Mechanické a elektrické vlastnosti indukčních motorů

Tento článek upozorní na téma mechanických a elektrických charakteristik elektromotorů. Jako příklad použijte asynchronní motor, zvažte takové parametry jako výkon, práce, účinnost, kosinus phi, točivý moment, úhlová rychlost, lineární rychlost a frekvence. Všechny tyto vlastnosti jsou důležité při navrhování zařízení, v nichž elektromotory slouží jako hnací motory. Zejména asynchronní elektromotory jsou dnes v průmyslu obzvláště rozšířené, takže se budeme zabývat jejich vlastnostmi. Zvažte například AIR80V2U3.

Jmenovitý mechanický výkon indukčního motoru

Typový štítek (na typovém štítku) motoru vždy udává jmenovitý mechanický výkon na hřídeli motoru. Toto není elektrická energie, kterou tento elektromotor spotřebovává ze sítě.

Například například u motoru AIR80V2U3 odpovídá jmenovitý výkon 2200 wattů přesně mechanickému výkonu na hřídeli. To znamená, že v optimálním provozním režimu je tento motor schopen provádět mechanickou práci 2200 joul každou sekundu. Tuto sílu označujeme jako P1 = 2200 W.

Jmenovitý činný elektrický výkon indukčního motoru

Pro stanovení jmenovitého činného elektrického výkonu indukčního motoru na základě údajů z typového štítku je nutné vzít v úvahu účinnost. U tohoto elektrického motoru je tedy účinnost 83%.

Co to znamená? To znamená, že pouze část činné energie dodávané ze sítě do statorových vinutí motoru a neodvolatelně spotřebovaná motorem, je přeměněna na mechanickou energii na hřídeli. Činný výkon je P = P1 / účinnost. V našem příkladu vidíme, že podle předloženého typového štítku P1 = 2200, účinnost = 83%. Takže P = 2200 / 0,83 = 2650 wattů.

Jmenovitý zdánlivý elektrický výkon indukčního motoru

Celková elektrická energie dodávaná do statoru elektromotoru ze sítě je vždy větší než mechanická energie na hřídeli a větší než činná energie neodvolatelně spotřebovaná elektrickým motorem.

Chcete-li najít plnou sílu, stačí rozdělit aktivní energii na kosinus phi. Celkový výkon je tedy S = P / Cosφ. Pro náš příklad, P = 2650 W, Cos = 0,87. Proto celkový výkon S = 2650 / 0,87 = 3046 VA.

Jmenovitý jalový elektrický výkon indukčního motoru

Část celkové energie dodávané do vinutí statoru indukčního motoru je vrácena do sítě. To je jalový výkon Q.

Q = √(S² - P²)

Reaktivní síla souvisí se zdánlivou silou prostřednictvím hříchuφ a souvisí s aktivní a zdánlivou silou prostřednictvím druhé odmocniny. Pro náš příklad:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

Jalový výkon Q se měří ve VAR - v reaktivních voltampérech.

Nyní se podívejme na mechanické vlastnosti našeho indukčního motoru: jmenovitý provozní moment na hřídeli, úhlová rychlost, lineární rychlost, rychlost rotoru a jeho vztah k frekvenci elektromotoru.

Rychlost rotoru indukčního motoru

Na typovém štítku vidíme, že když je napájen střídavým proudem 50 Hz, rotor motoru pracuje při jmenovitém zatížení 2870 ot / min, tuto frekvenci označujeme jako n1.

Co to znamená? Protože magnetické pole ve vinutí statoru je vytvářeno střídavým proudem s frekvencí 50 Hz, je u motoru s jedním párem pólů (což je AIR80V2U3) frekvence "rotace" magnetického pole, synchronní frekvence n, stejná jako 50 ot / min. Ale protože je motor asynchronní, rotor se otáčí o skluzu o s.

Hodnota s může být určena vydělením rozdílu mezi synchronními a asynchronními kmitočty synchronní frekvencí a vyjádřením této hodnoty v procentech:

s = ((n – n1)/n)*100%

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

Asynchronní úhlová rychlost motoru

Úhlová rychlost ω je vyjádřena v radiánech za sekundu. K určení úhlové rychlosti stačí převést rychlost rotoru n1 na otáčky za sekundu (f) a vynásobit 2 Pi, protože jedna plná otáčka je 2 Pi nebo 2 * 3,14159 radiánů. U motoru AIR80V2U3 je asynchronní frekvence n1 2870 ot / min, což odpovídá 2870/60 = 47,833 ot / min.

Vynásobením 2 Pi máme: 47,833 * 2 * 3,14159 = 300,543 rad / s. Můžete přeložit do stupňů, protože namísto 2 Pi nahradíte 360 ​​stupňů, pak pro náš příklad dostaneme 360 ​​* 47,833 = 17220 stupňů za sekundu. Tyto výpočty se však obvykle provádějí přesně v radiánech za sekundu. Proto je úhlová rychlost ω = 2 * Pi * f, kde f = n1 / 60.

Lineární rychlost indukčního motoru

Lineární rychlost v označuje zařízení, na kterém je jako pohon namontován indukční motor. Pokud je tedy na hřídeli motoru instalována řemenice nebo řekněme smaragdový kotouč o známém poloměru R, lze lineární rychlost bodu na okraji kladky nebo kotouče nalézt pomocí vzorce:

v = ωR

Jmenovitý točivý moment indukčního motoru

Každý indukční motor se vyznačuje jmenovitým točivým momentem Mn. Točivý moment M souvisí s mechanickým výkonem P1 prostřednictvím úhlové rychlosti takto:

P = ωM

Točivý moment nebo moment síly působící v určité vzdálenosti od středu otáčení je udržován pro motor a se zvyšujícím se poloměrem síla klesá a čím menší je poloměr, tím větší je síla, protože:

M = FR

Čím větší je poloměr řemenice, tím menší síla působí na její hranu a největší síla působí přímo na hřídel elektromotoru.

Například pro motor AIR80V2U3 je výkon P1 2200 W a frekvence n1 je 2870 ot / min nebo f = 47,833 ot / min. Proto je úhlová rychlost 2 * Pi * f, tj. 300,543 rad / s, a nominální točivý moment Mn je P1 / (2 * Pi * f). Mn = 2200 / (2 * 3,14159 * 47,833) = 7,32 N * m.

Na základě údajů uvedených na typovém štítku indukčního motoru tak najdete všechny hlavní elektrické a mechanické parametry.

Doufáme, že vám tento článek pomohl pochopit, jak souvisí úhlová rychlost, frekvence, točivý moment, aktivní, užitečný a zdánlivý výkon a účinnost elektrického motoru.