Механични и електрически характеристики на индукционни двигатели

Тази статия ще открои темата за механичните и електрическите характеристики на електродвигателите. Използвайки асинхронен двигател като пример, разгледайте такива параметри като мощност, работа, ефективност, косинус, въртящ момент, ъглова скорост, линейна скорост и честота. Всички тези характеристики са важни при проектирането на оборудване, в което електродвигателите служат като задвижващи двигатели. Особено асинхронните електродвигатели са особено широко разпространени в индустрията днес, така че ще се спрем на техните характеристики. Например, помислете за AIR80V2U3.

Номинална механична мощност на индукционен двигател

Табелката (на табелката) на двигателя винаги показва номиналната механична мощност на вала на двигателя. Това не е електрическата мощност, която този електромотор консумира от мрежата.

Така например за двигател AIR80V2U3, рейтинг от 2200 вата съответства точно на механичната мощност на вала. Тоест в оптимален работен режим този двигател е способен да извършва механична работа с 2200 джаула всяка секунда. Ние обозначаваме тази мощност като P1 = 2200 W.

Номинална активна електрическа мощност на индукционен двигател

За да се определи номиналната активна електрическа мощност на индукционен двигател въз основа на данните от табелката с етикет, е необходимо да се вземе предвид ефективността. Така че при този електромотор ефективността е 83%.

Какво означава това? Това означава, че само част от активната мощност, подадена от мрежата към намотките на статора на двигателя и безвъзвратно консумирана от двигателя, се преобразува в механична сила на вала. Активната мощност е P = P1 / КПД. За нашия пример, според представената табела, виждаме, че P1 = 2200, ефективност = 83%. Значи P = 2200 / 0.83 = 2650 вата.

Номинална видима електрическа мощност на индукционен двигател

Общата електрическа мощност, подадена на статора на електродвигателя от електрическата мрежа, винаги е по-голяма от механичната мощност на вала и повече от активната мощност, безвъзвратно изразходвана от електродвигателя.

За да намерите пълната мощност, достатъчно е да разделите активната сила на косинус фи. По този начин общата мощност е S = P / Cosφ. За нашия пример P = 2650 W, Cosφ = 0,87. Следователно, общата мощност S = 2650 / 0.87 = 3046 VA.

Номинална реактивна електрическа мощност на индукционен двигател

Част от общата мощност, подавана към намотките на статора на индукционния двигател, се връща в мрежата. Така е реактивна мощност Q.

Q = √(S² - P²)

Реактивната сила е свързана с привидната сила чрез sinφ и е свързана с активната и привидната сила чрез квадратен корен. За нашия пример:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

Реактивната мощност Q се измерва в VAR - в реактивни волта-ампери.

Сега нека разгледаме механичните характеристики на нашия индукционен двигател: номинален работен въртящ момент на вала, ъглова скорост, линейна скорост, скорост на ротора и връзката му с честотата на електродвигателя.

Скорост на ротора на индукционен двигател

На табелката с етикет виждаме, че когато се захранва от променлив ток 50 Hz, роторът на двигателя изпълнява при номинално натоварване 2870 оборота в минута, ние обозначаваме тази честота като n1.

Какво означава това? Тъй като магнитното поле в намотките на статора се създава от променлив ток с честота 50 Hz, за двигател с една двойка полюси (което е AIR80V2U3) честотата на "въртенето" на магнитното поле, синхронната честота n, е равна на 3000 об / мин, което е идентично на 50 об / мин. Но тъй като моторът е асинхронен, роторът се върти отзад с количество плъзгане s.

Стойността на s може да бъде определена чрез разделяне на разликата между синхронните и асинхронните честоти на синхронната честота и изразяване на тази стойност като процент:

s = ((п – n1)/н)*100%

За нашия пример s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.

Асинхронна ъглова скорост на двигателя

Ъгловата скорост ω се изразява в радиани в секунда. За да определите ъгловата скорост е достатъчно да преведете скоростта на ротора n1 в обороти в секунда (f) и да умножите по 2 Pi, тъй като един пълен оборот е 2 Pi или 2 * 3.14159 радиана. За двигателя AIR80V2U3 асинхронната честота n1 е 2870 об / мин, което съответства на 2870/60 = 47.833 об / мин.

Умножавайки по 2 Pi, имаме: 47.833 * 2 * 3.14159 = 300.543 рад / сек. Можете да преведете в градуси, за това вместо 2 Pi замести 360 градуса, след това за нашия пример получаваме 360 * 47.833 = 17220 градуса в секунда. Такива изчисления обаче обикновено се извършват точно в радиани в секунда. Следователно, ъгловата скорост ω = 2 * Pi * f, където f = n1 / 60.

Линейна скорост на индукционен двигател

Линейната скорост v се отнася до оборудване, върху което като мотор е монтиран индукционен двигател. Така че, ако на вала на двигателя е монтиран шкив или, да речем, диск с известни радиуси R, тогава линейната скорост на точката от ръба на макарата или диска може да се намери по формулата:

v = ωR

Номинален въртящ момент на индукционния мотор

Всеки индукционен двигател се характеризира с номинален въртящ момент Mn. Въртящият момент M е свързан с механичната мощност P1 чрез ъгловата скорост, както следва:

P = ωМ

Въртящият момент или моментът на сила, действащ на определено разстояние от центъра на въртене, се поддържа за двигателя и с увеличаване на радиуса силата намалява и колкото по-малък е радиусът, толкова по-голяма е силата, защото:

M = FR

И така, колкото по-голям е радиусът на шайбата, толкова по-малка сила действа върху нейния ръб, а най-голямата сила действа директно върху вала на електродвигателя.

За двигателя AIR80V2U3 като пример мощността P1 е 2200 W, а честотата n1 е 2870 об / мин или f = 47.833 об / мин. Следователно ъгловата скорост е 2 * Pi * f, тоест 300.543 рад / с, а номиналният въртящ момент Mn е P1 / (2 * Pi * f). Mn = 2200 / (2 * 3.14159 * 47.833) = 7.32 N * m.

По този начин, въз основа на данните, посочени на табелката на индукционния двигател, можете да намерите всички основни електрически и механични параметри.

Надяваме се, че тази статия ви е помогнала да разберете как са свързани ъгловата скорост, честотата, въртящият момент, активната, полезната и видимата мощност, както и ефективността на електродвигателя.