Mechanické a elektrické vlastnosti indukčných motorov

Tento článok vyzdvihne tému mechanických a elektrických charakteristík elektrických motorov. Ako príklad použite asynchrónny motor. Zvážte také parametre ako výkon, práca, účinnosť, kosínus phi, krútiaci moment, uhlová rýchlosť, lineárna rýchlosť a frekvencia. Všetky tieto vlastnosti sú dôležité pri navrhovaní zariadení, v ktorých elektrické motory slúžia ako hnacie motory. Najmä asynchrónne elektrické motory sú dnes v priemysle obzvlášť rozšírené, takže sa budeme venovať ich vlastnostiam. Zoberme si napríklad model AIR80V2U3.

Menovitý mechanický výkon indukčného motora

Typový štítok (na typovom štítku) motora vždy udáva menovitý mechanický výkon na hriadeli motora. Toto nie je elektrická energia, ktorú tento elektrický motor spotrebúva zo siete.

Napríklad napríklad pre motor AIR80V2U3 zodpovedá výkon 2200 wattov presne mechanickému výkonu na hriadeli. To znamená, že v optimálnom prevádzkovom režime je tento motor schopný vykonávať mechanickú prácu 2200 joulov za sekundu. Túto silu označujeme ako P1 = 2200 W.

Menovitý činný elektrický výkon indukčného motora

Na určenie menovitého činného elektrického výkonu indukčného motora na základe údajov z typového štítku je potrebné zohľadniť účinnosť. Pri tomto elektrickom motore je teda účinnosť 83%.

Čo to znamená? To znamená, že iba časť činnej energie dodávanej zo siete do statorových vinutí motora a neodvolateľne spotrebovaná motorom sa premení na mechanickú silu na hriadeli. Aktívny výkon je P = P1 / účinnosť. V našom príklade vidíme, že podľa prezentovaného typového štítku je P1 = 2200, účinnosť = 83%. Takže P = 2200 / 0,83 = 2650 wattov.

Menovitý zdanlivý elektrický výkon indukčného motora

Celková elektrická energia privádzaná do statora elektromotora zo siete je vždy väčšia ako mechanická energia na hriadeli a väčšia ako aktívna energia neodvolateľne spotrebovaná elektrickým motorom.

Na nájdenie plnej sily stačí rozdeliť činnú silu na kosínske phi. Celkový výkon je teda S = P / Cosφ. V našom príklade je P = 2650 W, Cos = 0,87. Preto celkový výkon S = 2650 / 0,87 = 3046 VA.

Menovitý jalový elektrický výkon indukčného motora

Časť celkovej energie dodávanej do vinutí statora indukčného motora sa vracia do siete. Je to tak jalový výkon Q.

Q = √(S² - P²)

Reaktívna sila súvisí so zdanlivou silou prostredníctvom hriechu a súvisí s aktívnou a zdanlivou silou prostredníctvom druhej odmocniny. Napríklad:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

Jalový výkon Q sa meria vo VAR - v reaktívnych voltampéroch.

Teraz sa pozrime na mechanické vlastnosti nášho indukčného motora: menovitý prevádzkový krútiaci moment na hriadeli, uhlové otáčky, lineárne otáčky, otáčky rotora a jeho vzťah k frekvencii elektromotora.

Rýchlosť rotora indukčného motora

Na typovom štítku vidíme, že keď je napájaný striedavým prúdom 50 Hz, rotor motora pracuje pri menovitom zaťažení 2870 ot / min, túto frekvenciu označujeme ako n1.

Čo to znamená? Pretože magnetické pole vo vinutí statora je tvorené striedavým prúdom s frekvenciou 50 Hz, pre motor s jedným párom pólov (ktorým je AIR80V2U3) je frekvencia "rotácie" magnetického poľa, synchrónna frekvencia n, rovnaká ako 50 ot / min. Ale pretože motor je asynchrónny, rotor sa otáca o množstvo sklzu.

Hodnota s sa dá určiť vydelením rozdielu medzi synchrónnymi a asynchrónnymi frekvenciami synchrónnymi frekvenciami a vyjadrením tejto hodnoty v percentách:

s = ((n – n1)/n)*100%

Pre náš príklad, s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.

Asynchrónna uhlová rýchlosť motora

Uhlová rýchlosť co je vyjadrená v radiánoch za sekundu. Na určenie uhlovej rýchlosti stačí preložiť rýchlosť rotora n1 na otáčky za sekundu (f) a vynásobiť 2 Pi, pretože jedna úplná otáčka je 2 Pi alebo 2 * 3,14159 radiánov. Pre motor AIR80V2U3 je asynchrónna frekvencia n1 2870 ot / min, čo zodpovedá 2870/60 = 47,833 ot / min.

Vynásobením 2 Pi máme: 47,833 * 2 * 3,14159 = 300,543 rad / s. Môžete preložiť do stupňov, namiesto toho namiesto 2 Pi nahradiť 360 stupňov, potom pre náš príklad dostávame 360 ​​* 47,833 = 17220 stupňov za sekundu. Takéto výpočty sa však zvyčajne vykonávajú presne v radiánoch za sekundu. Preto je uhlová rýchlosť co = 2 * Pi * f, kde f = n1 / 60.

Lineárna rýchlosť indukčného motora

Lineárna rýchlosť v sa vzťahuje na zariadenie, na ktorom je indukčný motor namontovaný ako pohon. Ak je teda na hriadeľ motora nainštalovaná remenica alebo, napríklad, šmirgľový kotúč so známym polomerom R, potom je možné lineárnu rýchlosť bodu na okraji remenice alebo disku nájsť pomocou vzorca:

v = ωR

Menovitý krútiaci moment indukčného motora

Každý indukčný motor sa vyznačuje menovitým krútiacim momentom Mn. Krútiaci moment M sa vzťahuje na mechanický výkon P1 prostredníctvom uhlovej rýchlosti takto:

P = ωM

Krútiaci moment alebo moment sily pôsobiaci v určitej vzdialenosti od stredu otáčania sa udržiava pre motor a so zvyšujúcim sa polomerom sa sila znižuje a čím menší je polomer, tým väčšia je sila, pretože:

M = FR

Čím väčší je polomer kladky, tým menšia sila pôsobí na jej okraj a najväčšia sila pôsobí priamo na hriadeľ elektrického motora.

Napríklad pre motor AIR80V2U3 je výkon P1 2200 W a frekvencia n1 je 2870 ot / min alebo f = 47,833 ot / min. Preto je uhlová rýchlosť 2 x Pi * f, t.j. 300,543 rad / s, a nominálny krútiaci moment Mn je P1 / (2 * Pi * f). Mn = 2200 / (2 x 3,14159 * 47,833) = 7,32 N * m.

Na základe údajov uvedených na typovom štítku indukčného motora tak nájdete všetky hlavné elektrické a mechanické parametre.

Dúfame, že tento článok vám pomohol pochopiť, ako súvisia uhlová rýchlosť, frekvencia, krútiaci moment, aktívny, užitočný a zdanlivý výkon, ako aj účinnosť elektrického motora.

Comments

[#1 michal]

Nevedel som, ako počítať plný výkon indukčného motora, teraz viem.

[#2]

Ďakujem za článok. Samozrejme, mnoho z nich je známych elektrikárom, ale nikdy neuškodí obnoviť základy v pamäti. Navyše v našom podnikaní každý deň sú inovácie.

[#3]

Pri určovaní symbolov musí byť autor článku opatrnejší: do vzorca P = wM napíšte P1 = wM a do vzorca M = FR, M = fR

[#4 Alekandra]

Vďaka, vďaka!
Skvelý článok!