ลักษณะทางกลและไฟฟ้าของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

บทความนี้จะเน้นหัวข้อของลักษณะทางกลและไฟฟ้าของมอเตอร์ไฟฟ้า การใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเป็นตัวอย่างให้พิจารณาพารามิเตอร์ต่างๆเช่นกำลังไฟ, การทำงาน, ประสิทธิภาพ, โคไซน์พี, แรงบิด, ความเร็วเชิงมุม, ความเร็วเชิงเส้นและความถี่ คุณลักษณะทั้งหมดนี้มีความสำคัญเมื่อออกแบบอุปกรณ์ที่มอเตอร์ไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ขับเคลื่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสที่แพร่หลายในอุตสาหกรรมโดยเฉพาะในปัจจุบันดังนั้นเราจะอาศัยคุณลักษณะของมัน ตัวอย่างเช่นพิจารณา AIR80V2U3

จัดอันดับกำลังกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

แผ่นป้าย (บนแผ่นป้ายชื่อ) ของมอเตอร์จะบ่งชี้ถึงอำนาจทางกลที่ได้รับการจัดอันดับบนเพลาของมอเตอร์ นี่ไม่ใช่พลังงานไฟฟ้าที่มอเตอร์ไฟฟ้านี้ใช้จากเครือข่าย

ตัวอย่างเช่นสำหรับเครื่องยนต์ AIR80V2U3 การจัดอันดับที่ 2200 วัตต์สอดคล้องกับกำลังเชิงกลบนเพลาอย่างแม่นยำ นั่นคือในโหมดการทำงานที่ดีที่สุดเครื่องยนต์นี้มีความสามารถในการทำงานเชิงกลของ 2,200 จูลทุกวินาที เราแสดงพลังนี้เป็น P1 = 2200 W

จัดอันดับพลังงานไฟฟ้าที่ใช้งานของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

เพื่อตรวจสอบพลังงานไฟฟ้าที่ใช้งานจัดอันดับของมอเตอร์เหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับข้อมูลจากแผ่นป้ายที่มีความจำเป็นต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพ ดังนั้นสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้านี้ประสิทธิภาพคือ 83%

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร ซึ่งหมายความว่ามีเพียงส่วนหนึ่งของพลังงานที่แอคทีฟที่จัดหาจากเครือข่ายไปยังขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์และมอเตอร์ที่ถูกใช้อย่างถาวรจะถูกแปลงเป็นพลังงานเชิงกลบนเพลา พลังงานที่ใช้งานคือ P = P1 / ประสิทธิภาพ สำหรับตัวอย่างของเราตามแผ่นป้ายที่นำเสนอเราจะเห็นว่า P1 = 2200, ประสิทธิภาพ = 83% ดังนั้น P = 2200 / 0.83 = 2650 วัตต์

จัดอันดับพลังงานไฟฟ้าที่ชัดเจนของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่จ่ายให้สเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าจากไฟหลักมักจะมากกว่ากำลังเชิงกลบนเพลาและมากกว่ากำลังงานที่ใช้งานโดยมอเตอร์ไฟฟ้าอย่างถาวร

เพื่อหาพลังเต็มมันก็เพียงพอที่จะแบ่งพลังที่ใช้งานออกเป็นโคไซน์พี ดังนั้นพลังงานทั้งหมดคือ S = P / Cosφ สำหรับตัวอย่างของเรา P = 2650 W, Cosφ = 0.87 ดังนั้นกำลังรวม S = 2650 / 0.87 = 3046 VA

จัดอันดับพลังงานไฟฟ้าปฏิกิริยาของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ส่วนหนึ่งของพลังงานทั้งหมดที่จ่ายให้กับขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำจะถูกส่งกลับไปยังเครือข่าย มันคือ พลังงานปฏิกิริยา.

Q = √(S² - หน้า²)

พลังงานรีแอคทีฟเกี่ยวข้องกับพลังที่ชัดเจนผ่านsinφและเกี่ยวข้องกับพลังที่แอ็คทีฟและชัดเจนผ่านสแควร์รูท สำหรับตัวอย่างของเรา:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ Q วัดเป็น VAR - เป็นโวลต์แอมแปร์ที่ทำปฏิกิริยา

ตอนนี้เรามาดูลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำของเรา: แรงบิดในการใช้งานเล็กน้อยบนเพลาความเร็วเชิงมุมความเร็วเชิงเส้นความเร็วของโรเตอร์และความสัมพันธ์กับความถี่ของมอเตอร์ไฟฟ้า

ความเร็วรอบของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

บนแผ่นป้ายเราจะเห็นว่าเมื่อขับเคลื่อนโดยกระแสสลับ 50 เฮิร์ตโรเตอร์ของเครื่องยนต์ทำงานที่โหลดเล็กน้อยที่ 2870 รอบต่อนาทีเราแสดงว่าความถี่นี้เป็น n1

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร เนื่องจากสนามแม่เหล็กในขดลวดสเตเตอร์ถูกสร้างขึ้นโดยกระแสสลับที่มีความถี่ 50 เฮิร์ตซ์สำหรับมอเตอร์ที่มีเสาหนึ่งคู่ (ซึ่งคือ AIR80V2U3) ความถี่ของ "การหมุน" ของสนามแม่เหล็กที่ความถี่ซิงโครนัสเท่ากับ 3,000 รอบต่อนาที แต่เนื่องจากมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสโรเตอร์หมุนด้านหลังด้วยสลิปจำนวน s

ค่าของ s สามารถกำหนดได้โดยการหารความแตกต่างระหว่างความถี่แบบซิงโครนัสและแบบอะซิงโครนัสด้วยความถี่แบบซิงโครนัสและแสดงค่านี้เป็นเปอร์เซ็นต์:

s = ((n – n1)/n)*100%

สำหรับตัวอย่างของเรา s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.

ความเร็วเชิงมุมของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

ความเร็วเชิงมุมωแสดงออกเป็นเรเดียนต่อวินาที เมื่อต้องการกำหนดความเร็วเชิงมุมก็เพียงพอที่จะแปลความเร็วของใบพัด n1 เป็นการปฏิวัติต่อวินาที (f) และคูณด้วย 2 Pi เนื่องจากการปฏิวัติหนึ่งครั้งเต็มคือ 2 Pi หรือ 2 * 3.14159 เรเดียน สำหรับเครื่องยนต์ AIR80V2U3 ความถี่อะซิงโครนัส n1 คือ 2870 รอบต่อนาทีซึ่งสอดคล้องกับ 2870/60 = 47.833 รอบต่อนาที

คูณด้วย 2 Pi เรามี: 47.833 * 2 * 3.14159 = 300.543 rad / s คุณสามารถแปลเป็นองศาแทนนี่แทน 2 Pi แทน 360 องศาจากนั้นตัวอย่างของเราเราได้ 360 * 47.833 = 17220 องศาต่อวินาที อย่างไรก็ตามการคำนวณดังกล่าวมักจะดำเนินการอย่างแม่นยำในเรเดียนต่อวินาที ดังนั้นความเร็วเชิงมุมω = 2 * Pi * f, โดยที่ f = n1 / 60

ความเร็วเชิงเส้นของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

Linear speed v หมายถึงอุปกรณ์ที่ติดตั้งมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นไดรฟ์ ดังนั้นถ้าลูกรอกหรือพูดว่ามีรัศมีจาน R ติดตั้งอยู่บนเพลามอเตอร์แล้วความเร็วเชิงเส้นของจุดบนขอบของลูกรอกหรือดิสก์สามารถพบได้โดยสูตร:

v = ωR

แรงบิดสูงสุดของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

มอเตอร์เหนี่ยวนำแต่ละชนิดมีแรงบิดสูงสุด Mn แรงบิด M เกี่ยวข้องกับกำลังเชิงกล P1 ผ่านความเร็วเชิงมุมดังต่อไปนี้:

P = ωM

แรงบิดหรือโมเมนต์ของแรงกระทำที่ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางการหมุนจะถูกรักษาไว้สำหรับเครื่องยนต์และด้วยรัศมีที่เพิ่มขึ้นแรงจะลดลงและรัศมีที่เล็กลงก็จะยิ่งแรงมากขึ้นเพราะ:

M = FR

ดังนั้นรัศมีของลูกรอกที่มากขึ้นจะมีแรงกระทำน้อยกว่าบนขอบของมันและแรงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะกระทำบนเพลาของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรง

สำหรับเครื่องยนต์ AIR80V2U3 เป็นตัวอย่างกำลัง P1 คือ 2200 W และความถี่ n1 คือ 2870 รอบต่อนาทีหรือ f = 47.833 รอบต่อนาที ดังนั้นความเร็วเชิงมุมคือ 2 * Pi * f, คือ 300.543 rad / s และแรงบิดเล็กน้อย Mn คือ P1 / (2 * Pi * f) Mn = 2200 / (2 * 3.14159 * 47.833) = 7.32 N * m

ดังนั้นตามข้อมูลที่ระบุบนแผ่นป้ายของมอเตอร์เหนี่ยวนำคุณสามารถค้นหาพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าและทางกลหลักทั้งหมดได้

เราหวังว่าบทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจว่าความเร็วเชิงมุมความถี่แรงบิดแรงแอ็คทีฟมีประโยชน์และชัดเจนรวมถึงประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร