355

200

457

457

560

610

250

610

355

610

355

560

610

315

630/800

686/630

Для фланцевых электродвигателей

Таблица для подбора мощности электродвигателя по диаметру фланца (D20) и диаметру крепежных отверстий фланца (D22)

Мощность электродвигателя P, кВт

3000 об.

1500 об.

1000 об.

750 об.

D20, мм

D22, мм

D20, мм

D22, мм

D20, мм

D22, мм

D20, мм

D22, мм

1,5

165

165

215

215

2,2

215

265

215

365

265

300

5,5

265

300

7,5

265

300

300

350

18,5

350

400

350

350

400

500

400

400

500

400

500

500

550

500

550

500

110

550

550

132

550

680

160

550

680

200

550

740

250

680

680

740

315

680

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 4533
Источник: https://slemz.com.ua/news/kak-opredelit-moshchnost-elektrodvigatelya

Как определить мощность?

Существует несколько способов определения мощности электродвигателя: диаметру вала, по габариту и длине, по току и сопротивлению, замеру счетчиком электроэнергии.

По габаритным размерам

Какие размеры необходимо замерить:

  • Длина, ширина, высота корпуса
  • Расстояние от центра вала до пола
  • Длина и диаметр вала
  • Крепежные размеры по лапам (фланцу)

По диаметру вала

Определение мощности электродвигателя по диаметру вала — частый запрос для поисковых систем. Но для точного определения этого параметра недостаточно – два двигателя в одном габарите, с одинаковыми валами и частотой вращения могут иметь различную мощность.

Таблица с привязкой диаметров валов к мощности и оборотам для двигателей АИР и 4АМ.

Мощность
электродвигателя Р, кВт
Диаметр вала, мм Переход к модели
3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин 750 об/мин
0,18 11 11 14 АИР56А2, АИР56В4, АИР63А6
0,25 14 19 АИР56В2, АИР63А4, АИР63В6, АИР71В8
0,37 14 19 22 АИР63А2, АИР63В4, АИР71А6, АИР80А8
0,55 19 АИР63В2, АИР71А4, АИР71В6, АИР80В8
0,75 19 22 24 АИР71А2, АИР71В4, АИР80А6, АИР90LA8
1,1 22 АИР71В2, АИР80А4, АИР80В6, АИР90LB8
1,5 22 24 28 АИР80А2, АИР80В4, АИР90L6, АИР100L8
2,2 24 28 32 АИР80В2, АИР90L4, АИР100L6, АИР112МА8
3 24 32 АИР90L2, АИР100S4, АИР112МА6, АИР112МВ8
4 28 28 38 АИР100S2, АИР100L4, АИР112МВ6, АИР132S8
5,5 32 38 АИР100L2, АИР112М4, АИР132S6, АИР132М8
7,5 32 38 48 АИР112M2, АИР132S4, АИР132М6, АИР160S8
11 38 48 АИР132M2, АИР132М4, АИР160S6, АИР160М8
15 42 48 55 АИР160S2, АИР160S4, АИР160М6, АИР180М8
18,5 55 60 АИР160M2, АИР160M4, АИР180М6, АИР200М8
22 48 55 60 АИР180S2, АИР180S4, АИР200М6, АИР200L8
30 65 АИР180M2, АИР180M4, АИР200L6, АИР225М8
37 55 60 65 75 АИР200M2, АИР200M4, АИР225М6, АИР250S8
45 75 75 АИР200L2, АИР200L4, АИР250S6, АИР250M8
55 65 80 АИР225M2, АИР225M4, АИР250M6, АИР280S8
75 65 75 80 АИР250S2, АИР250S4, АИР280S6, АИР280M8
90 90 АИР250М2, АИР250M4, АИР280M6, АИР315S8
110 70 80 90 АИР280S2, АИР280S4, АИР315S6, АИР315M8
132 100 АИР280M2, АИР280M4, АИР315M6, АИР355S8
160 75 90 100 АИР315S2, АИР315S4, АИР355S6
200 АИР315M2, АИР315M4, АИР355M6
250 85 100 АИР355S2, АИР355S4
315 АИР355M2, АИР355M4

По показанию счетчика

Как правило измерение счетчика отображаются в киловаттах (далее кВт). Для точности измерения стоит отключить все электроприборы или воспользоваться портативным счетчиком. Мощность электродвигателя 2,2 кВт, подразумевает что он потребляет 2,2 кВт электроэнергии в час.

Для измерения мощности по показанию счетчика нужно:

  1. Подключить мотор и дать ему поработать в течении 6 минут.
  2. Замеры счетчика умножить на 10 – получаем точную мощность электромотора.

Расчет мощности по току

Для начала нужно подключить двигатель к сети и замерить показатели напряжения. Замеряем потребляемый ток на каждой из обмоток фаз с помощью амперметра или мультиметра. Далее, находим сумму токов трех фаз и умножаем на ранее замеренные показатели напряжения, наглядно в формуле расчета мощности электродвигателя по току.

  • P – мощность электродвигателя;
  • U – напряжение;
  • Ia – ток 1 фазы;
  • Ib – 2 фазы;
  • Ic – 3 фазы.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 2892
Источник: https://xn--80aqy.com.ua/poleznoe/kak-uznat-moshhnost-i-oboroty-dvigatelya/

Если не получилось узнать мощность и обороты

Если не получилось узнать мощность и обороты электродвигатели или вы не уверены в измерениях – обращайтесь к специалистам «Систем Качества». Наши специалисты помогут подобрать нужный мотор или провести ремонт сломанного электродвигателя АИР.

Если техническая документация к двигателю утеряна, а надписи на корпусе стерлись или не читаемы, возникает вопрос: как определить мощность электродвигателя без бирки? Существуют несколько методов, о которых мы вам расскажем, и вам останется выбрать из них наиболее удобный в вашем случае.

Блок: 5/11 | Кол-во символов: 576
Источник: https://moreremonta.info/strojka/kak-uznat-moshhnost-jelektrodvigatelja-esli-net/

Расчет по току

Электродвигатель подключается к сети и измеряется напряжение. С помощью амперметра поочередно замеряем ток в цепи каждой из обмоток статора. Сумму потребляемых токов умножаем на фиксированное напряжение. Полученное число – мощность электродвигателя в ваттах.

Как проверить мощность электродвигателя по току холостого хода

Проверить мощность по току холостого хода можно с помощью таблицы.

Р двигателя, кВт

Ток холостого хода (% от номинального)

Обороты двигателя, об/мин

600

750

1000

1500

3000

0,75-1,5

1,5-5,5

5,5-11

15-22,5

22,5-55

55-110

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 913
Источник: https://slemz.com.ua/news/kak-opredelit-moshchnost-elektrodvigatelya

Определение количества оборотов в минуту

Частота вращения асинхронного двигателя, зависит от количества обмоток статора. Разобрав мотор можно визуально определить их число. Для определения числа оборотов используйте таблицу:

Определить число полюсов, не разбирая электромотор, можно с помощью миллиамперметра, или тестера с соответствующим режимом. Для этого подключаем измерительный прибор к одной из обмоток. Равномерно вращая вал, смотрим, сколько раз стрелка миллиамперметра отклонится. Это число, и есть количество полюсов двигателя.

При таком способе определения частоты вращения вала, надо учитывать, что реальная частота несколько ниже вычисленной. Например, не 3000, а 2940, или не 1500, а 1450.

Применение описанных выше методик, позволит подобрать электромотор, удовлетворяющий предъявляемым требованиям, но, все же, надо следить за сохранностью шильдиков и паспортов, чтобы не тратить время на расчеты и поиск информации.

  • При поступлении в ремонт электродвигателя с отсутствующей табличкой, приходиться определять мощность и обороты по статорной обмотке. В первую очередь нужно определить обороты электродвигателя. Самый простой способ для определения оборотов в однослойной обмотке это посчитать количество катушек (катушечных групп).
Количество катушек (катушечных групп) в обмотке шт. Частота вращения об/мин.
При частоте питающей сети f=50Гц.
Трёхфазные Однофазные
в рабочей обмотке
Односл. Двухсл.
6 6 2 3000
6 12 4 1500
9 18 6 1000
12 24 8 750
15 30 10 600
18 36 12 500
21 42 14 428
24 48 16 375
27 54 18 333
30 60 20 300
36 72 24 250
  • По таблице у однослойных обмоток на 3000 и 1500 об/мин. одинаковое количество катушек по 6, визуально отличить их можно по шагу. Если от одной стороны катушки к другой стороне провести линию, и линия будет проходить через центр статора, то это обмотка 3000 об/мин. рисунок №1. У электродвигателей на 1500 оборотов шаг меньше.
2p 2 4 6 8 10 12
об/ мин f=50Гц 3000 1500 1000 750 600 500
2p 14 16 18 20 22 24
об/ мин f=50Гц 428 375 333 300 272 250
2p 26 28 30 32 34 36
об/ мин f=50Гц 230 214 200 187,5 176,4 166,6
2p 38 40 42 44 46 48
об/ мин f=50Гц 157,8 150 142,8 136,3 130,4 125

Блок: 8/14 | Кол-во символов: 2344
Источник: https://les74.ru/approximate-power-of-the-electric-motor-in-size-how-to-determine-the-main-parameters-of-the-electric-motor.html

Определение мощности двигателя по диаметру вала и длине

Простейшие способы определения мощности и марки двигателя – габаритные размеры – вал или крепежные отверстия. В таблице указаны длины и диаметры валов (D1) и длина (L1) для каждой модели асинхронного промышленного трехфазного мотора. Перейти к подробным габаритным размерам электродвигателей АИР

Р, кВт 3000 об. мин 1500 об. мин 1000 об. мин 750 об. мин
D1, мм L1, мм D1, мм L1, мм >D1, мм L1, мм D1, мм L1, мм
1,5 22 50 22 50 24 50 28 60
2,2 24 28 60 32 80
3 24 32 80
4 28 60 28 60 38
5,5 32 80 38
7,5 32 80 38 48 110
11 38 48 110
15 42 110 48 110 55
18,5 55 60 140
22 48 55 60 >140
30 65
37 55 >60 140 65 75
45 75 75
55 65 80 170
75 65 140 75 80 170
90 90
110 70 80 170 90
132 100 210
160 75 90 100 210
200
250 85 170 100 210
315

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1228
Источник: https://slemz.com.ua/news/kak-opredelit-moshchnost-elektrodvigatelya

Параметры электродвигателя: таблица

Наименование параметра

Единица измерения

Примечание

Тип
Номинальная мощность Киловатт
Номинальный ток Ампер Для трехфазных электродвигателей зависит от типа соединения обмоток
Номинальное напряжение Вольт
Коэффициент мощности (КПД)
Коэффициент полезного действия (cos ϕ) %
Номинальная скорость вращения Обороты в минуту

Но иногда табличка отсутствует, либо прочесть ее невозможно. При эксплуатации двигатель неоднократно окрашивают, нередко – вместе с табличкой. Поэтому приходится определять его параметры методом измерений.

Блок: 10/14 | Кол-во символов: 590
Источник: https://les74.ru/approximate-power-of-the-electric-motor-in-size-how-to-determine-the-main-parameters-of-the-electric-motor.html

Для чего необходимо знать мощность двигателя

Из всех технических характеристик электродвигателя (КПД, номинальный рабочий ток, частота вращения и т.д.) самая значимая – мощность. Зная главные данные, вы сможете:

  • Подобрать подходящие по номиналам тепловое реле и автомат.
  • Определить пропускную способность и сечение электрических кабелей для подключения агрегата.
  • Эксплуатировать двигатель согласно его параметрам, не допуская перегрузок.

Мы описали, как замерить мощность электродвигателя разными способами. Используйте тот, который в вашем случае будет оптимальным. Применяя любой из методов, вы подберете агрегат, который будет лучшим образом отвечать вашим требованиям. Но самый эффективный вариант, экономящий ваше время и избавляющий вас от необходимости искать информацию и проводить замеры и расчеты – это сохранить технический паспорт в надежном месте и следить за тем, чтобы шильдик с данными не потерялся.

Блок: 11/11 | Кол-во символов: 915
Источник: https://moreremonta.info/strojka/kak-uznat-moshhnost-jelektrodvigatelja-esli-net/

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.

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.

Блок: 13/14 | Кол-во символов: 633
Источник: https://les74.ru/approximate-power-of-the-electric-motor-in-size-how-to-determine-the-main-parameters-of-the-electric-motor.html

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.

Блок: 14/14 | Кол-во символов: 422
Источник: https://les74.ru/approximate-power-of-the-electric-motor-in-size-how-to-determine-the-main-parameters-of-the-electric-motor.html

Кол-во блоков: 15 | Общее кол-во символов: 17155
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

  1. https://xn--80aqy.com.ua/poleznoe/kak-uznat-moshhnost-i-oboroty-dvigatelya/: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2892 (17%)
  2. https://les74.ru/approximate-power-of-the-electric-motor-in-size-how-to-determine-the-main-parameters-of-the-electric-motor.html: использовано 7 блоков из 14, кол-во символов 6098 (36%)
  3. https://moreremonta.info/strojka/kak-uznat-moshhnost-jelektrodvigatelja-esli-net/: использовано 2 блоков из 11, кол-во символов 1491 (9%)
  4. https://slemz.com.ua/news/kak-opredelit-moshchnost-elektrodvigatelya: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 6674 (39%)

Завод Инжиниринг | Соотношение крутящего момента и размера вала

Вы когда-нибудь задумывались, почему разные типы электродвигателей с одинаковой мощностью в лошадиных силах / киловаттах имеют разный диаметр вала или почему валы некоторых насосов намного меньше валов двигателей, которые их приводят в движение? А что насчет двигателей с полым валом? Элементарное понимание того, как определяются размеры вала, может быть полезно любому, кто работает с насосами, вентиляторами, лифтами или любым другим оборудованием с приводом от двигателя.

Чем больше, тем лучше — или, по крайней мере, раньше было

Отчасти из-за традиции валы электродвигателей часто больше, чем валы оборудования, которым они управляют. Инженеры были очень консервативны сто лет назад, когда электродвигатели впервые получили широкое распространение в промышленности, поэтому при их проектировании обычно допускалась значительная погрешность. Сегодняшние инженеры в этом отношении мало что изменили. Например, стандартные размеры рамы NEMA, которые были пересмотрены только один раз с 1950 года, по-прежнему определяют гораздо большие размеры вала, чем того требуют общепринятые принципы машиностроения.

Основы конструкции вала

Размер вала определяется крутящим моментом, а не мощностью. Но изменения мощности и скорости (об / мин) влияют на крутящий момент, как показывает следующее уравнение:

Крутящий момент (фунт-фут) = л.с. x 5,252 / об / мин

Соответственно, для увеличения мощности потребуется больше крутящего момента, как и для уменьшения частоты вращения. Например, для двигателя мощностью 100 л.с., рассчитанного на 900 об / мин, потребуется вдвое больше крутящего момента, чем для двигателя мощностью 100 л.с., рассчитанного на 1800 об / мин.Каждый вал должен быть рассчитан на предполагаемую крутящую нагрузку.

Для определения необходимого минимального размера вала для двигателей используются два основных подхода, оба из которых дают консервативные результаты. Один метод требует сделать вал достаточно большим (и, следовательно, достаточно прочным), чтобы выдерживать указанную нагрузку без поломки. Инженеры-механики определяют это как способность передавать требуемый крутящий момент без превышения максимально допустимого напряжения сдвига при кручении материала вала.На практике это обычно означает, что минимальный диаметр вала может выдерживать, по крайней мере, двукратный номинальный крутящий момент двигателя.

Другой способ спроектировать вал — это рассчитать минимальный диаметр, необходимый для контроля крутильного прогиба (скручивания) во время эксплуатации. Для инженеров это означает, что допустимый крутящий момент или крутящий момент является функцией допустимого напряжения сдвига при кручении (в фунтах на квадратный дюйм или кПа) и модуля упругости полярного сечения (функция площади поперечного сечения вала).

Руководство по машинному оборудованию предоставляет следующие уравнения для определения минимальных размеров вала с использованием обоих подходов к проектированию: сопротивления крутильному прогибу и передачи крутящего момента.Обе системы уравнений основаны на стандартных значениях для стали с допустимыми напряжениями 4000 фунтов на квадратный дюйм (2,86 кг / мм 2 ) для приводных валов и 6000 фунтов на квадратный дюйм (4,29 кг / мм 2 ) для трансмиссионных валов с шкивы (иногда называемые шкивами). Некоторые из уравнений также относятся к валам с шпонкой или без шпонки, что удобно для пользователей насосов, которым необходимо знать, как рассчитать валы с шпонкой и без шпонки.

Передача крутящего момента

Большинство валов двигателей имеют шпонку, что увеличивает напряжение сдвига, действующее на вал.Учитывая это, конструкции вала двигателя обычно используют не более 75% максимального рекомендованного напряжения для вала без шпонки. Это еще одна причина, по которой валы электродвигателей часто больше, чем валы насосов, которые они приводят.

>> Уравнения 3-5 и примеры 1-4 см. На следующих страницах.

Пример 1

Рассмотрим двигатель мощностью 200 л.с. (150 кВт), 1800 об / мин. Для применения с прямым соединением стандартный размер рамы составляет 445TS с диаметром вала (шпоночного) 2.375 дюймов (60 мм). Используя уравнение [1], минимальный размер вала будет:

Или, в метрических единицах:

Чтобы увидеть, какой запас прочности учитывается в приведенных выше уравнениях, замените номинальную мощность 200 л.с. на 400 л.с.

Поскольку расчетный диаметр вала двигателя мощностью 200 л.с. рассчитан на то, чтобы выдерживать удвоенный номинальный крутящий момент, диаметр вала 2,371 дюйма является абсолютным минимумом для номинальной мощности 400 л.с.

Устойчивость к скручиванию

Другой способ рассчитать минимальный размер вала двигателя — установить предел величины крутильного отклонения (скручивания), которое может произойти.Стойкость к скручивающим нагрузкам прямо пропорциональна размеру вала: чем больше диаметр, тем больше сопротивление скручиванию.

Практическое правило этого метода заключается в том, что вал должен быть достаточно большим, чтобы он не отклонялся более чем на 1 градус на длине, в 20 раз превышающей его диаметр. Чтобы рассчитать минимальный размер вала, соответствующий этой спецификации, используйте следующее уравнение:

Пример 2

Для двигателя 200 л.с. (150 кВт), 1800 об / мин из Примера 1, минимальный размер вала для ограничения крутильного прогиба будет:

Или, в метрических единицах:

Минимальные диаметры вала, рассчитанные с помощью методов передачи крутящего момента и крутильного отклонения, по существу одинаковы для примеров 1 и 2.Тем не менее, хороший подход — рассчитать размер в обоих направлениях, а затем использовать большее значение в качестве абсолютного минимума.

>> Конструкции полого вала, уравнение 5 и примеры 3-4 см. На следующей странице.

Конструкции с полым валом

Непосредственно связанные нагрузки оказывают скручивающее усилие (кручение) на вал, вызывая наибольшую деформацию вблизи поверхности или радиуса и очень небольшую — на внутренней части. Это делает конструкцию с полым валом практичной для вертикальных двигателей.Эти конструкции позволяют валу насоса проходить через полый вал двигателя, что упрощает процесс соединения валов насоса, которые должны поддерживать столб тяжелой воды, связанный с глубокой скважиной.

Расчет диаметра вала для вертикального двигателя с полым валом не такой простой. Две переменные — внешний и внутренний диаметры полого вала — не стандартизированы, что делает невозможным упрощение расчета с помощью соотношения. По этой причине легче продемонстрировать, достаточно ли конкретного полого вала для данной номинальной мощности.

Пример 3

Двигатель с полым валом мощностью 200 л.с. (150 кВт), 1800 об / мин имеет внешний диаметр вала 3 дюйма (76 мм) и внутренний диаметр 2 дюйма (51 мм). Чтобы определить, достаточно ли этого размера вала для передачи требуемого крутящего момента, решите следующее уравнение для P :

В этом примере мощность P должна быть больше 200 л.с., чтобы вал был достаточно большим, чтобы выдерживать крутящий момент двигателя.

Теоретически этот вал способен передавать 1700 л.с., так что этого более чем достаточно для 200 л.с.

Пример 4

Величина крутящего момента, который может передать полый вал, зависит от толщины стенки между его внутренним и внешним диаметром. Более тонкая стена не может выдержать такой же крутящий момент, как более толстая. 3-дюйм. вал в Примере 3 был способен передавать 1700 л.с. и имел стенку толщиной ½ дюйма: (3 дюйма — 2 дюйма) / 2 дюйма = ½ дюйма. вал передачи, если бы стена была только ¼ дюйма толщиной?

Эффект от более тонкой стены впечатляет.Вал с диаметром 0,25 дюйма. стена может выдерживать менее 20% крутящего момента вала со стенкой ½ дюйма.

Подведение итогов

Инженеры

обычно проектируют с учетом достаточного запаса прочности, и, в частности, старое оборудование было сконструировано чрезмерно даже по сегодняшним стандартам. Конечно, это одна из причин, по которой многие из нас ценят старую технику. Это было достаточно сложно, чтобы противостоять человеческим ошибкам, таким как неправильная центровка.

В любом случае имейте в виду, что добавление шпоночной канавки к существующему валу ослабляет вал.Точно так же увеличение диаметра отверстия полого вала снижает допустимый крутящий момент. Рассматривайте модификацию вала только при наличии хорошей инженерной поддержки. Даже в этом случае помните, что чем серьезнее последствия отказа, тем более значительным должен быть коэффициент безопасности. В конце концов, кто хочет использовать лифт, который был спроектирован и построен без учета запаса прочности?

Чак Юнг (Chuck Yung) — старший специалист по технической поддержке Ассоциации обслуживания электроаппаратуры (EASA).

Учебное пособие по электродвигателям постоянного тока

— Расчеты электродвигателей постоянного тока без сердечника с щетками

Расчет двигателей для бесщеточных двигателей постоянного тока без сердечника

При выборе бесщеточного двигателя постоянного тока без сердечника для приложения или при разработке прототипа с приводом необходимо учитывать несколько основных принципов физики двигателя, которые необходимо учитывать для создания безопасной, хорошо функционирующей и достаточно мощной прецизионной приводной системы.В этом документе мы предоставили некоторые важные методы, формулы и детали расчетов для определения выходной мощности двигателя без сердечника, кривую скорость-крутящий момент двигателя, графики тока и эффективности, а также теоретические расчеты в холодном состоянии, которые оценивают характеристики двигателя.

Двигатели постоянного тока

являются преобразователями, поскольку они преобразуют электрическую энергию ( P в ) в механическую энергию ( P из ). Частное обоих членов соответствует КПД двигателя.Потери на трение и потери в меди приводят к общей потере мощности ( P потери ) в Джоулях / сек (потери в железе в двигателях постоянного тока без сердечника пренебрежимо малы). Есть дополнительные потери из-за нагрева, но мы обсудим их ниже:

В физике мощность определяется как скорость выполнения работы. Стандартная метрическая единица измерения мощности — «ватт» Вт. Как рассчитывается мощность? Для линейного движения мощность — это произведение силы и расстояния в единицу времени P = F · (d / t) .Поскольку скорость — это расстояние во времени, уравнение принимает вид P = F · s . В случае вращательного движения аналогичный расчет мощности представляет собой произведение крутящего момента и углового расстояния в единицу времени или просто произведение крутящего момента и угловой скорости.

Где:

P = Мощность в Вт
M = Крутящий момент в Нм
F = Сила в Н
d = Расстояние в м
t = Время в с
ω рад = Угловая скорость в рад / с

Символ, используемый для крутящего момента, обычно представляет собой строчную греческую букву «τ» (тау) или иногда просто букву «T» .Однако, когда он называется «Момент силы», его обычно обозначают буквой «М» .

В европейской номенклатуре

часто используется строчная буква « n » для обозначения скорости вокруг оси. Обычно « n » выражается в единицах оборотов в минуту или об / мин.

При расчете механической мощности важно учитывать единицы измерения. При вычислении мощности, если « n » (скорость) находится в мин. -1 , тогда вы должны преобразовать его в угловую скорость в единицах рад / с .Это достигается путем умножения скорости на коэффициент преобразования единиц 2π / 60 . Кроме того, если « M » (крутящий момент) находится в мНм , то мы должны умножить его на 10 -3 (разделить на 1 000), чтобы преобразовать единицы в Нм для целей расчета.

Где:

n = Скорость, мин -1
M = Крутящий момент в мНм

Предположим, что необходимо определить мощность, которую конкретный двигатель 2668W024CR должен выдавать при холодной работе с крутящим моментом 68 мНм при скорости 7 370 мин. -1 .Произведение крутящего момента, скорости и соответствующего коэффициента преобразования показано ниже.

Расчет начальной требуемой мощности часто используется в качестве предварительного шага при выборе двигателя или мотор-редуктора. Если механическая выходная мощность, необходимая для данного приложения, известна, то можно изучить максимальную или продолжительную номинальную мощность для различных двигателей, чтобы определить, какие двигатели являются возможными кандидатами для использования в данном приложении.

Ниже приведен метод определения параметров двигателя на примере двигателя постоянного тока без сердечника 2668W024CR.Сначала мы объясним более эмпирический подход, а затем проведем теоретический расчет.

Одним из широко используемых методов графического построения характеристик двигателя является использование кривых крутящий момент-скорость. Хотя использование кривых крутящий момент-скорость гораздо более распространено в технической литературе для более крупных машин постоянного тока, чем для небольших устройств без сердечника, этот метод применим в любом случае.

Обычно кривые крутящий момент-скорость генерируются путем построения графиков скорости двигателя, тока двигателя, механической выходной мощности и эффективности в зависимости от крутящего момента двигателя.Следующее обсуждение будет описывать построение набора кривых крутящего момента-скорости для типичного двигателя постоянного тока на основе серии измерений необработанных данных.

2668W024CR имеет номинальное напряжение 24 В. Если у вас есть несколько основных частей лабораторного оборудования, вы можете измерить кривые крутящий момент-скорость для бессердечникового двигателя постоянного тока серии 2668 CR в заданной рабочей точке.

Шаг 1. Измерьте основные параметры

Многие параметры можно получить напрямую с помощью контроллера движения, такого как один из контроллеров движения FAULHABER MC3.Большинство производителей контроллеров предлагают программное обеспечение, такое как FAULHABER Motion Manager, которое включает функцию записи трассировки, которая отображает напряжение, ток, положение, скорость и т. Д. Они также могут предоставить точный снимок работы двигателя с мельчайшими подробностями. Например, семейство контроллеров движения MC3 (MC 5004, MC 5005 и MC 5010) может измерять множество параметров движения. Это, вероятно, самый быстрый метод получения данных для построения кривой крутящего момента — скорости, но это не единственный метод.

Если контроллер с функцией записи трассировки недоступен, мы также можем использовать некоторое базовое лабораторное оборудование для определения характеристик двигателя в условиях остановки, номинальной нагрузки и холостого хода. Используя источник питания, установленный на 24 В, запустите 2668W024CR без нагрузки и измерьте скорость вращения с помощью бесконтактного тахометра (например, стробоскопа). Кроме того, измерьте ток двигателя в этом состоянии без нагрузки. Токовый пробник идеально подходит для этого измерения, поскольку он не добавляет сопротивления последовательно с работающим двигателем.Используя регулируемую крутящую нагрузку, такую ​​как тормоз для мелких частиц или регулируемый гистерезисный динамометр, нагрузка может быть связана с валом двигателя.

Теперь увеличьте крутящий момент двигателя точно до точки.
где происходит срыв. При остановке измерьте крутящий момент от
тормоз и ток двигателя. Ради этого
обсуждение, предположим, что муфта не добавляет нагрузки на
двигатель и что нагрузка от тормоза не
включают неизвестные фрикционные компоненты. Это также полезно
в этот момент, чтобы измерить оконечное сопротивление
мотор.Измерьте сопротивление, соприкоснувшись с двигателем.
клеммы с омметром. Затем раскрутите вал двигателя.
и сделайте еще одно измерение. Измерения
должны быть очень близки по стоимости. Продолжайте вращать вал
и сделайте не менее трех измерений. Это обеспечит
что измерения не проводились в точке
минимальный контакт на коммутаторе.

Теперь мы измерили:

n 0 = Скорость холостого хода
I 0 = Ток холостого хода
M H = Момент остановки
R = Терминальное сопротивление

Шаг 2: Постройте график зависимости тока отКрутящий момент и скорость в зависимости от крутящего момента

Вы можете подготовить график с крутящим моментом двигателя по абсциссе (горизонтальная ось), скоростью по левой ординате (вертикальная ось) и током по правой ординате. Масштабируйте оси на основе измерений, которые вы сделали на первом шаге. Проведите прямую линию от левого начала графика (нулевой крутящий момент и нулевой ток) до тока останова на правой ординате (крутящий момент при останове и ток останова). Эта линия представляет собой график зависимости тока двигателя от крутящего момента двигателя.Наклон этой линии представляет собой постоянную тока k I , которая является константой пропорциональности для отношения между током двигателя и крутящим моментом двигателя (в единицах тока на единицу крутящего момента или А / мНм). Обратной величине этого наклона является постоянная крутящего момента k M (в единицах крутящего момента на единицу тока или мНм / А).

Где:
k I = постоянная тока
k M = постоянная момента

В целях данного обсуждения предполагается, что двигатель не имеет внутреннего трения.На практике момент трения двигателя M R определяется умножением постоянной крутящего момента k M двигателя на измеренный ток холостого хода I 0 . Линия зависимости крутящего момента от скорости и линия зависимости крутящего момента от тока затем начинается не с левой вертикальной оси, а со смещением по горизонтальной оси, равным расчетному моменту трения.

Где:
M R = Момент трения

Шаг 3: Постройте сюжет Power vs.Крутящий момент и эффективность в зависимости от крутящего момента

В большинстве случаев можно добавить две дополнительные вертикальные оси для построения графика зависимости мощности и КПД от крутящего момента. Вторая вертикальная ось обычно используется для эффективности, а третья вертикальная ось может использоваться для мощности. Для упрощения этого обсуждения КПД в зависимости от крутящего момента и мощность в зависимости от крутящего момента будут нанесены на тот же график, что и графики зависимости скорости от крутящего момента и тока от крутящего момента (пример показан ниже).

Составьте таблицу механической мощности двигателя в различных точках от момента холостого хода до момента остановки.Так как выходная механическая мощность — это просто произведение крутящего момента и скорости с поправочным коэффициентом для единиц (см. Раздел о вычислении начальных требований к мощности), мощность может быть рассчитана с использованием ранее построенной линии для зависимости скорости от крутящего момента.

Примерная таблица расчетов для двигателя 2668W024CR показана в таблице 1. Затем на график наносится каждая расчетная точка мощности. Результирующая функция представляет собой параболическую кривую, показанную ниже на Графике 1. Максимальная механическая мощность достигается примерно при половине крутящего момента сваливания.Скорость в этот момент составляет примерно половину скорости холостого хода.

Создайте таблицу в электронной таблице КПД двигателя в различных точках от скорости холостого хода до крутящего момента при остановке. Приведено напряжение, приложенное к двигателю, и нанесен график силы тока при различных уровнях крутящего момента. Произведение тока двигателя и приложенного напряжения является мощностью, потребляемой двигателем. В каждой точке, выбранной для расчета, КПД двигателя η представляет собой выходную механическую мощность, деленную на потребляемую электрическую мощность.Опять же, примерная таблица для двигателя 2668W024CR показана в Таблице 1, а примерная кривая — на Графике 1. Максимальный КПД достигается примерно при 10% крутящего момента двигателя при остановке.

Определения сюжета

  • Синий = скорость в зависимости от крутящего момента ( n против M )
  • Красный = ток в зависимости от крутящего момента ( I против M )
  • Зеленый = эффективность в зависимости от крутящего момента ( η против M )
  • Коричневый = мощность в зависимости от крутящего момента ( P vs. M )

Характеристики двигателя

Примечание. Пунктирные линии представляют значения, которые могут быть получены для холодного двигателя (без повышения температуры), однако сплошные линии учитывают влияние магнита и
змеевик подогрева на теплом моторе (об этом позже). Обратите внимание, как все четыре сплошных графика изменяются в результате увеличения сопротивления медных обмоток и ослабления.
выходной крутящий момент из-за нагрева. Таким образом, ваши результаты могут немного отличаться в зависимости от того, холодный или теплый ваш двигатель, когда вы строите графики.

Теоретический расчет параметров двигателя

Еще одним полезным параметром при выборе двигателя является постоянная двигателя. Правильное использование этой добротности существенно сократит итерационный процесс выбора двигателя постоянного тока. Он просто измеряет внутреннюю способность преобразователя преобразовывать электрическую мощность в механическую.

Максимальный КПД достигается примерно при 10% крутящего момента двигателя. Знаменатель называется потерей резистивной мощности. С помощью некоторых алгебраических манипуляций уравнение можно упростить до:

Имейте в виду, что k m (постоянная двигателя) не следует путать с k M (постоянная крутящего момента).Обратите внимание, что индекс константы двигателя — это строчная буква « m », в то время как индекс постоянной крутящего момента использует заглавную букву « M ».

Для щеточного или бесщеточного двигателя постоянного тока относительно небольшого размера отношения, которые управляют поведением двигателя в различных обстоятельствах, могут быть выведены из законов физики и характеристик самих двигателей. Правило Кирхгофа по напряжению гласит: «Сумма возрастаний потенциала в контуре цепи должна равняться сумме уменьшений потенциала.При применении к двигателю постоянного тока, последовательно подключенному к источнику постоянного тока, правило Кирхгофа может быть выражено следующим образом: «Номинальное напряжение питания от источника питания должно быть равно по величине сумме падений напряжения на сопротивлении обмоток. и обратная ЭДС, генерируемая двигателем ».

Где:

U = Электропитание в В
I = Ток в А
R = Терминальное сопротивление в Ом
U E = Обратная ЭДС в В

Обратная ЭДС, создаваемая двигателем, прямо пропорциональна угловой скорости двигателя.Константа пропорциональности — это постоянная обратной ЭДС двигателя.

Где:

ω = Угловая скорость двигателя
k E = Постоянная обратной ЭДС двигателя

Следовательно, путем подстановки:

Постоянная противо-ЭДС двигателя обычно указывается производителем двигателя в В / об / мин или мВ / об / мин. Чтобы получить значимое значение для обратной ЭДС, необходимо указать скорость двигателя в единицах, совместимых с указанной постоянной обратной ЭДС.

«Сумма возрастаний потенциала в контуре цепи должна равняться сумме уменьшений потенциала».
(Правило напряжения Кирхгофа)

Постоянная двигателя зависит от конструкции катушки, силы и направления магнитных линий в воздушном зазоре. Хотя можно показать, что три обычно указанные постоянные двигателя (постоянная противо-ЭДС, постоянная крутящего момента и постоянная скорости) равны, если используются надлежащие единицы, расчет облегчается указанием трех констант в общепринятых единицах.

Крутящий момент, создаваемый ротором, прямо пропорционален току в обмотках якоря. Константа пропорциональности — это постоянная крутящего момента двигателя.

Где:

M m = крутящий момент, развиваемый на двигателе
k M = постоянная крутящего момента двигателя

Подставляя это соотношение для получения текущего ресурса:

Крутящий момент, развиваемый на роторе, равен моменту трения двигателя плюс момент нагрузки (из-за внешней механической нагрузки):

Где:

M R = момент трения двигателя
M L = момент нагрузки

Предполагая, что на клеммы двигателя подается постоянное напряжение, скорость двигателя будет прямо пропорциональна сумме момента трения и момента нагрузки.Константа пропорциональности — это наклон кривой крутящий момент-скорость. Моторные характеристики лучше, когда это значение меньше. Чем круче спад наклона, тем хуже производительность, которую можно ожидать от данного двигателя без сердечника. Это соотношение можно рассчитать по формуле:

Где:

Δn = Изменение скорости
ΔM = Изменение крутящего момента
M H = Тормозной момент
n 0 = Скорость холостого хода

Альтернативный подход к получению этого значение — найти скорость, n :

Используя исчисление, мы дифференцируем обе стороны относительно M , что дает:

Хотя здесь мы не показываем отрицательный знак,
это подразумевается
что результат приведет к уменьшению (отрицательному)
склон.

Пример расчета теоретического двигателя

Давайте немного углубимся в теоретические расчеты. Двигатель постоянного тока без сердечника 2668W024CR должен работать с напряжением 24 В на клеммах двигателя и крутящим моментом 68 мНм. Найдите результирующую константу двигателя, скорость двигателя, ток двигателя, КПД двигателя и выходную мощность. Из таблицы данных двигателя видно, что скорость холостого хода двигателя при 24 В составляет 7 800 мин -1 .Если крутящий момент не связан с валом двигателя, двигатель будет работать с этой скоростью.

Во-первых, давайте получим общее представление о характеристиках двигателя, вычислив постоянную двигателя k m . В этом случае мы получаем константу 28,48 мНм / кв.

Скорость двигателя под нагрузкой — это просто скорость холостого хода за вычетом снижения скорости из-за нагрузки. Константа пропорциональности для отношения между скоростью двигателя и крутящим моментом двигателя — это крутизна зависимости крутящего момента от крутящего момента.Кривая скорости, заданная делением скорости холостого хода двигателя на крутящий момент при останове. В этом примере мы вычислим снижение скорости (без учета температурных эффектов), вызванное нагрузкой крутящего момента 68 мНм, исключив единицы измерения мНм:

Теперь через замену:

В этом случае скорость двигателя под нагрузкой должна быть приблизительно:

Ток двигателя под нагрузкой складывается из тока холостого хода и тока, возникающего в результате нагрузки.

Константа пропорциональности, относящаяся к току и нагрузке крутящего момента, является постоянной крутящего момента ( k M ) . Это значение составляет 28,9 мНм / А. Взяв обратную величину, мы получаем постоянную тока k I , которая может помочь нам рассчитать ток при нагрузке. В этом случае нагрузка составляет 68 мНм, а ток, возникающий в результате этой нагрузки (без учета нагрева), приблизительно равен:

.

Полный ток двигателя можно приблизительно определить, суммируя это значение с током холостого хода двигателя.В таблице данных указан ток холостого хода двигателя как 78 мА. После округления общий ток будет примерно:

.

Выходная механическая мощность двигателя — это просто произведение скорости двигателя и крутящего момента с поправочным коэффициентом для единиц (при необходимости). Следовательно, выходная мощность двигателя будет примерно:

.

Подводимая к двигателю механическая мощность является произведением приложенного напряжения и общего тока двигателя в амперах. В этом приложении:

Так как КПД η — это просто выходная мощность, деленная на входную мощность, давайте вычислим ее в нашей рабочей точке:

Оценка температуры обмотки двигателя во время работы:

Ток I , протекающий через сопротивление R , приводит к потере мощности в виде тепла I 2 · R .В случае двигателя постоянного тока произведение квадрата полного тока двигателя и сопротивления якоря представляет собой потерю мощности в виде тепла в обмотках якоря. Например, если общий ток двигателя составлял 0,203 А, а сопротивление якоря 14,5 Ом, потери мощности в виде тепла в обмотках составят:

Тепло, возникающее в результате потерь в катушке I 2 · R , рассеивается за счет теплопроводности компонентов двигателя и воздушного потока в воздушном зазоре. Легкость, с которой это тепло может рассеиваться в двигателе (или любой системе), определяется тепловым сопротивлением.

Термическое сопротивление (которое является обратной величиной теплопроводности) показывает, насколько хорошо материал сопротивляется теплопередаче по определенному пути. Производители двигателей обычно указывают способность двигателя рассеивать тепло, предоставляя значения теплового сопротивления R th . Например, алюминиевая пластина с большим поперечным сечением будет иметь очень низкое тепловое сопротивление, тогда как значения для воздуха или вакуума будут значительно выше. В случае двигателей постоянного тока существует тепловой путь от обмоток двигателя к корпусу двигателя и второй тепловой канал между корпусом двигателя и окружающей средой двигателя (окружающий воздух и т. Д.)). Некоторые производители двигателей указывают тепловое сопротивление для каждого из двух тепловых путей, в то время как другие указывают только их сумму в качестве общего теплового сопротивления двигателя. Значения термического сопротивления указаны в увеличении температуры на единицу потери мощности. Общие потери I 2 · R в катушке (источнике тепла) умножаются на тепловые сопротивления для определения установившейся температуры якоря. Повышение температуры в установившемся режиме двигателя ( T ) определяется по формуле:

Где:

ΔT = Изменение температуры в К
I = Ток через обмотки двигателя в А
R = Сопротивление обмоток двигателя в Ом
R th2 = Тепловое сопротивление от обмоток к корпусу в к / Вт
R th3 = Тепловое сопротивление окружающей среде в к / Вт

Продолжим наш пример, используя двигатель 2668W024CR, работающий с током 2458 А в обмотках двигателя, с сопротивлением якоря 1, 03 Ом, тепловое сопротивление между обмоткой и корпусом составляет 3 к / Вт, а тепловое сопротивление между корпусом и окружающей средой — 8 к / Вт.Повышение температуры обмоток рассчитывается по формуле ниже; мы можем заменить Ploss на I 2 · R :

Поскольку шкала Кельвина использует то же приращение единиц, что и шкала Цельсия, мы можем просто подставить значение Кельвина, как если бы оно было значением Цельсия. Если предполагается, что температура окружающего воздуха составляет 22 ° C, то конечная температура обмоток двигателя может быть приблизительно равна:

Где:

T теплый = Температура обмотки

Важно убедиться, что конечная температура обмоток не превышает номинальное значение двигателя, указанное в техническом паспорте.В приведенном выше примере максимально допустимая температура обмотки составляет 125 ° C. Поскольку расчетная температура обмотки составляет всего 90,4 ° C, тепловое повреждение обмоток двигателя не должно быть проблемой в этом приложении.

Можно использовать аналогичные вычисления, чтобы ответить на вопросы другого типа. Например, приложение может потребовать, чтобы двигатель работал с максимальным крутящим моментом, в надежде, что он не будет поврежден из-за перегрева. Предположим, требуется запустить двигатель с максимально возможным крутящим моментом при температуре окружающего воздуха 22 ° C.Дизайнер хочет знать, какой крутящий момент двигатель может безопасно обеспечить без перегрева. Опять же, в техническом описании двигателя постоянного тока без сердечника 2668W024CR указана максимальная температура обмотки 125 ° C. Итак, поскольку температура окружающей среды составляет 22 ° C, максимально допустимое повышение температуры ротора составляет: 125 ° C — 22 ° C = 103 ° C

Теперь мы можем рассчитать увеличение сопротивления катушки из-за рассеивания тепловой мощности:

Где:

α Cu = Температурный коэффициент меди в единицах K -1
(Обратный Кельвин)

Таким образом, из-за нагрева катушки и магнита из-за рассеивания мощности от потерь I 2 · R сопротивление катушки увеличилось с 1,03 Ом до 1,44 Ом.Теперь мы можем пересчитать новую постоянную крутящего момента k M , чтобы увидеть влияние повышения температуры на характеристики двигателя:

Где:

α M = Температурный коэффициент магнита в единицах K -1
(Обратный Кельвин)

Теперь мы пересчитываем новую константу обратной ЭДС k E и наблюдаем за результатами. Из формулы, полученной нами выше:

Как мы видим, постоянная крутящего момента ослабевает в результате повышения температуры, как и константа обратной ЭДС! Таким образом, сопротивление обмотки двигателя, постоянная крутящего момента и постоянная обратная ЭДС — все это отрицательно сказывается по той простой причине, что они зависят от температуры.

Мы могли бы продолжить вычисление дополнительных параметров в результате более горячей катушки и магнита, но наилучшие результаты дает выполнение нескольких итераций, что лучше всего выполняется с помощью программного обеспечения для количественного анализа. По мере того, как температура двигателя продолжает расти, каждый из трех параметров будет изменяться таким образом, что ухудшает характеристики двигателя и увеличивает потери мощности. При непрерывной работе двигатель может даже достичь точки «теплового разгона», что потенциально может привести к невозможности ремонта двигателя.Это может произойти, даже если первоначальные расчеты показали приемлемое повышение температуры (с использованием значений R и k M при температуре окружающей среды).

Обратите внимание, что максимально допустимый ток через обмотки двигателя может быть увеличен за счет уменьшения теплового сопротивления двигателя. Тепловое сопротивление между ротором и корпусом R th2 в первую очередь определяется конструкцией двигателя. Тепловое сопротивление корпуса R th3 может быть значительно уменьшено путем добавления радиаторов.Тепловое сопротивление двигателя для небольших двигателей постоянного тока обычно указывается для двигателя, подвешенного на открытом воздухе. Поэтому обычно наблюдается некоторый отвод тепла, который возникает в результате простой установки двигателя в теплопроводящий каркас или шасси. Некоторые производители более крупных двигателей постоянного тока указывают тепловое сопротивление, когда двигатель установлен на металлической пластине известных размеров и из материала.

Для получения дополнительной информации о расчетах электродвигателя без сердечника постоянного тока и о том, как на производительность электродвигателя может влиять рассеяние тепловой мощности, обратитесь к квалифицированному инженеру FAULHABER.Мы всегда готовы помочь.

Расчет размеров двигателя

Правильный размер и выбор двигателя для вашего оборудования являются ключом к обеспечению производительности, надежности и стоимости оборудования. В дополнение к приведенной ниже информации по правильному подбору двигателя Oriental Motor предлагает онлайн-инструменты для выбора двигателя, а также помощь сотрудников нашей службы технической поддержки.

Наша служба технической поддержки готова помочь вам правильно определить размер и выбрать двигатель в зависимости от вашего индивидуального применения.Просто позвоните по телефону 1-800-GO-VEXTA (468-3982) (с понедельника по пятницу с 7:30 до 17:00 по тихоокеанскому стандартному времени).

Процедура выбора

Первым делом необходимо определить приводной механизм для вашего оборудования. Некоторые примеры: прямое вращение, шариковый винт, ремень и шкив или рейка и шестерня. Наряду с типом приводного механизма необходимо также определить размеры, массу, коэффициент трения и т. Д., Необходимые для расчета нагрузки:

  • Размеры и масса (или плотность) груза
  • Размеры и масса (или плотность) каждой детали
  • Коэффициент трения скользящей поверхности каждой подвижной части

Далее вам нужно будет определить требуемые технические характеристики на оборудование:

  • Скорость и время работы
  • Расстояние позиционирования и время позиционирования
  • Разрешение
  • Точность остановки
  • Удержание позиции
  • Электропитание и напряжение
  • Операционная среда
  • Особые функции и требования, такие как; Открытый цикл, замкнутый цикл, программируемый, обратная связь, рейтинг IP, утверждения агентов и т. Д.

Чтобы определить требуемую мощность двигателя, необходимо вычислить три фактора; Момент инерции, крутящий момент и скорость. (См. Расчеты для каждого из следующих разделов.)

После того, как вы рассчитали инерцию, крутящий момент и скорость двигателя, вы выберете тип двигателя на основе требуемых характеристик. Oriental Motor предлагает широкий ассортимент шаговых двигателей, серводвигателей, двигателей переменного тока и бесщеточных двигателей для удовлетворения конкретных потребностей вашего оборудования.

Наконец, после выбора типа двигателя вы сделаете окончательное определение двигателя, подтвердив, что характеристики выбранного двигателя (и редуктора, если применимо) удовлетворяют всем требованиям, таким как механическая прочность, время ускорения и момент ускорения.

Расчет размеров двигателя

При выборе двигателя необходимо учитывать три фактора; Момент инерции, крутящий момент и скорость.

Момент инерции

Момент инерции — это мера сопротивления объекта изменениям скорости его вращения.

Когда объект просто сидит без движения, момент инерции равен 0.

Когда вы пытаетесь заставить его двигаться, что означает, что вы хотите изменить скорость объекта с 0 на любую, возникнет эффект момента инерции.

Уравнение основной инерции (Дж) :

Расчет момента инерции вращающегося объекта

Расчет момента инерции цилиндра

Расчет момента инерции полого цилиндра

Расчет момента инерции для смещенной оси

Расчет момента инерции для прямоугольной опоры

Расчет момента инерции для объекта, движущегося линейно

Единицы измерения момента инерции

Единицы инерции обычно используются двумя способами: унций-дюйм², и унций-дюйм², .Первое включает в себя гравитацию, второе — только массу.

Теоретически инерция — это фактор массы, поэтому он не должен включать гравитацию, однако практически мы не можем легко измерить массу на Земле.

Oriental Motor обычно обеспечивает инерцию в унциях на дюйм. Затем, когда мы вычисляем момент ускорения в расчете крутящего момента, мы делим общую инерцию на силу тяжести.

Плотность = 386 дюйм / сек²

  • oz-in² = инерция в зависимости от веса
  • унций / сек² = инерция, основанная на массе

Вычисление унций-дюймов² до унций-дюймов²

Момент

Крутящий момент — это стремление силы вращать объект вокруг оси.Крутящий момент состоит из двух компонентов; компонент нагрузки (постоянный) и компонент ускорения.

Составляющая момента нагрузки обычно возникает из-за трения и / или силы тяжести и всегда действует на двигатель. Этот компонент обычно можно определить путем расчета или путем наложения динамометрического ключа на систему и считывания значения крутящего момента. Когда его невозможно измерить, мы используем некоторые уравнения для расчета приблизительного значения.

Однако ускоряющий момент действует на двигатель только тогда, когда он ускоряется или замедляется.Как только двигатель работает с постоянной скоростью, этот компонент уходит. Измерять составляющую ускорения сложно, не говоря уже об опасности. Если вы хотите, чтобы нагрузка набирала скорость в течение 50 миллисекунд, вполне вероятно, что динамометрический ключ слетит. Поэтому рассчитываем составляющую ускорения. Этот компонент является функцией инерции системы и скорости ускорения. Итак, как только мы определим эти значения, мы сможем вычислить момент ускорения.

Момент нагрузки ( T )

Нагрузка крутящего момента очень проста.

Как вы видите, крутящий момент в этом уравнении является произведением силы и расстояния между силой и центром вращения. Например, если вы хотите удержать силу, действующую на конец шкива, T = F x r . Таким образом, расчет момента нагрузки определяет силу в системе и логическое расстояние между валом двигателя и местом действия силы.

Когда механика усложняется, нам нужно преобразовать F и r, чтобы они соответствовали механике.

Момент нагрузки — фактическое измерение

Если вы можете измерить силу, это самый точный способ найти силу, поскольку он учитывает всю эффективность и коэффициент трения на каждой детали.

FB = Усилие, когда главный вал начинает вращаться

Сил

Есть три типа сил; вертикальные, горизонтальные и наклонные. Сила варьируется в зависимости от того, как она действует.

Расчет вертикальной силы

Расчет горизонтальной силы

Расчет силы наклона

Расчет момента нагрузки — шарико-винтовая передача

Расчет момента нагрузки — привод шкива

Расчет крутящего момента нагрузки — тросовый или ременной привод, реечный и шестеренный привод

Момент ускорения

Как упоминалось ранее, момент ускорения состоит из инерции и скорости ускорения.Если мы знаем эти два значения, мы можем рассчитать момент ускорения.

Расчет момента ускорения ( Ta )

Если скорость двигателя изменяется, всегда необходимо устанавливать момент ускорения или момент торможения.

Основная формула одинакова для всех двигателей. Однако используйте приведенные ниже формулы при вычислении момента ускорения для шаговых или серводвигателей на основе скорости импульса.

Общая формула для всех двигателей

При расчете момента ускорения для шаговых или серводвигателей на основе скорости импульса

Есть два основных профиля движения.Операция разгона / замедления является наиболее распространенной. Когда рабочая скорость низкая и инерция нагрузки мала, можно использовать режим пуска / останова.

Расчет необходимого крутящего момента ( TM )

Требуемый крутящий момент рассчитывается путем умножения суммы крутящего момента нагрузки и крутящего момента ускорения на коэффициент безопасности.

Расчет эффективного момента нагрузки ( Trms ) для серводвигателей и бесщеточных двигателей серии BX

Когда требуемый крутящий момент двигателя изменяется со временем, определите, можно ли использовать двигатель, вычислив эффективный момент нагрузки.Эффективный крутящий момент нагрузки становится особенно важным для режимов работы, таких как операции с быстрым циклом, когда ускорение / замедление является частым. Рассчитайте эффективный момент нагрузки при выборе серводвигателей или бесщеточных двигателей серии BX.

Скорость

Скорость определяется путем вычисления расстояния, разделенного на время. Для шаговых или серводвигателей необходимо также учитывать время разгона.

Расчет стандартной скорости

Скорость = Расстояние / Время

Для шаговых или серводвигателей

Скорость = Расстояние / (Время — Время разгона ( t1 )

Хотите узнать больше?

Группа технической поддержки и инженеры компании

Oriental Motor будут работать с вами, чтобы определить лучшее решение для вашего приложения.Опытные члены команды ORIENTAL MOTOR знают технологию от и до. Мы найдем подходящее решение в соответствии с вашими потребностями и объясним альтернативы. Позвоните по телефону 1-800-GO-VEXTA (468-3982), чтобы поговорить с членом группы технической поддержки Oriental Motor.

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, нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти прямо к ней.


Практические правила (приближение)

Механические формулы
Крутящий момент, фунт.фут = л.с. x 5250

об / мин

—— л.с. = Крутящий момент x об / мин —— об / мин = 120 x частота

Число полюсов

5250

Преобразование температуры
Deg C = (Deg F — 32) x 5/9

Deg F = (Deg C x 9/5) + 32

Формула преобразования температуры

22 978

22 978

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
по C Темп. до F
-17,8
10,8
37,8
65,6
93,3
0
50
100
150
200
32,0
122,0

06 212,0

212,0

212,0

212,0

212,0

176,7
204,4
232,2

250
300
350
400
450
482,0
572,0
662,0
752,0
842,0
260,0
287,7
315.6
343,3
500
550
600
650
932,0
1022,0
1112,0
1202,0

000

00

00

00
2102,0

000

00 9108 1350

до C Темп. — F
371,1
398,9
426,7
454,4
482,2
700
750
800
850
900
1292,0

06 1482,0

06 1482,0

900
,0

06 1382,0
0
537,8
565,6
593,3
621,1

950
1000
1050
1100
1150
1742,0
1832,0
1922,0
2012,0
2102,0
2192,0
2282,0
2372,0
2462,0
000

00
2912,0

000

00

00

00

00
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
9052
2000
0
3542.0
3632.0
3722.0

Высокоинерционные нагрузки
t = WK 2 x об / мин

ср. 308

—— 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

7
Скорость вращения двигателя

0 Частота и количество полюсов электродвигателей переменного тока

инерция, отраженная на двигатель = инерция нагрузки Нагрузка, об / мин

Обороты двигателя

n s = 120 xf

P

—— f = P xn s

120

— — P = 120 xf

n s


Взаимосвязь между мощностью, крутящим моментом и скоростью

5250

л.с. = T xn

5250

T = 5250 л.с.

n

—— n = 5250 HP

T


скольжение двигателя
% скольжение = n40 — 9013

n s

x 100
Код кВА / л.с. Код кВА / л.с. кВА / л.с.
A 0-3.14 F 5,0 -5,59 L 9,0-9,99 S 16,0-17,99
B

8

8

B

8

5,6 -6,29 M 10,0-11,19 T 18,0-19,99
C 3,55-3,99 9097.3-7,09 N 11,2-12,49 U 20,0-22,39
D 4,0 -4,49 I P 12,5-13,99 V 22,4 и выше
E 4,5 -4,99 K 8,0 -800098

90-15.99

Символы
9 1337 EFF
I = ток в амперах 77

E вольт

= 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 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 гласит:

WK 2 EQ = WK 2 часть N часть

N 9097 901

N 9097

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
(вид 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 = Обороты нагрузки

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

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

WK 2 EQ = WK 2 часть N40 часть 901

N первичный двигатель

2

Другими словами, когда деталь вращается со скоростью (N), отличной от 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

/ HP

Трехфазный: I L = 577 x л.с. x кВА / л.с.

E

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

E

HPLEM

Название двигателя: 10157 , 3 фазы, 460 Вольт, код F.

I L = 577 x 10 x (5,6 или 6,29)

460

Влияние линейного напряжения на ток заторможенного ротора (IL) (прибл.)
I L = 70,25 или 78,9 Ампер (возможный диапазон)
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 N на паспортной табличке / P ) 230 вольт.

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:

26 33000

26 33000

=

HP = радиус x 2 x об / мин x фунт

26 33000

TN

5,250

Для вертикального или подъемного движения:

л.с.
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 = 0,65 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 вентилятора в квадрате. Hp зависит от скорости вращения вентилятора.

Для насосов:

96

96

Или

л.с. = галлонов в минуту x давление в фунтах на кв. Дюйм x удельный вес

1713 x механический КПД насоса

где общий динамический напор = статический напор + напор трения

л.с. = галлонов в минуту x общий динамический напор в футах x удельный вес

3960 x механический КПД насоса

7

978
3

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 оборотов, деленное на 308-кратный интервал (в секундах), в котором происходит это ускорение:

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

308 т

Где:

37 = 90iv8978

N = Изменение об / мин
W
K = Радиус вращения
t = Время разгона (сек.)
WK 2 9128 9998 9998 = Константа пропорциональности

Или

007 WK 2 0346

(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

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

WK 2 EQ определяется как и раньше:

WK 2 EQ = WK 2 pm + WK 2 Нагрузка
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.

В формуле указано:

T Acc = WK 2 EQ N

308t

или 6097 1000 x6 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 = Среднее значение ускоряющего момента при рассматриваемом 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 фунто-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, кривая скорость-крутящий момент которого приведена на рисунке A, составляет 3,26 фут-фунт. 2 и WR 2 воздуходувки, относящейся 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 равно:

Или

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

Ускоряющие моменты
T

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 запусков 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, чтобы выполнить необходимую нагрузку 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 закупориванием.Обратное движение может быть выполнено путем заглушки, или двигатель может быть остановлен каким-либо образом, а затем снова 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 барабанные бочки, определенные краны, лопаты и драглайны, демпферы, приводы для позиционирования затвора или плуга, подъемные мосты, грузовые лифты и подъемники для персонала, прессовые экстракторы, 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, выделяют 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.

Размер двигателя стал проще | Конструкция станка

Автор:
Норм Эллис
CADD Ellis & Associates / техническая иллюстрация

Лагуна-Хиллз, Калифорния.

Джон Брокоу
Инженер по приложениям для управления движением
Baldor Electric Co.
Форт Смит, штат Арканзас

Под редакцией Леланд Тешлер

Ключевые точки:
• Ключ к выбору двигателя заключается в том, чтобы определить нагрузки и инерцию двигателя.
• Сначала найдите необходимую скорость и крутящий момент. Необходимое ускорение зависит от количества времени, необходимого для достижения конечной скорости.

Ресурсов:
Baldor Electric Co.
, www.baldor.com
Ellis & Associates CADD / Техническая иллюстрация , ellis-assoc.com/Contacts.php
Справочник по машинному оборудованию, промышленная пресса , tinyurl.com/6yevkoo

Существуют различные способы выбора электродвигателей для конкретных применений. Возможно, самый простой способ подойти к выбору двигателя — это выяснить механические или физические требования работы и согласовать электрические требования с ними.Например, если вам не хватает места или веса, сначала выберите двигатель с этими параметрами. Затем попробуйте использовать механические средства (шкивы, шестерни, зубчатые передачи, редукторы скорости и т. Д.) Для удовлетворения механических требований.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df27717f6d5f267ee27f1b8» data-embed-element = «aside» data-embed-alt = «Insidepenton Com Электронный дизайн Adobe Pdf Logo Tiny» data-embed-src = «https://base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2016/04/insidepenton_com_electronic_design_adobe_pdf_logo_tiny.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% Скачать эту статью в формате .PDF
Этот тип файла включает графику и схемы с высоким разрешением, если это применимо.

Дизайнеры обычно сначала выбирают двигатель переменного или постоянного тока или мотор-редуктор. Мотор-редукторы — это двигатели переменного или постоянного тока, обычно используемые для более высокого крутящего момента и более низкой скорости вращения. Знание требований к крутящему моменту и скорости поможет определить, нужен ли двигатель постоянного или переменного тока.

Одним из механических ограничивающих факторов электродвигателей являются подшипники. Двигатели с подшипниками обычно служат дольше, чем двигатели с втулками. Они также обычно выдерживают более перпендикулярную нагрузку на вал (радиальную нагрузку), как по горизонтали, так и по вертикали.

Независимо от того, какой крутящий момент может генерировать двигатель, он в конечном итоге достигнет точки пересечения, где либо крутящий момент падает с увеличением скорости, либо двигатель может поддерживать заданный крутящий момент только за счет более медленного вращения.Как только эти характеристики крутящего момента в зависимости от скорости будут определены, вы можете поиграть с числами, используя вышеупомянутые аксессуары.

Давайте возьмем конкретный пример двигателя Baldor Electric Co. постоянного тока, который развивает 11500 об / мин со шкивом с шагом 1 дюйм. Эта конфигурация обеспечивает линейную скорость 36 128 дюймов в минуту, или 3011 футов в минуту, или 602 дюймов в секунду. Размер шкива, конечно, можно изменить, чтобы изменить скорость или крутящий момент. Однако для некоторых приложений могут потребоваться более медленные двигатели с коробкой передач.Это игра с числами; при повышении требований к скорости грузоподъемность падает, и наоборот.

Рассмотрим пример применения этого двигателя в конвейерной или тангенциальной системе привода. Далее предположим, что необходимо распылить 1 жидкую унцию материала на 18 × 14 дюймов. площадь с помощью распылительного наконечника, который производит 0,050 галлона / мин или 0,1067 жидких унций / сек при 40 фунтах на квадратный дюйм.

Выбор двигателя начинается с определения необходимой скорости (или скорости) и крутящего момента. Затем идет ускорение, которое определяется путем определения количества времени, необходимого для движения, а затем вычисления скорости вала в об / мин.

В этом случае время определяется путем деления количества материала, подлежащего диспергированию, на скорость диспергирования, или 1 жидкая унция / 0,1067 жидких унций / сек = 9,372 сек. Чтобы определить линейную скорость, разделите длину материала на прошедшее время, или 18 дюймов / 9,372 с = 1,9206 дюймов в секунду.

Во многих случаях скорость — это рабочее требование, которое определяет размер и / или тип двигателя. Примеры включают скорость, с которой вы можете переносить деталь из одного места в другое, скорость, с которой вы можете заполнить контейнер или удалить материал, или скорость рассеивания распыляемой жидкости.

Чтобы найти скорость вращения в об / мин, соответствующую этой линейной скорости, мы сначала преобразуем дюймы в минуту в дюймы в секунду, а затем преобразуем в обороты. В этом примере диаметр шкива составляет 1,003 дюйма. Это дает 1,9203 дюйма в секунду × 60 с / мин × 1 об / (1,003 дюйма × π) = 36,57 об / мин или 0,6 об / с.

Чтобы определить угловую скорость, ускорение и время, мы делаем упрощающее предположение, что для достижения постоянной скорости требуется 1 линейный дюйм. Затем мы определяем соответствующую длину дуги для поворотной системы, которая составляет 1 дюйм./ π = 0,3183 дюйма. Формула для определения угла дуги взята из Справочника по машинному оборудованию . Чтобы использовать его, мы сначала определяем радиус шкива, 1,003 / 2 = 0,5015. Используя радиус шкива и соответствующую длину дуги, мы получаем угол дуги (57,296 × 0,3183) / 0,5015 = 36,3655 десятичных градусов, или 0,6347 радана. Здесь 57,296 — это константа из Справочника по машинному оборудованию .

Чтобы определить конечную угловую скорость, мы разделим линейную скорость на радиус шкива, 1,9206 дюймов / 0,5915 дюйма.= 3,8297 рад / сек. Чтобы определить окончательное угловое ускорение, мы используем соотношение для ускорения

а = В 2 / 2θ

, где θ = угол дуги и V = линейная скорость: (3,8297 рад / сек 2 ) / (2 × 0,6347) = 11,5540 рад / сек. 2

Окончательное угловое время или время, необходимое для достижения скорости, определяется соотношением t2 = 2θ / ω. Решение относительно t дает √ ((2 × 0,6347 рад) / 11,554 рад / сек 2 ) = 0,3315 сек.

Конечно, двигатель должен обеспечивать больший крутящий момент, если системе требуется более высокая скорость ускорения или более короткое расстояние разгона.Чем больше крутящий момент доступен, тем быстрее происходит ускорение для достижения заданной скорости.

Далее идет расчет инерции нагрузки. При перемещении реальных объектов, а не только теоретических примеров, нагрузка на двигатель — это больше, чем просто нагрузка, создаваемая перемещаемым объектом. Он также состоит из нагрузки, состоящей из шкивов, ремней, муфт, валов, устройств натяжения ремня и любого другого объекта между двигателем и перемещаемым объектом. Чтобы правильно рассчитать двигатель, вы должны определить общую инерцию всех этих компонентов, когда они действуют на вал двигателя.В этой задаче иногда может быть проще использовать фактический вес (преобразованный в массу) объектов, чем рассчитывать требования к инерции.

В нашем примере, скажем, система состоит из: нагрузки на 96,0 унции, двух шкивов по 1,0 унции каждый и ремня на 0,8 унции. Используя общее уравнение для инерции I = mr 2 , где m = масса и r = расстояние до оси вращения, затем общая инерция двигателя, I = (96 унций × (0.5015 дюймов) 2 ) + (0,8 унции × (0,5015 дюйма) 2 ) + ((1 унция × 0,50152 дюйма) × 2) = 24,8484 унции на дюйм. 2

Далее следует рассмотрение трения. Скажем, в этом примере вы используете обычную конфигурацию, состоящую из двух направляющих с четырьмя опорами каретки, несущими нагрузку. Каждая из четырех подушек каретки имеет коэффициент трения 0,17. Сила трения, F = мкН, где μ = коэффициент трения и Н, = сила, перпендикулярная поверхности.В данном случае Н = просто масса груза. Таким образом, соотношение уменьшается до F = (96 унций × (4 × 0,17) = 65,28 унций. Это соотношение, в свою очередь, умножается на расстояние до оси вращения: 65,28 унций × 0,5015 дюйма = 32,738 унций на дюйм.

Чтобы определить общий крутящий момент, мы сначала определяем крутящий момент, необходимый для ускорения. Первым шагом является преобразование полной инерции из унций-дюймов2 в унций-дюймов-сек2. Это простое преобразование, которое состоит из умножения общей инерции на коэффициент, считанный из таблицы преобразования инерции / крутящего момента, доступной из различных источников: 24.8484 унций в дюймах. 2 × 0,00259 = 0,0643573 унция-дюйм-сек 2 . Затем это число умножается на угловую скорость и делится на время, необходимое для достижения этой скорости: (0,0643573 унций-дюймов-сек 2 × 3,8297 рад / сек) / 0,3315 сек = 0,7435 унций-дюймов. Наконец, мы добавляем силу, необходимую для преодоления трения: 0,7435 унций на дюйм. + 32,738 унций = 33,482 унций на дюйм. Таким образом, большая часть крутящего момента для ускорения необходима для преодоления трения.

Процесс определения крутящего момента, необходимого для постоянной нагрузки, аналогичен.Единственное различие в уравнении состоит в том, что вместо угловой скорости используется вычисленная ранее линейная скорость, а деление производится на время распыления, также рассчитанное ранее, а не на время ускорения. Это дает (0,0643573 унций-дюймов-сек 2 × 1,9206 дюймов в секунду) / 9,372 секунды = 0,0132 унций-дюймов. К этому мы еще раз добавляем силу, необходимую для преодоления трения: 0,0132 унции на дюйм. + 32,738 унций = 32,751 унций на дюйм. И снова большая часть крутящего момента идет на преодоление трения. Общий крутящий момент — это просто сумма крутящего момента, необходимого для ускорения и выдерживания постоянной нагрузки: 33.482 + 32,751 = 66,233 унций на дюйм.

Следует отметить, что крутящий момент для ускорения не всегда будет примерно таким же, как крутящий момент для постоянной нагрузки, как в этом случае. Не думайте, что вы можете просто удвоить крутящий момент для постоянной нагрузки и удовлетворить требования к общему крутящему моменту.

Определение размера
В этом примере не учитывался момент торможения. Это не требуется при решении для максимального крутящего момента, если он не превышает крутящий момент, необходимый для ускорения. Еще один совет: не используйте удерживающий момент для определения размера двигателя.Удерживающий момент показывает, сколько двигатель выдержит при 0 об / мин.

Как только этот анализ приводит к конкретному двигателю, разработчик должен вернуться и добавить инерцию двигатель-ротор к расчету и пересчитать, чтобы убедиться, что общий требуемый крутящий момент находится внутри кривой зависимости крутящего момента от скорости. Если нет, ситуация требует двигателя большего размера. Пока требуемый крутящий момент и скорость поддерживаются ниже профиля двигателя (с коэффициентом безопасности), все другие проблемы не имеют значения.

Еще один момент, о котором следует помнить: боковая нагрузка (радиальная нагрузка) и вылет устанавливаются производителем двигателя. Их нельзя превышать. Это приведет к преждевременной поломке двигателя. Наконец, когда двигатель установлен, лучше всего эмпирически измерить фактический крутящий момент, необходимый для перемещения нагрузки, и найти боковую нагрузку на двигатель.

Обычной практикой является включение фактора безопасности при выборе двигателя для учета невидимых проблем. Например, расчеты, требующие 66 унций-дюйм.двигатель может привести к использованию следующего размера, 100 унций-дюйм. двигателя, чтобы обеспечить коэффициент безопасности 1,7. Общие коэффициенты безопасности находятся в диапазоне от 1,5 до 2,0.

Эмпирические измерения могут подтвердить расчеты. В приведенном выше примере простая рыбья чешуя может дать показание силы при испытании на растяжение, чтобы определить величину силы, необходимую для перемещения груза.

Одним из факторов, который следует учитывать, является отношение инерции нагрузки к ротору. Эта сущность имеет тенденцию быть важной, когда двигатель должен ускоряться с некоторой точностью или быстро останавливаться.По сути, это соотношение того, насколько быстро двигатель будет ускорять или замедлять свою собственную массу. Это, в свою очередь, влияет на точность положения вала двигателя.

Baldor Electric Co. рекомендует поддерживать отношение нагрузки к инерции ротора ниже 5: 1. Если нет никаких требований к точности, кроме пуска или останова двигателя, разработчикам нужно только сделать так, чтобы требования к скорости и крутящему моменту попадали в профиль зависимости скорости от крутящего момента с допустимым коэффициентом безопасности. Если отношение инерции ротора к нагрузке слишком велико, проблема будет в перерегулировании или занижении положения остановки.Вал может даже колебаться вперед и назад, пока не займет правильное положение.

Таким образом, потребность в точности или ее отсутствие определяет, должна ли инерция нагрузки к ротору быть важным параметром конструкции. Система с соотношением 1: 1 будет иметь оптимальную точность. Система с соотношением 2: 1 или хуже будет хуже.

В качестве примера рассмотрим момент инерции из предыдущего примера и двигатель, имеющий инерцию ротора 0,00143 унций-дюйм-сек. 2 . Мы преобразуем в те же единицы (используя информацию из широко доступных таблиц), чтобы найти соотношение: 0.00143 унций-дюймов-сек 2 × 386 дюймов в секунду 2 = 0,55198 унций-дюймов. 2 Затем 24,8484 унции дюйма 2 / 0,55198 унции дюйма 2 = 45. Таким образом, соотношение будет 45: 1.

При необходимости, простым решением для снижения передаточного числа является использование двигателя с большей инерцией ротора (больший вал) или добавление редуктора, чтобы максимально соответствовать нагрузке и инерции ротора. Использование редуктора снизит скорость выходного вала на редукторе и увеличит крутящий момент в соответствии со значением передаточного числа.Одним из многих преимуществ редукторов является то, что они могут выдерживать более высокие радиальные нагрузки, чем это было бы возможно, просто установив устройство непосредственно на вал двигателя.

Коробки передач

обладают значительным преимуществом, поскольку они влияют на коэффициент инерции пропорционально квадрату передаточного числа коробки передач. Таким образом, чтобы определить, какой размер редуктора необходим, мы берем √ (24,8484 унций на дюйм 2 ) / (0,55198 унций на дюйм 2 ) = 6,7. Это означает, что передаточное число 6,7: 1 округлено до 7: 1. Напомним, что с редуктором крутящий момент увеличивается, а частота вращения выходного вала падает вместе с передаточным числом.Теперь вы можете подобрать редуктор к двигателю, рассчитав его дюйм. × 1,5 (коэффициент запаса прочности) = 100 унций на дюйм. крутящего момента на выходе редуктора. Это дает 100 унций на дюйм / 7 = 14 унций на дюйм. от двигателя через коробку передач и 37 об / мин × 7 = 259 об / мин от двигателя.

В этом случае частота вращения и крутящий момент больше, чем требуется. Контроллер может точно настроить скорость вала и требования к крутящему моменту для достижения конечных значений.

© 2011 Penton Media, Inc.

Измерение и анализ мощности электродвигателя

Билл Гэтеридж, менеджер по продукции, Power Measuring Instruments, Yokogawa Corporation of America

Часть 1: Основные измерения электрической мощности

Электродвигатели — это электромеханические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую.Несмотря на различия в размере и типе, все электродвигатели работают примерно одинаково: электрический ток, протекающий через катушку с проволокой в ​​магнитном поле, создает силу, которая вращает катушку, создавая крутящий момент.

Понимание выработки электроэнергии, потерь мощности и различных типов измеряемой мощности может быть пугающим, поэтому давайте начнем с обзора основных измерений электрической и механической мощности.

Что такое мощность? В самом простом виде мощность — это работа, выполняемая в течение определенного периода времени.В двигателе мощность передается на нагрузку путем преобразования электрической энергии в соответствии со следующими законами науки.

В электрических системах напряжение — это сила, необходимая для перемещения электронов. Ток — это скорость потока заряда в секунду через материал, к которому приложено определенное напряжение. Умножив напряжение на соответствующий ток, можно определить мощность.

P = V * I, где мощность (P) в ваттах, напряжение (V) в вольтах, а ток (I) в амперах

Ватт (Вт) — единица мощности, определяемая как один джоуль в секунду.Для источника постоянного тока вычисление представляет собой просто умножение напряжения на ток: W = V x A. Однако определение мощности в ваттах для источника переменного тока должно включать коэффициент мощности (PF), поэтому W = V x A x PF для переменного тока. системы.

Коэффициент мощности представляет собой безразмерное соотношение в диапазоне от -1 до 1 и представляет количество реальной мощности, выполняемой при работе с нагрузкой. При коэффициенте мощности меньше единицы, что почти всегда имеет место, будут потери реальной мощности. Это связано с тем, что напряжение и ток в цепи переменного тока имеют синусоидальную природу, а амплитуда тока и напряжения в цепи переменного тока постоянно смещается и обычно не идеально совмещена.

Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток (P = V * I), мощность является максимальной, когда напряжение и ток выстраиваются вместе, так что пики и нулевые точки на сигналах напряжения и тока возникают одновременно. Это типично для простой резистивной нагрузки. В этой ситуации две формы сигналов находятся «в фазе» друг с другом, а коэффициент мощности будет равен 1. Это редкий случай, поскольку почти все нагрузки не просто обладают идеальным сопротивлением.

Говорят, что две формы сигнала «не в фазе» или «сдвинуты по фазе», когда два сигнала не коррелируют от точки к точке.Это может быть вызвано индуктивными или нелинейными нагрузками. В этой ситуации коэффициент мощности будет меньше 1, и реальная мощность будет меньше.

Из-за возможных колебаний тока и напряжения в цепях переменного тока мощность измеряется несколькими способами.

Реальная или истинная мощность — это фактическая мощность, используемая в цепи, и измеряется в ваттах. В цифровых анализаторах мощности используются методы оцифровки сигналов входящего напряжения и тока для расчета истинной мощности в соответствии с методом, показанным на Рисунке 1.

В этом примере мгновенное напряжение умножается на мгновенный ток (I), а затем интегрируется за определенный период времени (t). Истинный расчет мощности будет работать с любым типом сигнала независимо от коэффициента мощности (рисунок 2).

Гармоники создают дополнительную сложность. Несмотря на то, что электрическая сеть номинально работает на частоте 60 Гц, существует много других частот или гармоник, которые потенциально могут существовать в цепи, а также может присутствовать составляющая постоянного или постоянного тока.Общая мощность рассчитывается путем рассмотрения и суммирования всего содержимого, включая гармоники.

Методы расчета, показанные на Рисунке 2, используются для обеспечения истинного измерения мощности и истинных измерений среднеквадратичного значения для любого типа сигнала, включая все гармоники, вплоть до полосы пропускания прибора.

Измерение мощности

Далее мы посмотрим, как на самом деле измерить мощность в данной цепи. Ваттметр — это прибор, который использует напряжение и ток для определения мощности в ваттах.Теория Блонделя утверждает, что общая мощность измеряется минимум на один ваттметр меньше, чем количество проводов. Например, однофазная двухпроводная схема будет использовать один ваттметр с одним измерением напряжения и одним измерением тока.

Однофазная трехпроводная двухфазная система часто встречается в проводке общего корпуса. Эти системы требуют двух ваттметров для измерения мощности.

В большинстве промышленных двигателей используются трехфазные трехпроводные схемы, которые измеряются двумя ваттметрами.Таким же образом потребуются три ваттметра для трехфазной четырехпроводной схемы, при этом четвертый провод является нейтралью.

На рисунке 3 показана трехфазная трехпроводная система с нагрузкой, подключенной с использованием метода измерения двух ваттметров. Измеряются два линейных напряжения и два связанных фазных тока (с помощью ваттметров Wa и Wc). Четыре измерения (линейный и фазный ток и напряжение) используются для достижения общего измерения.

Поскольку этот метод требует контроля только двух токов и двух напряжений вместо трех, установка и конфигурация проводки упрощаются.Он также может точно измерять мощность в сбалансированной или несбалансированной системе. Его гибкость и низкая стоимость установки делают его подходящим для производственных испытаний, когда требуется измерение только мощности или нескольких других параметров.

Для инженерных и научно-исследовательских работ лучше всего подходит трехфазный трехпроводной метод с тремя ваттметрами, поскольку он предоставляет дополнительную информацию, которая может использоваться для балансировки нагрузки и определения истинного коэффициента мощности. В этом методе используются все три напряжения и все три тока.Измеряются все три напряжения (от a до b, от b до c, от c до a), и контролируются все три тока.

Рис. 4. При проектировании двигателей и приводов ключевым моментом является просмотр всех трех значений напряжения и тока, что делает метод трех ваттметров на рисунке выше лучшим выбором.

Измерение коэффициента мощности

При определении коэффициента мощности для синусоидальных волн коэффициент мощности равен косинусу угла между напряжением и током (Cos Ø). Это определяется как коэффициент мощности «смещения» и подходит только для синусоидальных волн.Для всех других форм сигналов (несинусоидальных волн) коэффициент мощности определяется как активная мощность в ваттах, деленная на полную мощность в напряжении-амперах. Это называется «истинным» коэффициентом мощности и может использоваться для всех форм сигналов, как синусоидальных, так и несинусоидальных.

Однако, если нагрузка несимметрична (фазные токи разные), это может привести к ошибке при вычислении коэффициента мощности, поскольку в расчете используются только два измерения ВА. Два VA усредняются, потому что предполагается, что они равны; однако, если это не так, будет получен ошибочный результат.

Следовательно, лучше всего использовать метод трех ваттметров для несимметричных нагрузок, поскольку он обеспечивает правильный расчет коэффициента мощности как для сбалансированных, так и для несимметричных нагрузок.

Анализаторы мощности

от Yokogawa и некоторых других компаний используют описанный выше метод, который называется методом подключения 3V-3A (три напряжения и три тока). Это лучший метод для инженерных и проектных работ, поскольку он обеспечивает правильные измерения общего коэффициента мощности и ВА для симметричной или несимметричной трехпроводной системы.

Основные измерения механической мощности

В электродвигателе механическая мощность определяется как скорость, умноженная на крутящий момент. Механическая мощность обычно определяется как киловатты (кВт) или лошадиные силы (л.с.), причем один ватт равен одному джоулю в секунду или одному ньютон-метру в секунду.

Лошадиная сила — это работа, выполняемая за единицу времени. Один л.с. равен 33 000 фунт-футов в минуту. Преобразование л.с. в ватты достигается с использованием этого соотношения: 1 л.с. = 745,69987 Вт.Однако преобразование часто упрощается за счет использования 746 Вт на л.с. (Рисунок 9).

Для асинхронных двигателей переменного тока фактическая скорость вращения ротора — это скорость вращения вала (ротора), обычно измеряемая с помощью тахометра. Синхронная скорость — это скорость вращения магнитного поля статора, рассчитанная как 120-кратная частота сети, деленная на количество полюсов в двигателе. Синхронная скорость — это теоретическая максимальная скорость двигателя, но ротор всегда будет вращаться немного медленнее, чем синхронная скорость из-за потерь, и эта разница скоростей определяется как скольжение.

Скольжение — это разница в скорости ротора и синхронной скорости. Для определения процента скольжения используется простой процентный расчет синхронной скорости минус скорость ротора, деленная на синхронную скорость.

КПД можно выразить в простейшей форме как отношение выходной мощности к общей входной мощности или КПД = выходная мощность / входная мощность. Для двигателя с электрическим приводом выходная мощность является механической, в то время как входная мощность является электрической, поэтому уравнение эффективности выглядит следующим образом: эффективность = механическая мощность / электрическая входная мощность.

Часть 2: Выбор приборов для измерения и анализа мощности электродвигателя

Различные ассоциации разработали стандарты тестирования, которые определяют точность приборов, необходимых для соответствия их стандарту: IEEE 112 2004, NVLAP 160 и CSA C390. Все три включают стандарты для измерения входной мощности, напряжения и тока, датчиков крутящего момента, скорости двигателя и т. Д. Трансформаторы тока (CT) и трансформаторы напряжения (PT) являются одними из основных контрольно-измерительных приборов, используемых для выполнения этих измерений.

Соответствующие стандарты очень похожи, за некоторыми исключениями. Допустимые инструментальные ошибки для стандартов IEEE 112 2004 и NVLAP 150 идентичны; однако CSA C390 2006 имеет некоторые отличия в отношении температуры и показаний.

Например, требования к входной мощности для CSA C390 2006 составляют ± 0,5% от показания и должны включать ошибки CT и PT, тогда как для IEEE 112 2004 и NVLAP 150 требуется только ± 0,5% от полной шкалы.

Датчики тока

Датчики тока обычно требуются для тестирования, потому что сильный ток не может быть подан непосредственно в измерительное оборудование.Существует множество датчиков, подходящих для конкретных приложений. Накладные датчики могут использоваться с анализаторами мощности. Также можно использовать щупы для осциллографа, но при их использовании следует соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что прибор не подвергается воздействию высоких токов.

Для трансформаторов тока подводящий провод может быть подключен через окно (трансформаторы тока обычно имеют форму пончика или продолговатую, с отверстием или внутренней частью, называемыми окном), или слаботочные соединения могут быть выполнены с клеммами в верхней части устройство.Шунты обычно используются для приложений постоянного тока, но не переменного тока или искаженных частот, хотя их можно использовать для синхронных двигателей с частотой до нескольких сотен Гц. Доступны специализированные трансформаторы тока, которые хорошо работают на высоких частотах, которые чаще встречаются в осветительных приборах, а не в двигателях и приводах.

Yokogawa вместе с LEM Instruments разработали уникальную систему трансформаторов тока, которая обеспечивает высокую точность в диапазоне от постоянного тока до кГц. Это трансформатор активного типа, использующий блок кондиционирования источника питания и обеспечивающий точность около 0.05 до 0,02% от показания. Этот тип системы трансформатора тока обеспечивает очень высокую точность измерений, особенно для частотно-регулируемых приводов, которая может изменяться от 0 Гц до рабочей скорости подключенного двигателя.

Трансформаторы напряжения просто преобразуют напряжение с одного уровня на другой. В измерительных приложениях иногда требуются понижающие трансформаторы для снижения напряжения, подаваемого на измерительный прибор, хотя многие приборы могут работать с относительно высокими напряжениями и не требуют понижающего трансформатора.

Измерительные трансформаторы обычно представляют собой комбинацию трансформатора тока и трансформатора напряжения и могут уменьшить количество требуемых преобразователей в некоторых измерительных приложениях.

Рекомендации и меры предосторожности при выборе

При принятии решения, какое устройство использовать, первым вопросом является частотный диапазон измеряемых параметров. Для синусоидальных волн постоянного тока можно использовать шунты постоянного тока, которые обеспечивают высокую точность и простую установку. Для приложений переменного и постоянного тока можно использовать эффект Холла или измерительный трансформатор активного типа.Технология эффекта Холла имеет более низкую точность, в то время как активный тип обеспечивает большую точность. Различные измерительные трансформаторы могут работать на высоких частотах 30 Гц и более, но их нельзя использовать для постоянного тока.

Следующее соображение — требуемый уровень точности. Для измерительного трансформатора это обычно указывается как точность передаточного числа витков. Фазовый сдвиг — еще один важный фактор, и он очень важен, потому что многие трансформаторы предназначены только для измерения тока и не имеют компенсации фазового сдвига.

Фазовый сдвиг в основном зависит от коэффициента мощности для измерения мощности и, таким образом, влияет на расчет мощности. Например, трансформатор тока, который имеет максимальный фазовый сдвиг 2 ° как часть своей спецификации, внесет ошибку косинуса (2 °) или ошибку 0,06%. Пользователь должен решить, приемлем ли этот процент ошибок для приложения.

Источником тока является трансформатор тока. Согласно закону Ома, напряжение (E) равно току через проводник (I), умноженному на сопротивление (R) проводника в единицах Ом.Открытие вторичной обмотки трансформатора тока эффективно увеличивает сопротивление до бесконечности. Это означает, что внутренний ток насыщает катушку, напряжение также стремится к бесконечности, и устройство повреждается или разрушается. Что еще хуже, трансформатор тока со случайно разомкнутой вторичной обмоткой может серьезно травмировать рабочих.

Никогда не размыкайте вторичную обмотку трансформатора тока. Пользователи могут получить серьезные травмы, а CT может быть поврежден или разрушен.

Совместимость приборов

Для определения совместимости прибора необходимо определить выходной уровень ТТ.Клеммные и другие трансформаторы тока обычно имеют выходную мощность, указанную в милливольтах на ампер, миллиампер на ампер или ампер. Типичный выходной ток измерительного ТТ может быть указан в диапазоне от 0 до 5 ампер.

Необходимо учитывать импеданс и нагрузку на ТТ, которые являются факторами, на которые влияет количество проводов, используемых для подключения ТТ к прибору. Эта проводка является сопротивлением или нагрузкой на прибор и, следовательно, может повлиять на измерения.

Пробники

при неправильном использовании могут создавать собственный набор проблем.Многие пробники осциллографа рассчитаны на работу с входным сопротивлением осциллографа, но диапазоны входного сопротивления анализатора мощности могут отличаться, и это необходимо учитывать.

Еще один аспект, который следует учитывать при определении совместимости прибора, — это физические требования к устройству. Размер необходимо учитывать вместе с типом трансформатора тока, например, зажимного или кольцевого типа, каждый из которых будет лучше работать в конкретной ситуации.

Пример системы с трехфазным двигателем

Теперь мы рассмотрим типичное трехфазное трехпроводное измерение мощности двигателя с использованием метода двух ваттметров.Теорема Блонделя утверждает, что количество требуемых измерительных элементов на единицу меньше количества токонесущих проводников. Это позволяет измерять мощность в трехфазной трехпроводной системе с использованием двух преобразователей при отсутствии нейтрали. Однако, когда есть нейтраль, используются три преобразователя, поскольку теперь имеется четыре проводника.

Трехфазное питание используется в основном в коммерческих и промышленных средах, особенно для питания двигателей и приводов, поскольку более экономично эксплуатировать большое оборудование с трехфазным питанием.Для расчета трехфазной мощности напряжение каждой фазы умножается на ток каждой фазы, который затем умножается на коэффициент мощности, и это значение умножается на квадратный корень из трех (квадратный корень из 3 равен равно 1,732).

Для измерения трехфазной мощности, потребляемой нагруженным двигателем, подключается анализатор мощности. На рисунке 1 показано типичное соединение с дисплеем, на котором показаны все три напряжения, все три тока, общая мощность и коэффициент мощности.

На рисунке 2 показано трехфазное трехпроводное измерение мощности, выполненное с использованием метода двух ваттметров.Перечислены все три тока и напряжения, а также общие ВА и ВАР. Эта конфигурация может отображать отдельные показания мощности фазы, но их не следует использовать напрямую, потому что для этого метода измерения только полная мощность является точным показанием.

В основном, при использовании метода двух ваттметров в трехпроводной трехфазной системе невозможно измерить мощность отдельной фазы или измерить какие-либо параметры фазы, включая коэффициенты мощности фазы. Однако можно измерить все параметры фазы.

Для трехфазного двигателя с трехпроводным соединением в треугольник можно измерять линейные напряжения и токи отдельных фаз. Поскольку нейтрали нет, измерять фазные напряжения невозможно. Эта ситуация приводит к некоторым показаниям, которые необходимо пояснить.

Глядя на отображение формы сигнала на Рисунке 3, можно увидеть линейные напряжения Vab, Vbc и Vac. Линейные напряжения, измеряемые прибором, в сбалансированной системе разнесены на 60 °. Токи — это фазные токи, которые приборы видят под углом 120 °.

Другое представление этой системы изображено на векторной диаграмме Phasor, показанной на рисунке 4. Треугольник в верхней части этого рисунка показывает измерения линейного напряжения черным цветом, значения фазного напряжения — красным (но это теоретические потому что нейтрали нет), а фазные токи синим цветом.

В нижней части рисунка показаны разности фаз между напряжениями и токами. Опять же, обратите внимание, что линейные напряжения разнесены на 60 °, а фазные токи разнесены на 120 °.Еще одна деталь заключается в том, что если бы верхняя диаграмма представляла чисто резистивную нагрузку, то синие токи были бы синхронизированы с красными напряжениями. Однако при индуктивной нагрузке (например, в двигателе) синие векторы тока не совпадают по фазе с напряжениями.

Кроме того, для этого метода измерения на нижней диаграмме векторы тока всегда будут иметь дополнительный сдвиг на 30 ° от напряжений. Суть в том, что правильно настроенный анализатор мощности учтет все эти условия.

Что, если фазовая мощность и фазовый коэффициент мощности должны быть точно измерены в трехфазной трехпроводной системе, а не просто приблизительно? На рисунке 5 показан метод, позволяющий измерять фазовые параметры трехфазного трехпроводного двигателя путем создания плавающей нейтрали.

Однако у этой техники есть ограничения. Он будет хорошо работать на входе асинхронного двигателя, синхронного двигателя или аналогичного двигателя без привода с регулируемой скоростью. Следует соблюдать осторожность при использовании этого метода в системе привода с регулируемой скоростью, поскольку высокочастотные искаженные формы сигналов и гармоники могут привести к несогласованным измерениям.

Более того, метод плавающей нейтрали работает только для оборудования с сигналами синусоидального типа. С помощью привода с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) можно включить линейный фильтр 500 Гц (фильтр нижних частот), который затем позволит отображать показания для основной частоты, но не для общей частоты.

Трехпроводные и четырехпроводные измерения мощности

Важно понимать, что мощность будет считываться одинаково независимо от того, измерена ли она трехфазным трехпроводным или трехфазным четырехпроводным методом.Однако при трехфазном четырехпроводном соединении измеряемые значения напряжения представляют собой фазные напряжения от линии к нейтрали.

Рисунок 6 — снимок экрана анализатора мощности, который показывает, насколько близки показания мощности и коэффициента мощности для ШИМ-привода, работающего с двигателем, сравнивая трехфазный трехпроводной вход с фильтром 500 Гц с трехфазным четырехпроводным. вход с плавающей нейтралью.

В альтернативном решении используется функция измерения дельты, которая есть в анализаторах мощности Yokogawa.Функция измерения дельты использует мгновенные измерения линейного напряжения и фазного тока для получения истинного линейного напряжения, даже если фазы не сбалансированы. Это возможно благодаря вычислению векторной амплитуды внутри процессора. Эта функция также обеспечивает измерения фазной мощности в трехпроводной цепи. Решение для измерения дельты также обеспечивает нейтральный ток.

Часть 3: Измерения электрической мощности для трехфазного двигателя переменного тока

Полное тестирование системы привода и двигателя на основе ШИМ (широтно-импульсной модуляции) представляет собой трехэтапный процесс.Шаг 1 — это точное измерение входной и выходной мощности привода с ШИМ переменной скоростью для определения эффективности привода и потерь мощности. Шаг 2 — это точное измерение входной мощности двигателя, а шаг 3 — точное измерение механической мощности двигателя.

Оптимальный метод — объединить все три шага с помощью одного анализатора мощности, чтобы исключить временной сдвиг. Это также обеспечивает отличные расчеты эффективности в едином программно-аппаратном решении.

Рисунок 7: Этот снимок экрана анализатора мощности показывает, как функцию измерения дельты можно использовать для получения истинных показаний и мощности фазы, даже если фазы не сбалансированы.

Некоторые анализаторы мощности имеют опцию двигателя, в которой сигналы скорости и момента могут быть интегрированы таким образом. Эти анализаторы мощности могут измерять электрическую мощность и механическую мощность и отправлять данные на ПК с запущенным программным обеспечением от оригинального производителя анализатора или заказным программным обеспечением от системного интегратора.

Измерения привода ШИМ для двигателей переменного тока

При использовании частотно-регулируемого привода с ШИМ для управления двигателем часто необходимо измерять как входной, так и выходной сигнал частотно-регулируемого привода с помощью шестифазного анализатора мощности.Эта установка может не только измерять трехфазную мощность, она также может измерять мощность постоянного или однофазного тока. См. Рисунок 1.

В зависимости от анализатора, режим настройки будет выполняться в нормальном или среднеквадратическом режиме. Конфигурация проводки должна соответствовать применению, например, трехфазный вход и трехфазный выход.

Любой линейный фильтр или фильтр нижних частот должны быть отключены, поскольку фильтрация затрудняет измерения. Однако фильтр пересечения нуля или частотный фильтр должен быть включен, потому что он будет фильтровать высокочастотный шум, чтобы можно было измерить основную частоту.Это измерение необходимо при отслеживании частоты привода.

На рис. 2 показан сигнал выходного напряжения ШИМ с сильно искаженным напряжением, срезанными высокими частотами и с большим количеством шумов на токовой стороне, что затрудняет измерение. Высокочастотное переключение сигнала напряжения создает сильно искаженную форму волны с высоким содержанием гармоник. Частота варьируется от 0 Гц до рабочей скорости.

Для такого зашумленного сигнала нужны специальные датчики тока для измерения.Для точных измерений мощности PWM также требуются анализаторы мощности с широкой полосой пропускания, способные измерять эти сложные сигналы.

На рисунке 3 показан пример содержания гармоник напряжения на выходе ШИМ. Присутствуют частоты биений, а содержание гармоник напряжения превышает 500 порядков (примерно 30 кГц). Большая часть гармоник приходится на нижние частоты на токовой стороне.

Проблемы измерения привода двигателя с ШИМ

Напряжение инвертора обычно измеряется одним из двух способов.Можно использовать истинное среднеквадратичное измерение, которое включает полное содержание гармоник. Однако, поскольку основная форма волны — это в первую очередь то, что способствует крутящему моменту двигателя, можно выполнить и использовать более простые измерения. В большинстве приложений требуется только измерение основной формы волны.

Существует два основных метода измерения основной амплитуды волны напряжения. Первый и самый простой — использовать фильтр нижних частот для удаления высоких частот. Если в анализаторе мощности есть этот фильтр, просто включите его.Правильная фильтрация даст среднеквадратичное значение напряжения основной частоты инвертора. Однако этот тип фильтрации не обеспечивает истинного измерения полной мощности, поэтому фильтрация — не самый требовательный метод.

Второй метод — это метод измерения выпрямленного среднего, который выдает среднеквадратичное значение напряжения основной волны без фильтрации с использованием определения среднего значения напряжения, масштабированного до среднеквадратичного напряжения. Алгоритм выпрямленного среднего среднего за цикл обеспечит эквивалент основного напряжения, который будет очень близок к среднеквадратичному значению основной волны.

С помощью этого метода можно измерить полную мощность, общий ток и напряжение основной гармоники.

Измерение амплитуды основной волны с помощью гармонического анализа

Функцию гармонического анализа можно использовать для определения истинного основного напряжения с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) для определения амплитуды каждой гармонической составляющей, включая основную волну. Это дает точное измерение среднеквадратичного напряжения основной волны. Новейшие анализаторы мощности могут выполнять одновременные измерения истинных среднеквадратичных значений и гармонических составляющих.

На рисунке 4 Urms2 (среднеквадратичное значение на выходе ШИМ) является очень большим числом, а F2 (среднее значение основной гармоники) несколько ниже. Значение Urms3 (фильтрация основного) дает аналогичный результат. Наконец, U2 (1) получается из анализа гармоник или вычислений FFT основной гармоники. F2, Urms3 и U2 (1) дают очень близкие результаты, но расчет U2 (1) FFT считается наиболее точным.

Инверторный ток обычно измеряется только одним способом, и это как истинный среднеквадратичный сигнал, потому что все гармонические токи вносят вклад в повышение температуры в двигателе и ответственны за него, поэтому все они должны быть измерены.

Еще одно важное измерение включает в себя напряжение привода В / Гц (вольт-на-герц). Привод с ШИМ должен поддерживать постоянное соотношение В / Гц по сравнению с рабочей скоростью двигателя. Анализатор мощности может рассчитывать В / Гц, используя среднеквадратичное значение или значение основного напряжения. Определенная пользователем математическая функция анализатора используется для построения уравнения для этого измерения.

Измерение напряжения шины постоянного тока

Напряжение на шине постоянного тока в ШИМ может быть измерено для проверки условий повышенного и пониженного напряжения.Это измерение может быть выполнено внутри привода на клеммах конденсаторной батареи. Однако более простой способ — использовать отображение формы сигнала анализатора мощности с измерением курсора.

При отображении формы сигнала с помощью курсорного измерения необходимо убедиться, что курсор не находится прямо над небольшими выступами на дисплее. Вместо этого для точного измерения курсор должен находиться поперек формы сигнала. На рисунке 5 показано измерение напряжения ШИМ с высокоскоростным переключением.Курсор устанавливается для чтения значения, например 302,81 В.

Измерения механической мощности

Механическая мощность измеряется как скорость двигателя, умноженная на крутящий момент двигателя. На рынке существует множество различных типов датчиков скорости и крутящего момента, которые работают с различными двигателями. Хотя анализаторы Yokogawa могут взаимодействовать с большинством датчиков скорости и крутящего момента, все же целесообразно подтверждать совместимость в каждом случае. Эти датчики могут использоваться для предоставления информации о механических измерениях для расчета измерений механической мощности в анализаторе мощности.

Многие датчики поставляются с интерфейсной электроникой для правильной обработки сигнала для работы с анализаторами мощности или другим оборудованием. Обусловленный сигнал может быть аналоговым выходом или выходом последовательной связи, который поступает на ПК и его прикладное системное программное обеспечение.

Одним из вариантов измерения механической мощности является использование как датчика, так и соответствующего измерительного прибора от данного производителя. Такой подход имеет преимущества, поскольку датчики будут точно согласованы с прибором.Будут доступны показатели крутящего момента, скорости и мощности, и, вероятно, будут варианты подключения к ПК вместе с соответствующим прикладным программным обеспечением.

Более интегрированный подход изображен на рисунке 6. В этой конфигурации выходные сигналы скорости и крутящего момента от измерительных приборов датчика подключаются непосредственно к входам скорости и крутящего момента анализатора мощности. Это дает большое преимущество, заключающееся в том, что измерения электрической и механической мощности могут оцениваться одновременно, а расчеты эффективности могут выполняться непрерывно.

КПД двигателя, привода и системы

КПД инвертора в простейшей форме рассчитывается как выходная мощность, деленная на входную мощность, и выражается в процентах. Один из методов, используемых для измерения входной и выходной мощности, заключается в простом подключении измерителей мощности на входе и выходе, при этом показания двух измерителей используются для расчета эффективности.

Более комплексным методом является использование анализатора мощности с несколькими входами для одновременного измерения входа и выхода, как показано на рисунке 1.Это приводит к более точному расчету эффективности, поскольку он использует один анализатор мощности для устранения потенциальных ошибок, вызванных измерениями временного сдвига.

С помощью внутренних математических вычислений, предоставляемых анализатором, можно настроить очень простое вычисление через меню для расчета потерь привода и эффективности привода.

Какой метод мне следует использовать?

IEEE 112 — это промышленный стандарт США для тестирования двигателей, в котором описаны несколько методов.На рисунке 7 показан дисплей анализатора мощности, поддерживающий «Метод А» стандарта IEEE 112, в котором вся механическая мощность делится на общую мощность, потребляемую двигателем. Стандарт определяет многие параметры, помимо измерений тока и напряжения двигателя, и предоставляет инструкции по проведению общепринятых испытаний многофазных и асинхронных двигателей и генераторов и составлению отчетов по ним. Кроме того, стандарт содержит 11 методов испытаний, чтобы определить, как проводить измерения эффективности двигателей.

Метод испытаний A — ввод-вывод, определенный в IEEE 112: КПД рассчитывается как отношение выходной мощности измерения к измеренной входной мощности после корректировки температуры и динамометра, если применимо.Испытания проводятся при номинальной нагрузке с помощью механического тормоза или динамометра. Этот рейтинг должен быть ограничен двигателями с номинальной полной нагрузкой не более 1 кВт.

Метод испытаний B — ввод-вывод с разделением потерь: в методе B выполняются измерения как входной, так и выходной мощности, но различные потери разделяются. Большинство этих потерь просто производят тепло, которое должно рассеиваться двигателем в сборе, и представляют собой энергию, недоступную для выполнения работы. Этот метод является признанным стандартом тестирования U.S. автомобилестроение для двигателей с полной нагрузкой от 1 до 300 кВт.

Хотя оба метода A и B работают, метод B требует большого количества приборов и обычно выполняется только производителями двигателей. Поскольку большинство производителей используют метод B, а большинство пользователей предпочитают метод A, расчеты эффективности между ними могут отличаться. Данные производителей двигателей и приводов могут использовать разные скорости двигателя, испытательные нагрузки или другие условия испытаний.

Заключение

При измерении мощности электродвигателя необходимо учитывать множество факторов, например, полный и истинный коэффициент мощности.Эти измерения включают сложные уравнения, поэтому большинство компаний используют анализаторы мощности для автоматического получения результатов.

После принятия решения об использовании анализатора мощности необходимо принять решение о частотном диапазоне и уровне точности. Совместимость приборов — еще один важный аспект безопасного получения точных показаний, особенно с трансформаторами тока, и это та область, где необходимо учитывать ввод / опции анализатора. При правильных входных сигналах датчиков измерения механической мощности также можно проводить с помощью анализатора мощности.Выбор правильных датчиков скорости и крутящего момента — это первый шаг в определении механической мощности.

Некоторые анализаторы мощности также позволяют выполнять измерения с широтно-импульсной модуляцией. Однако настройка анализатора для измерения ШИМ также требует знания о том, как токи и напряжения будут влиять на измерения мощности.

Прецизионный высокочастотный анализатор мощности — важный инструмент для измерения как механической, так и электрической мощности. Его функции анализа и показания могут помочь улучшить работу и даже продлить срок службы двигателя.Выбор подходящего анализатора и его правильная реализация требуют знаний; однако при правильном использовании данные анализатора мощности предоставят точные и очень ценные данные.

Мощность на валу электродвигателя

Мощность обычно составляет ватт (Вт) или лошадиных сил (л.с.) . Старая британская единица измерения лошадиных сил равна 746 Вт (0,745 кВт), или 33000 фунт-футов в минуту (или 550 фунт-футов в секунду ).

Единица электрической мощности — 1 ватт — равна мощности, производимой электрическим током 1 ампер при разности потенциалов 1 вольт .

  • 1 Вт = 1/746 л.с.
  • 1 л.с. = 746 Вт = 0,76 кВт

Мощность на валу в ваттах

Постоянный ток — постоянный ток

Мощность на валу, получаемая от постоянного тока (DC ) электродвигатель:

P вал_кВт = η м UI /1000 (1)

где

P вал_кВт = мощность на валу 9 (мощность на валу)

η м = КПД двигателя

U = напряжение (В)

I = ток (А, амперы)

Переменный ток — AC

Мощность на валу переменный ток (AC) электродвигатель:

однофазный

P вал_кВт = η м UI 9001 9 PF / 1000 (1b)

где

PF = коэффициент мощности

Двухфазный четырехпроводной

P вал_кВт = η м 2 UIF (1c)

Трехфазный

P вал_кВт = η м 1.73 UI PF / 1000 (1d)

Мощность на валу, л.с.

Мощность на валу, выраженная в лошадиных силах:

P вал_л.с. = P вал_ кВт / 0,7 )

или для двигателя постоянного тока

P вал_ л.с. = (η м UI / 1000) / 0,746

= η м UI / 7 2b)

где

P shav_hp = Мощность на валу (л.с.)

Пример — Электродвигатель мощности на валу

Мощность на валу, создаваемая электродвигателем постоянного тока с 36 В, 85% КПД и 5 ампер — можно рассчитать в Вт как

P вал_кВт = 0.85 (36 В) (5 ампер) / 1000

= 0,153 кВт

= 153 Вт

Мощность на валу как л.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *