Výkon elektromotoru – způsob stanovení a pravidla pro výběr motoru podle výkonu

Odborník v sekci „Dotaz pro elektrikáře“, autor článků. Elektrikář pro opravy a údržbu elektrických zařízení, více než 5 let praxe.

V praxi není vždy nutné pracovat s elektromotory, jejichž provozní parametry jsou známy. Tato informace je obvykle uvedena na štítku, ale může být vymazána nebo může zcela chybět. Co dělat v takové situaci, nevyhazovat „motor“? V tomto článku vám řekneme, jak určit výkon elektromotoru podle celkových rozměrů, proudu a dalších ukazatelů. Udělejme výhradu, že článek se zaměří hlavně na třífázové asynchronní elektromotory, protože jsou nejběžnější.

Nejprve se podíváme na značku

Nejjednodušším způsobem je určit výkon motoru pomocí typového štítku (nazývaného také štítek nebo štítek). V první řadě je vhodné připomenout, že číslo uvedené na štítku je mechanický výkon na hřídeli, tzv. R₂. Chcete-li najít aktivní elektrické P₁ (které váš elektroměr zohlední), je třeba jej vydělit účinností (η) a pro zjištění celkového S, pak také vyděleného COSф, je najdete na stejném štítku.

P1 = P2/η = 180/0,68 = 265 (W)

S = P1/cosФ = 265/0.78 = 340 (W)

A pokud je uveden pouze proud, můžete určit celkový výkon pomocí standardního vzorce pro třífázové obvody:

Pokud podle příkladu na typovém štítku výše, pak:

S = 380*0,52*1,73 = 341 (VA)

P1 = S*cosФ = 341*0,78 = 266 (W)

A mechanické P2 na hřídeli:

P2 = P1*η = 180,8 (W)

Jak vidíte, výsledky výpočtů pro proud a napětí se shodovaly s čísly uvedenými na štítku. Z typového štítku můžete určit další parametry elektromotoru jako jmenovité napětí, proud a otáčky.

Porovnejte celkové rozměry

Pokud není žádný štítek nebo je na něm obtížné něco přečíst, můžete určit výkon asynchronního elektromotoru bez pasu z hlediska rozměrů, konkrétně průměru hřídele.

Tento způsob stanovení se v praxi používá častěji než ostatní, jelikož hřídel stačí změřit posuvným měřítkem a nemusíte být připojeni k síti. Po změření průměru se získané hodnoty porovnají s tabulkou a určí se přibližný výkon. Tato metoda umožňuje získat poměrně přesné charakteristiky bez tagu. Tabulka k tomu je uvedena níže.

Tento způsob stanovení výkonu elektromotoru rozměry (podle rotoru) je vhodný pro třífázové i jednofázové asynchronní motory. Vezměte prosím na vědomí, že “P” je uvedeno v kW (kilowattech), jak je obvyklé v elektrotechnice, a ne jako ve fyzice – ve wattech.

Pokud vám z nějakého důvodu údaje z této tabulky nevyhovují, pak existuje další způsob, jak zjistit výkon elektromotoru podle celkových rozměrů, musíte změřit:

• průměr hřídele;
• frekvence jeho rotace (počet párů pólů);
• montážní rozměry;
• průměr příruby nebo šířka montážních patek;
• výška ke středu hřídele;
• délka motoru (bez vyčnívající části hřídele).

A porovnejte tyto údaje s rozměry elektrických strojů jedné řady 4A, AIR, A, AO. Lze je nalézt v různých adresářích nebo katalozích firem, které je vyrábějí.

Pro určení výkonu motoru běžné řady AIR pomocí montážních otvorů na nohách použijte tuto tabulku.

Pro určení výkonu motoru z průměru příruby (D20) a průměru montážních otvorů příruby (D22) použijte následující údaje:

Časem a praxí se naučíte přibližně určit výkon motoru podle vzhledu, mentálně jej porovnat s těmi, s nimiž jste se již setkali, ale k tomu potřebujete znát řadu standardních jmenovitých hodnot elektromotoru: 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 5,5; 7,5; jedenáct; 11; 15; 18,5; třicet; 22; 30; 37; 45 kW.

Odhadovaný výpočet pro proud a napětí naprázdno

Výkon elektromotoru může být také určen proudem nebo, jak říkají amatéři, „proudem“. Ale měření proudu při zatížení stroje za účelem zjištění jeho jmenovitého výkonu je nesprávné, protože nemáte jak zjistit, zda pracuje pod jmenovitým zatížením, přetíženým nebo naopak nedostatečným. Proud statoru závisí na zatížení. To znamená, že v tuto chvíli nebudete měřit jmenovitý proud, ale spotřebu proudu.

Musíte tedy měřit proud naprázdno, to znamená, když motor běží bez zatížení. Než něco změříte, pro získání správných údajů je potřeba to nechat nějakou dobu běžet, konkrétně 0,5-1 hodinu u motorů do 100 kW a 1-2 hodiny u motorů nad 100 kW. Po měření zjistěte pomocí tabulky typické odchylky Ixx od Ir v procentech a vypočítejte očekávané Ir.

Uveďme příklad, řekněme, že jste změřili proud, ukázalo se, že je to 5 ampérů. Výkon motoru odhadujeme „od oka“, řekněme, že je poměrně velký a předpokládáte, že je to více než 5 kW. Navíc se jedná o „třítisícovku“, to znamená, že její hřídel se otáčí frekvencí 3000 ot./min. Potom je naměřený proud naprázdno 40 % (nebo 0,4) jmenovitého proudu. Chcete-li zjistit jmenovitý proud, musíte vydělit Iхх procenty z tabulky:

Potom lze celkový a činný výkon určit podle vzorců:

S=UI*1,73=380*12,5*1,73=8217 Вт=8,2 кВт.

Předpokládejme, že cosФ motoru je 0,85 a jeho účinnost je 0.8, pak se aktivní P1 rovná:

Р = Iср*Uср*1,73*cosf*КПД=12,5*380*1,73*0,85*0,8=5,5 кВт

Je pravda, že neexistují žádné standardní asynchronní třífázové motory s takovými parametry, čísla byla brána pouze jako příklad, ale pomocí výše uvedené metody můžete zjistit výkon motoru se znalostí proudu a napětí.

Výpočet podle otáček a točivého momentu

Chcete-li vybrat motor pro konkrétní mechanismus, můžete určit výkon motoru podle točivého momentu a počtu otáček požadovaných na hřídeli. Chcete-li to provést, použijte vzorec:

kde M je točivý moment, n je počet otáček, 9550 je koeficient.

Závěr

Podívali jsme se na hlavní způsoby, jak určit výkon elektromotoru. Existují i ​​jiné metody, například založené na odporu vinutí, ale to nemůže být přesné, protože po převinutí nemusí odpovídat údajům z pasu. A abyste mohli přesně změřit odpor statorových vinutí výkonných motorů, potřebujete přesné měřicí přístroje, tzv. měřicí můstek, nebo proveďte měření metodou voltmetr-ampérmetr. To je něco, co v praxi nikdo neudělá a nebudete moci přesně provést taková měření pomocí multimetru.

Způsob stanovení parametrů elektromotoru podle hmotnosti také nelze nazvat přesným, spočívá v tom, že v průměru je hmotnost asynchronního elektromotoru rovna:

• pro 3000 ot./min – 7-9 kg na 1 kW;
• pro 1500 ot./min – 11-13 kg/kW;
• Pro 1000 ot./min – 14-15 kg/kW.

Ale nelze to vůbec nazvat přesným; pouzdra moderních elektromotorů jsou vyrobena z hliníku a jsou až o 30% lehčí ve srovnání se starými sovětskými, zatímco chráněný elektromotor bude vážit více než jeho nechráněný protějšek. Proto tato metoda, ač má právo na život, připomíná spíše věštění na kávové sedlině.

Snad nejjednodušší způsob, jak určit výkon elektromotoru, je podle velikosti, průměru hřídele atd. následuje porovnání s katalogovými údaji pro motory stejné řady.

Související materiály:

• Jak určit fázi a nulu bez přístrojů
• Co je činný, jalový a zdánlivý výkon
• Metody zjišťování příkonu elektrických spotřebičů

Zveřejněno 10.05.2019 Aktualizováno 10.05.2019 Alexandrem (administrátorem)

Podle podmínek prostředí jsou motory vyráběny v těchto klimatických verzích: U, UHL, T, M, OM (pro mírné, mírné a studené, tropické a mořské klima).

Podle stupně ochrany personálu před kontaktem s živými a pohyblivými částmi a vniknutím cizích těles do stroje a také podle stupně ochrany před vniknutím vody do stroje se vyrábí v následujících provedeních:

• • IP00 – otevřený elektrický stroj, bez zvláštní ochrany;
• • IP 10, IP20 – stroj chráněný před dotykem a cizími předměty;
• • IP11—IP43 – stroj je chráněn před kapkami vody, dotykem a cizími předměty;
• • IP44—IP54 – uzavřený stroj, chráněný před postříkáním, dotykem a cizími předměty;
• • IP55—IP58 – uzavřené stroje, chráněné proti tryskající vodě (IP55) a pronikání vody dovnitř při neomezeném ponoření do vody (IP58).

Kromě toho vyrábí stroje pro práci ve výbušném prostředí a speciálních podmínkách prostředí.

Podle způsobu chlazení se motory dělí na stroje s přirozeným chlazením, vlastní ventilací, s ventilátorem na hřídeli motoru (chráněné nebo uzavřené) a s nezávislým větráním.

Pro elektrické pohony určené pro provoz v dynamických režimech (cyklické mechanismy, servopohony atd.) mají tendenci volit motor se sníženým momentem setrvačnosti rotoru (kotvy). Pro takové podmínky se vyrábějí motory s nízkou setrvačností. U strojů s kinematikou klikové ojnice se používají motory se zvýšeným momentem setrvačnosti. Pro elektrické pohony pracující v přerušovaném režimu a za nepříznivých provozních podmínek spojených s mechanickým zatížením, vystavením vysoké vlhkosti, teplotě apod. se vyrábí motory speciální konstrukce – motory jeřábové hutní řady.

Při volbě jmenovitých parametrů elektropohonu vyvstává úkol zvolit hodnotu převodového koeficientu převodovky (nebo jiné převodovky) spojující hřídel elektromotoru se strojem RO. Synchronní a asynchronní motory se vyrábějí s vysokými otáčkami (synchronní otáčky jsou obvykle 3000, 1500, 1000, 750, 600 ot./min.), zatímco otáčky RO jsou obvykle požadovány mnohem nižší. Pro snížení otáček a odpovídající zvýšení točivého momentu na RO hřídeli je nutné použít redukční převod (převodovku).

Je třeba mít na paměti, že hmotnost a celkové rozměry elektromotoru (tedy jeho náklady) nejsou určeny jeho jmenovitým výkonem, ale jmenovitým točivým momentem:

Jmenovitý točivý moment motoru je úměrný objemu aktivních částí elektrického stroje a hodnotám elektrického a elektromagnetického zatížení akceptovaným pro tento stroj: přípustná proudová hustota, A/mm 2, ve vinutí А a indukce v magnetickém obvodu V, T, tzn. _н = 2, kde D a / – průměr a délka aktivní

díly rotoru motoru.

Lze přibližně předpokládat, že celkové rozměry a hmotnost aktivních částí motoru jsou úměrné jmenovitému točivému momentu. Například motor s jmenovitými otáčkami (asynchronní) 750 ot./min bude přibližně 4krát větší (co se týče aktivních částí) a dražší než motor o stejném výkonu, ale s jmenovitými otáčkami (synchronní) 3000 ot./min. .

Na základě toho byste si při určování kinematického schématu pohonu měli vybrat, čemu dáte přednost: elektromotoru menší hmotnosti a menších celkových rozměrů, ale s převodovkou s velkým převodovým poměrem, nebo celkově většímu elektromotoru rozměry a hmotnost v kombinaci s jednodušší převodovkou s menším převodovým poměrem nebo se zcela obejdou bez mechanické převodovky. Volba se provádí na základě technických a ekonomických úvah a pohodlnosti konstrukce pracovního stroje jako celku.

Pro elektropohony nízkého a středního výkonu (do 200 kW) zpravidla pomocí ozubených elektropohonů. Moderním konstrukčním řešením je použití převodových motorů, u kterých jsou elektromotor a převodovka spojeny do jednoho konstrukčního celku.

Výkon hnacího motoru se vypočítává hlavně na základě tří podmínek:

• ? zahřívání motoru během provozu by nemělo překročit hodnotu povolenou pro tuto třídu izolace;
• ? přetížitelnost motoru musí být dostatečná pro zajištění krátkodobých maximálních hodnot točivého momentu, určených zpravidla režimem dynamického rozjezdu nebo brzdění;
• ? u hnacích mechanismů s velkým momentem setrvačnosti nebo u mechanismů s velkým počtem startů za hodinu by rozběhové ztráty v motoru neměly vést k přehřátí rotoru.

Podkladem pro výběr elektropohonu a výpočet jeho výkonu jsou zátěžové diagramy a diagram otáček (tachogram) (obr. 8.2). Zátěžový diagram výrobního mechanismu nazvěme závislost momentu odporu proti pohybu redukovaného na hřídel motoru М_с (statický točivý moment) v závislosti na čase М_с =/(/)• Tento diagram je vypočítán na základě dat charakterizujících provoz stroje (mechanismu).

Obr. 8.2. Zátěžové diagramy a tachogram: a – diagram zatížení mechanismu; b—tachogram; в — graf dynamického točivého momentu; d—zátěžový diagram elektrického pohonu; t, t, t, t – doba zrychlení, ustáleného pohybu, brzdění a pauzy;

C-M₃ — točivé momenty motoru při zrychlování, ustáleném pohybu a brzdění

Zátěžový diagram elektrického pohonu je závislost momentu vyvinutého motorem na čase. Vypočítá se jako algebraický součet statických a dynamických momentů M = M_с + М_děkan =/(?). Tachogram je závislost otáček RO stroje nebo hřídele motoru na čase с = /(/).

Skutečné diagramy zatížení se mohou výrazně lišit od vypočítaných. Je to způsobeno různým zatížením strojů, zkušenostmi řidiče a mnoha dalšími faktory. Vždy je však možné identifikovat nejpravděpodobnější výrobní cykly mechanismu, podle kterých by se měl výkon elektropohonu počítat.