Как определить номинальный ток электродвигателя. Какой ток потребляет двигатель из сети при пуске и работе

Сумский государственный университет

Расчетно-практическая

работа №1

"Расчет трехфазного асинхронного двигателя

переменного тока"

по предмету "Электротехника"

Группа МВ-81

Вариант 162

Преподаватель Пузько И.Д.

По данным 3-х фазного асинхронного двигателя и заданной схемой соединения обмоток статора определить:

1. Линейное напряжение питающей трехфазной цепи U л и синхронную частоту вращения поля статора n 0 , номинальную n Н и критическую n КР частоту вращения ротора, номинальную мощность P 1 ном, потребляемую двигателем из сети, номинальный и пусковой токи двигателя I НОМ и I ПУС, номинальный и максимальный вращающий моменты двигателя М НОМ и М МАХ.

2. Построить кривую зависимости M(S) при U Л = const и определить

кратность пускового момента K п = М пуск /М ном.

3. Построить механическую характеристику n 2 =f(M) при U C =const и определить диапазон частот вращения ротора, при которых возмодна устойчивая работа двигателя.

4. Построить характеристики M(S) и n 2 =f(M) при U 1 =0.9U C =const.

Исходные данные:

Схема соеди-нения				l М =М МАХ /	m 1 =I ПУСК /I НОМ
голь-ником

Расчетная часть.

1. При соединении триугольником линейное напряжение составляет 220 В.

2. Синхронная частота вращения поля статора:

3. Номинальная частота вращения ротора:

4. Критическое скольжение:

5. Критическая частота вращения ротора:

6. Номинальная мощность, потребляемая из сети:

7. Номинальный ток двигателя:

9. Пусковой ток двигателя:

10. Номинальный вращательный момент:

11. Маскимальный вращательный момент:

12. Момент при пуске:

13. Кратность пускового момента:

M

M

Идея этого поста родилась после многочисленных доставалок "сильно грамотных" инженеров на тему о том, что на двигатель мощностью, ну например 15 квт надо ставить автомат не ниже 50А, ибо номинал тока 40А + запас на пусковые токи, бла блаблаблабла...Это типичная ошибка тех, кто пытается считать мощность трехфазных асинхронников по стандартной формуле мощности I=P\U, при этом в расчет не берется ни то что двигатель трехфазный, ни то что у него еще есть непонятные почти никому Косинус Фи и КПД.

Кстати при установке новых двигателей ничего и считать не надо, как правило номинальный ток для обоих режимов (звезда 380 и треугольник 220) указан на шильдике, вместе со всеми остальными параметрами.

Так какже, правильно расчитать, грубо или поточнее мощность асинхронного двигателя в стандартной ситуации?
Для начала определимся с это самой "стандартной ситуацией" и с чем ее едят.
Стандартной я называю ситуацию, когда двигатель расчитанный на 380\220 звезда\треугольник, подключается на стандартные 380 звездой, на все три фазы. В промышленности это встречается наиболее часто, и также часто вызывает вопросы по поводу того, какого номинала автоматы ставить, ибо многие, знают стандартную формулу мощности I=P\U и почемуто, видимо от большой грамотности или большого ума, от которого горе по Грибоедову, начинают для трехфазной нагрузки применять ее.

А теперь раскрываю секрет, страааашный секрет....
Для расчета защиты маломощных двигателей на 380В, мощностью до 30 квт вполне достаточно умножить мощность ровно на 2, то есть P*2=~In , автомат все равно выбирается ближайший по номиналу в большую сторону, то есть 63А для 30 квт двигателя, имеющего на валу нагрузкой ну скажем турбину вентилятора типа Циклон. Это страаашный, нигде в учебниках не озвученный секретный экспресс-метод грубого расчета силы тока двигателей на 380В...Почему так? Очень просто при U=380В на один КВТ мощности приходится примерно сила тока в 2 Ампера. (Да меня щас побьют теоретики, которые помнят про КПД и Косинус ФИ...Помолчите Господа, пока помолчите, я же сказал, для МАЛОМОЩНЫХ двигателей до 30 квт, а для низких мощностей, зная модельный ряд наших автоматов, эти 2 значения можно и не учитывать, особенно если нагрузка на вал минимальная)

А теперь представим типовой двигатель* со следующими параметрами:
P=30 квт
U=380 В
сила тока на шильдике стерлась...
cos φ = 0,85
КПД=0,9

Как найти его силу тока? Если считать так, как советуют и сами считают упрямые "очень умные" горе-инженера, особенно любящие озадачивать этим вопросом на собеседованиях, то получаем цифру в 78,9А, после чего горе-инженера начинают лихорадочно вспоминать про пусковые токи, задумчиво хмурить брови и морщить лбы, а затем не стесняясь требуют поставить автомат минимум на 100А, так как ближайший по номиналу 80А будет выбивать при малейшей попытке запуска офигенными пусковыми токами...И переспорить их очень тяжело, так как все нижеследующее вызывает у умных дяденек бурю эмоций, недержание мочи и кала, разрыв шаблона, и погружение в глубокий транс с причитаниями и маханием корочками тех универов где они учились считать и жить..

Более полная формула, рекомендованная к применению выглядит несколько иначе.
Мощность в квт переводится в ватты, для чего 30*1000=30000 вт
Затем ватты делим на напряжение, затем делим на корень квадратный из 3(1,73), (у нас же ТРИ ФАЗЫ) и получаем примерную силу тока, которую нужно уточнить, поделив дополнительно на cos φ(коэффициент мощности, ибо всякая индуктивная нагрузка имеет и реактивную мощность Q) и затем, уточнить еще раз, поделив при желании на КПД, итак:

30000вт\380в\1,73=45,63 А\0,85=53,6А

Уточняем расчет: 53,6А\0,9 = 59,65А (Кстати программа электрик, считающая по похожей формуле, выдает более точные данные 59,584 А, то есть немного меньше чем мой проверенный временем расчет...то есть расчет довольно точен, а расхождения в десятые и сотые доли ампера в нашем случае никого особо не волнуют, почему - написано ниже)

59,65 Ампер, - почти полное совпадение с первым грубым расчетом, расхождение составляет всего лишь -0,35А, что для выбора автомата защиты не играет никакой роли в данном случае. Ну и какой же автомат выбрать??
При условии что нагрузка на валу не велика, скажем какая нибудь турбина вентилятора, можно смело ставить ВА 47-29 на 63А фирмы ИЭК, категории С..наиболее часто встречающиеся.
На вопли о пусковых токах могу смело ответить, что 63А пакетник категории В,С,D выдерживает по току превышение 1,13 раза дольше часа и 1,45 раза меньше часа, то есть если на автомате написано 63А, то это не значит, что при броске до 70А его сразу выбьет...Нифига подобного, нагрузку в 113% (сила тока равна 71,19А) он будет держать минимум час, особенно это касается дорогих автоматов фирм Легранд\АВВ, и даже при силе тока в 145% номинала = 91,35А он гарантированно продержит несколько минут, а для раскрута асинхронника и выхода на номинальный режим достаточно нескольких секунд, как правило от 5 до 20 секунд. За это время тепловой расцепитель автомата тупо не успеет разогрется и отключить нагрузку.
Конечно, умные дяди мне сейчас напомнят, что у автомата есть еще электромагнитный расцепитель, и уж он то, ну уж он то точно отрубит при превышении 63А несчастный двигатель...Хахаха, хрен вам и горе умное...

Буковки B,C,D, и некоторые другие в наименовании автомата как раз характеризуют кратность уставки электромагнитного расцепителя, и равна она

В - 3...5
С - 5...10
D - по ГОСТ Р - 10...50, большинство производителей заявляет диапазон 10...20.

Есть более редко встречающиеся
G - 6,4...9,6 (КЭАЗ ВМ40)
K - 8...14
L - 3,2...4,8 (КЭАЗ ВМ40)
Z - 2...3

То есть автомат категории С на 63А гарантированно отключится электромагнитным расцепителем только в диапазоне 315-630А и выше, чего при запуске исправного асинхронника на 30 квт никогда все равно не будет.
Второй законный вопрос- какой провод положить на наш двигатель. Ответ- кабель 4х16 миллиметров квадратных, с лихвой хватит, при длине до 50 метров, при большей длине лучше 25мм выбирать, ибо потери.

Все цифры проверены многократно, лично мной, и экспериментально. Проверены и по выбранным автоматам и по многократным замерам реальной силы тока токовыми клещами.

*-Единственное примечание и уточнение: У старых двигателей советского производства, вновь вводимых в эксплуатацию могут быть меньшие значения косинуса фи и КПД, тогда сила тока может быть чуть выше чем значение грубого расчета. Просто выбирается следующий по номиналу автомат на 80А. Не ошибётесь!

Второе примечание:
Для грубого расчета силы тока двигателя подключенного треугольником к сети 220 через конденсатор, можно взять мощность двигателя в Киловаттах, ну например теже 30 КВТ и умножить примерно на 3,9 и так: 30*3,9=117А
А для расчета конденсатора можно воспользоваться сайтом

Инструкция

Видео по теме

Для того чтобы найти номинальный ток для определенного проводника, воспользуйтесь специальной таблицей. В ней указывается, при каких значениях силы ток а проводник может разрушиться. Для нахождения номинального ток а для электрических двигателей различных конструкций, воспользуйтесь специальными формулами. Если вопрос касается предохранителя, то, зная мощность, на которую он рассчитан, найдите его номинальный ток .

Вам понадобится

• Для проведения измерений и расчетов возьмите вольтметр, штангенциркуль, таблицу зависимости номинального тока от сечения, техпаспорта электродвигателей.

Инструкция

Определение номинального ток а по сечению провода Определите материал, из которого сделан провод. Чаще всего встречаются провода из меди и алюминия с круглым поперечным сечением. Измерьте его диаметр штангенциркулем, а затем найдите площадь сечения, умножив квадрат диаметра на 3,14 и поделив на 4 (S=3,14 D²/4). Определите тип провода (одножильный, двухжильный или трехжильный). После этого по специальной таблице определите номинальный ток для данного провода. Превышение этого значения приведет к перегоранию провода.

Определение номинального ток а предохранителяНа плавком предохранителе обязательно указывается мощность , на которую он рассчитан с запасом приблизительно в 20%. Узнайте напряжение в сети, куда должен вставляться предохранитель, если оно не известно, измерьте его с помощью вольтметра. Чтобы найти номинальный ток , нужно максимальную расчетную мощность предохранителя в ваттах, поделить на напряжение в сети в вольтах . В том случае, если ток возрастет больше номинала, проводник в предохранителе разрушится.

Определение номинального ток а электродвигателя Чтобы найти номинальный ток для двигателя постоянного ток а, узнайте его номинальную мощность, напряжение источника, куда он подключается, а также его коэффициент полезного действия. Эти данные должны быть в технической документации электродвигателя, а напряжение источника измерьте вольтметром. Затем мощность в ваттах последовательно поделите на напряжение в вольтах и коэффициент полезного действия в единичных долях (I=P/(U η)). Результатом будет номинальный ток в амперах.
Для трехфазного двигателя переменного ток а дополнительно узнайте номинальный коэффициент мощности двигателя, и рассчитывайте номинальный ток по той же методике, только результат поделите еще на номинальный коэффициент мощности (Cos(φ)).

Видео по теме

Автоматические выключатели предназначены для управления электрическими сетями и для защиты их от перегрузки. Кроме этого, с их помощью регулируется режим протекания тока в цепи.

Инструкция

Обратите внимание: только правильно подобранный автоматический выключатель способен защитить вас при опасной нагрузке на электропроводку и мгновенно сработать в случае аварии. Покупайте «автомат» известных марок и только в специализированных магазинах.

Не следует использовать автоматический выключатель с видимыми дефектами корпуса. Также не стоит эксплуатировать и «автоматы » с завышенными номинальными показателями срабатывания. Выбирайте автоматический выключатель в соответствии с параметрами электропроводки и уровня потребления тока.

Ознакомьтесь с техническим паспортом автоматического выключателя. Обычно в нем указаны показатели номинального тока, напряжение и условия эксплуатации. Если вы планируете приобрести «автомат» для подключения повышенных нагрузок, рассчитайте ток. Автоматический выключатель должен отключать напряжение в случае короткого замыкания.

Согласно установленным стандартам, защита в случае перегрузки может быть обеспечена, если:
- потребляемый ток меньше или равен номинальном току «автомата», который должен быть не больше, чем максимальные показатели нагрузки цепи или кабеля;

Показатели номинального тока срабатывания «автомата» должны быть в 1,5 раза меньше, чем показатели максимально допустимой нагрузки цепи или кабеля.

Определите максимальные показатели тока, который может выдержать электропроводка, с помощью специальной онлайн -программы (http://electromirbel.ru/vybor_sechenia ) или по таблицам правил устройства электроустановок, которые можно найти по адресу : http://electromirbel.ru/vybor_avtomaticheskogo_v .

Номинальный ток может максимально долго проходить через контакты цепи, без каких либо последствий для нее. При значениях ток а ниже номинального в цепи не развивается максимальная мощность. В тех случаях, когда ток выше номинального, цепь может разрушиться. Максимальным значением номинального ток а может быть ток короткого замыкания.

Вам понадобится

• - тестер;
• - документация с указанием номинального напряжения и мощности;
• - источник тока с известным ЭДС и внутренним сопротивлением.

Инструкция

Вычислите номинальный ток по номинальному напряжению и сопротивлению прибора или участка цепи, по которому он протекает. Номинальное напряжение указывается в технической документации. Сопротивление найдите там же или измерьте тестером, присоединив его к прибору или участку цепи, предварительно переключив его в режим работы омметра.

При измерении участок цепи должен быть отключен от источника ток а, омметр присоединяйте параллельно. Рассчитайте номинальный ток , поделив номинальное напряжение на измеренное сопротивление I=U/R. Напряжение указывается в вольтах, а сопротивление в Омах. Тогда номинальный ток получится в Амперах.

Иногда в документах указывается номинальная мощность и номинальное напряжение, при котором может работать прибор. В этом случае рассчитайте номинальный ток , поделив значение номинальной мощности на номинальное напряжение I= Р/ U. Мощность должна быть указана в ваттах , а напряжение - в вольтах.

Если же номинальное напряжение неизвестно, то измерьте сопротивление прибора или участка цепи при помощи тестера и поделите номинальную мощность на это значение. Из получившегося числа выделите корень квадратный. Это и будет номинальный ток прибора.

Максимальный ток , возможный в цепи, называется ток короткого замыкания. При достижении такой силы ток а, в ней произойдет короткое замыкание , и она выйдет из строя. Это предельный возможный номинал для любой цепи, подключенной к данному источнику ток а. Для этого узнайте электродвижущую силу (ЭДС) и внутреннее сопротивление источника ток а.

Рассчитайте ток короткого замыкания, поделив ЭДС на внутреннее сопротивление Iкз=ЭДС/r. Если при работе прибора или цепи ток приближается к этому значению , значит , нужно уменьшать ЭДС источника ток а, если это возможно, или увеличивать нагрузку (общее сопротивление) цепи.

Видео по теме

При создании электрической сети для выбора сечений на отдельных ее участках требуется знать токовые нагрузки. При расчете сети на потери напряжения следует принимать во внимание не только нагрузку, но и длину всех участков сети. Поэтому расчет потребляемого тока начинается с составления расчетной схемы с указанием нагрузки и длины участков всех входящих в сеть цепей.

Инструкция

Для простоты расчета трехфазной сети исходите из того, что нагрузки всех трех фазных проводов одинаковы. В реальной практике такое условие выполнимо только для силовых сетей, имеющих в своем составе трехфазные двигатели. Однофазные приемники в сети могут иметь определенную неравномерность распределения нагрузки по фазам. Однако для предварительных общих расчетов этим обстоятельством можно пренебречь.

Выполните однолинейную схему проводов сети для равномерно нагруженных фаз линии. Укажите присоединенные к сети нагрузки и длину каждого ее участка. Отметьте на расчетной схеме места установки предохранителей и прочих защитных аппаратов.

Если схема предусматривает отображение электрической проводки внутри здания, используйте его поэтажный план, включая разрезы, на которых должна иметься проводка с обязательным указанием точек присоединения приемников энергии.

Наружную расчетную схему сети, оборудуемой на крупном предприятии или в небольшом населенном пункте, составьте с использованием плана всей площади сооружения или пункта. Отдельно укажите на схеме дома или отдельно стоящие здания, представляющие собой точки присоединения групп электроприемников.

По чертежу измерьте с учетом масштаба длину каждого участка электрической сети. Если масштаб не установлен, произведите непосредственный обмер участков на местности. При нанесении участков сети на схему соблюдайте правильную последовательность соединения элементов схемы между собой.

После составлении расчетной схемы определите расчетный ток на линии как для каждого электроприемника, так и для группы связанных между собой элементов по формуле:I = 1000 х P / (1,73 х U х cosφ), гдеP – мощность электроприемника, определяемая расчетом;U – номинальное напряжение на зажимах приемника;cosφ – коэффициент мощности приемника;х - знак умножения;/ - знак деления.

По приведенной выше формуле определите и расчетный ток для группы электроприемников, присоединяемых к линии однофазного тока. Для ламп накаливания и нагревательных приборов коэффициент мощности примите равным единице, что упрощает расчеты.

Электрическая мощность – физическая величина, определяющая скорость преобразования электрической энергии. Мощность измеряется в ваттах (Вт) и в зависимости от рассматриваемой работы переменного или постоянного тока может быть определена по соответствующим правилам.

Инструкция

Известно, что ток силой в 1 А при напряжении в электрической сети 1 В выдает мощность в 1 Вт. Но данное соотношение можно использовать для нахождения мощности лишь при постоянных значениях разности потенциалов и силы тока. Т.е. при определении мощности (Р) в сети постоянного тока. Для этого используйте одну из

В паспорте электрического двигателя указан ток при номинальной нагрузке на валу. Если, например, указано 13,8/8 А, то это означает, что при включении двигателя в сеть 220 В и при номинальной нагрузке ток, потребляемый из сети, будет равен 13,8 А. При включении в сеть 380 В из сети будет потребляться ток 8 А, то есть справедливо равенство мощностей: √ 3 х 380 х 8 = √ 3 х 220 х 13,8.

Зная номинальную мощность двигателя (из паспорта) можно определить его номинальный ток . При включении двигателя в трехфазную сеть 380 В номинальный ток можно посчитать по следующей формуле:

I н = P н/(√3U н х η х сosφ) ,

Рис. 1. Паспорт электрического двигателя. Номинальная мощность 1,5 кВ, номинальный ток при напряжении 380 В - 3,4 А.

Если не известны к.п.д. и коэффициент мощности двигателя, например, при отсутствии на двигателе паспорта-таблички, то номинальный его ток с небольшой погрешностью можно определить по соотношению "два ампера на киловатт", т.е. если номинальная мощность двигателя 10 кВт, то потребляемый им ток будет примерно равен 20 А.

Для указанного на рисунке двигателя это соотношение тоже выполняется (3,4 А ≈ 2 х 1,5). Более точные значения токов при использовании данного соотношения получаются при мощностях двигателей от 3 кВт.

При холостом ходе электродвигателя из сети потребляется незначительный ток (ток холостого хода). При увеличении нагрузки увеличивается и потребляемый ток. С увеличением тока повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка приводит к тому, что увеличенный ток вызывает перегрей обмоток двигателя, и возникает опасность обугливания изоляции (сгорания электродвигателя).

В момент пуска из сети электрическим двигателем потребляется так называемый пусковой ток , который может быть в 3 - 8 раз больше номинального. Характер изменения тока представлен на графике (рис. 2, а).

Рис. 2. Характер изменения тока, потребляемого двигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)

Точное значение пускового тока для каждого конкретного двигателя можно определить зная значение кратности пускового тока - I пуск/I ном. Кратность пускового тока - одна из технических характеристик двигателя, которую можно найти в каталогах. Пусковой ток определяется по следующей формуле: I пуск = I н х (I пуск/I ном). Например, при номинальном токе двигателя 20 А и кратности пускового тока - 6, пусковой ток равен 20 х 6 = 120 А.

Знание реальной величины пускового тока нужно для выбора плавких предохранителей, проверке срабатывания электромагнитных расцепителей во время пуска двигателя при выборе автоматических выключателей и для определения величины снижения напряжения в сети при пуске.

Большой пусковой ток, на который сеть обычно не рассчитана, вызывает значительные снижения напряжения в сети (рис. 2, б).

Если принять сопротивление проводов, идущих от источника до двигателя, равным 0,5 Ом, номинальный ток I н=15 А, а пусковой ток равным пятикратному от номинального, то потери напряжения в проводах в момент пуска составят 0,5 х 75 + 0,5 х 75 = 75 В.

На зажимах двигателя, а также и на зажимах рядом работающих электродвигателей будет 220 - 75 = 145 В. Такое снижение напряжения может вызвать торможение работающих двигателей, что повлечет за собой еще большее увеличение тока в сети и перегорание предохранителей.

В электрических лампах в моменты пуска двигателей уменьшается накал (лампы «мигают»). Поэтому при пуске электродвигателей стремятся уменьшить пусковые токи.

Для уменьшения пускового тока может использоваться схема пуска двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник. При этом фазное напряжение уменьшится в √ З раз и соответственно ограничивается пусковой ток. После достижения ротором некоторой скорости обмотки статора переключаются в схему треугольника и напряжение ни них становится равным номинальному. Переключение обычно производится автоматически с использованием реле времени или тока.

Рис. 3. Схема пуска электрического двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник

Электродвигатель – механизм, преобразующий энергию электрического тока в кинетическую энергию. Современное производство и быт сложно представить без машин с электроприводом. Они используются в насосном оборудовании, системах вентиляции и кондиционирования, в электротранспорте, промышленных станках различных типов и т.д.

При выборе электродвигателя необходимо руководствоваться несколькими основными критериями:

• вид электрического тока, питающего оборудование;
• мощность электродвигателя;
• режим работы;
• климатические условия и другие внешние факторы.

Типы двигателей

Электродвигатели постоянного и переменного тока

В зависимости от используемого электрического тока двигатели делятся на две группы:

• приводы постоянного тока;
• приводы переменного тока.

Электродвигатели постоянного тока сегодня применяются не так часто, как раньше. Их практически вытеснили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Главный недостаток электродвигателей постоянного тока – возможность эксплуатации исключительно при наличии источника постоянного тока или преобразователя переменного напряжения в постоянный ток. В современном промышленном производстве обеспечение данного условия требует дополнительных финансовых затрат.

Тем не менее, при существенных недостатках этот тип двигателей отличается высоким пусковым моментом и стабильной работой в условиях больших перегрузок. Приводы данного типа чаще всего применяются в металлургии и станкостроении, устанавливаются на электротранспорт.

Принцип работы электродвигателей переменного тока построен на электромагнитной индукции, возникающей в процессе движения проводящей среды в магнитном поле. Для создания магнитного поля используются обмотки, обтекаемые токами, либо постоянные магниты.

Электродвигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. У каждой подгруппы есть свои конструктивные и эксплуатационные особенности.

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели – оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.

Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.

В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели переменного тока получили наибольшее распространение в промышленном производстве. Особенностью данных приводов является более высокая частота вращения магнитного поля по сравнению со скоростью вращения ротора.

В современных двигателях для изготовления ротора используется алюминий. Легкий вес этого материала позволяет уменьшить массу электродвигателя, сократить себестоимость его производства.

КПД асинхронного двигателя падает почти вдвое при эксплуатации в режиме низких нагрузок – до 30-50 процентов от номинального показателя. Еще один недостаток таких электроприводов состоит в том, что параметры пускового тока почти втрое превышают рабочие показатели. Для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя используются частотные преобразователи или устройства плавного пуска .

Асинхронные электродвигатели удовлетворяют требованиям разных промышленных применений:

• Для лифтов и другого оборудования, требующего ступенчатого изменения скорости, выпускаются многоскоростные асинхронные приводы.
• При эксплуатации лебедок и металлообрабатывающих станков используются электродвигатели с электромагнитной тормозной системой. Это обусловлено необходимостью остановки привода и фиксации вала при перебоях напряжения или его исчезновения.
• В процессах с пульсирующей нагрузкой или при повторно-кратковременных режимах могут использоваться асинхронные электродвигатели с повышенными параметрами скольжения.

Вентильные электродвигатели

Группа вентильных электродвигателей включает в себя приводы, в которых регулирование режима эксплуатации осуществляется посредством вентильных преобразователей.

К преимуществам данного оборудования относятся:

• Высокий эксплуатационный ресурс.
• Простота обслуживания за счет бесконтактного управления.
• Высокая перегрузочная способность, которая в пять раз превышает пусковой момент.
• Широкий диапазон регулирования частоты вращения, который почти вдвое выше диапазона асинхронных электродвигателей.
• Высокий КПД при любой нагрузке – более 90 процентов.
• Небольшие габариты.
• Быстрая окупаемость.

Мощность электродвигателя

В режиме постоянной или незначительно изменяющейся нагрузки работает большое количество механизмов: вентиляторы, компрессоры, насосы, другая техника. При выборе электродвигателя необходимо ориентироваться на потребляемую оборудованием мощность.

Определить мощность можно расчетным путем, используя формулы и коэффициенты, приведенные ниже.

Мощность на валу электродвигателя определяется по следующей формуле:

где:
Рм – потребляемая механизмом мощность;
ηп – КПД передачи.

Номинальную мощность электродвигателя желательно выбирать больше расчетного значения.

где:
K3 – коэффициента запаса, он равен 1,1-1,3;
g –ускорение свободного падения;
Q – производительность насоса;
H – высота подъема (расчетная);
Y – плотность перекачиваемой насосом жидкости;
ηнас – КПД насоса;
ηп – КПД передачи.

Давление насоса рассчитывается по формуле:

Формула расчета мощности электродвигателя для компрессора

Мощность поршневого компрессора легко рассчитать по следующей формуле:

где:
Q – производительность компрессора;
ηk – индикаторный КПД поршневого компрессора (0,6-0,8);
ηп – КПД передачи (0,9-0,95);
K3 – коэффициент запаса (1,05 -1,15).

или взять из таблицы

Формула расчета мощности электродвигателя для вентиляторов

где:
K3 – коэффициент запаса. Его значения зависят от мощности двигателя:

• до 1 кВт – коэффициент 2;
• от 1 до 2 кВт – коэффициент 1,5;
• 5 и более кВт – коэффициент 1,1-1,2.

Q – производительность вентилятора;
H – давление на выходе;
ηв – КПД вентилятора;
ηп – КПД передачи.

Приведенная формула используется для расчета мощности осевых и центробежных вентиляторов. КПД центробежных моделей равен 0,4-0,7, а осевых вентиляторов – 0,5-0,85.

Остальные технические характеристики, необходимые для расчета мощности двигателя, можно найти в каталогах для каждого типа механизмов.

ВАЖНО! При выборе электродвигателя запас мощности должен быть, но небольшой. При значительном запасе мощности снижается КПД привода. В электродвигателях переменного тока это приводит еще и к снижению коэффициента мощности.

Пусковой ток электродвигателя

Зная тип и номинальную мощность электродвигателя, можно рассчитать номинальный ток.

где:
PH – номинальная мощность электродвигателя;
UH - номинальное напряжение электродвигателя,
ηH - КПД электродвигателя;
cosfH - коэффициент мощности электродвигателя.

Номинальные значения мощности, напряжения и КПД можно найти в технической документации на конкретную модель электродвигателя.

Зная значение номинального тока, можно рассчитать пусковой ток.

Формула расчета пускового тока электродвигателей

где:
IH – номинальное значение тока;
Кп – кратность постоянного тока к номинальному значению.

Пусковой ток необходимо рассчитывать для каждого двигателя в цепи. Зная эту величину, легче подобрать тип автоматического выключателя для защиты всей цепи.

Режимы работы электродвигателей

Режим работы определяет нагрузку на электродвигатель . В некоторых случаях она остается практически неизменной, в других может изменяться. Характер предполагаемой нагрузки обязательно учитывается при выборе двигателя. Действующими стандартами предусмотрены следующие режимы эксплуатации:

Режим S1 (продолжительный). При таком режиме эксплуатации нагрузка остается постоянной в течение всего времени, пока температура электродвигателя не достигнет необходимого значения. Мощность привода рассчитывается по формулам, приведенным выше.

Режим S2 (кратковременный). При эксплуатации в этом режиме температура двигателя в период его включения не достигает установившегося значения. За время отключения электродвигатель охлаждается до температуры окружающей среды. При кратковременном режиме эксплуатации необходимо проверять перегрузочную способность электропривода.

Режим S3 (периодически-кратковременный). Электродвигатель работает с периодическими отключениями. В периоды включения и отключения его температура не успевает достигнуть заданного значения или охладиться до температуры окружающей среды. При расчете мощности двигателя обязательно учитывается продолжительность пауз и потерь в переходные периоды. При выборе электродвигателя важным параметром является допустимое количество включений за единицу времени.

Режимы S4 (периодически-кратковременный, с частыми пусками) и S5 (периодически-кратковременный с электрическим торможением). В обоих случаях работа двигателя рассматривается по тем же параметрам, что и в режиме эксплуатации S3.

Режим S6 (периодически-непрерывный с кратковременной нагрузкой). Работа электродвигателя в данном режиме предусматривает эксплуатацию под нагрузкой, чередующуюся с холостым ходом.

Режим S7 (периодически-непрерывный с электрическим торможением)

Режим S8 (периодически-непрерывный с одновременным изменением нагрузки и частоты вращения)

Режим S9 (режим с непериодическим изменением нагрузки и частоты вращения)

Большинство моделей современных электроприводов, эксплуатируемых продолжительное время, адаптированы к изменяющемуся уровню нагрузки.

Климатические исполнения электродвигателей

При выборе электродвигателя учитываются не только его технические характеристики, но и условия окружающей среды, в которых он будет эксплуатироваться.

Современные электроприводы выпускаются в разных климатических исполнениях. Категории маркируются соответствующими буквами и цифрами:

• У – модели для эксплуатации в умеренном климате;
• ХЛ – электродвигатели, адаптированные к холодному климату;
• ТС – исполнения для сухого тропического климата;
• ТВ – исполнения для влажного тропического климата;
• Т – универсальные исполнения для тропического климата;
• О – электродвигатели для эксплуатации на суше;
• М – двигатели для работы в морском климате (холодном и умеренном);
• В – модели, которые могут использоваться в любых зонах на суше и на море.

Цифры в номенклатуре модели указывают на тип ее размещения:

• 1 – возможность эксплуатации на открытых площадках;
• 2 – установка в помещениях со свободным доступом воздуха;
• 3 – эксплуатация в закрытых цехах и помещениях;
• 4 – использование в производственных и других помещениях с возможностью регулирования климатических условий (наличие вентиляции, отопления);
• 5 – исполнения, разработанные для эксплуатации в зонах повышенной влажности, с высоким образованием конденсата.

Энергоэффективность

Рациональное потребление энергии при сохраняющейся высокой мощности сокращает текущие производственные затраты при одновременном увеличении производительности электродвигателя. Поэтому при выборе привода обязательно учитывается класс энергоэффективности.

В технической документации и каталогах обязательно указывается класс энергоэффективности двигателя. Он зависит от показателя КПД.

Проводимые в тестовом и рабочем режимах экспериментальные исследования показывают, что электродвигатель мощностью 55 кВт высокого класса энергоэффективности сокращает потребление электроэнергии на 8-10 тысяч кВт ежегодно.

Другие полезные материалы: