Как определить мощность трехфазного двигателя

Определение мощности электродвигателя по току, размерам, диаметру вала: излагаем развернуто

Электрический двигатель — это электромеханический преобразователь, в каковом электричество превращается в энергию механики, конечным эффектом чего и есть выделение теплоты. Электродвижок необходим для работы всех электромашин. Чтобы выбрать такой двигатель нужно учитывать все параметры прибора и его характеристику, так как эти показатели необходимы, для определения назначения двигателя и нагрузки на него через сеть. Это полностью обуславливает долговечность и качество дела электромашины.

Составляющие электромашины

Основой для электрической машины является правило электроиндукции с магнитной индукцией. Такой прибор включает в себя статор или как его называют константной частью (характерно для асинхронных, синхронных машин изменяющегося тока) или индуктора (для приборов константного тока) и ротора, его называют активной или движущейся частью (для асинхронных и синхронных машин изменяющегося тока) или якоря (приборов константного тока). В роли константной части для машин тока с малой мощью активно применяются магниты (неизменного состояния).

Мощность электродвигателя

Электрическая мощность – это физическая величина, которая характеризуется скоростью преобразования ну или передачи электрической энергии. Чтобы облегчить понимание движение тока электрики представляют, как передвижение жидкости по трубе, а напряжение – с разницей положения ярусов этой жидкости. Электричество, так же, осуществляя работу, передвигается от высокой возможности к низкой, как и жидкость. Значит мощь электрики это количество работы, некая совершается за 1 секунду, или быстрота выполнения самой работы. Сумма тока электрики, которая прокладывается сквозь поперечный разрез цепи на протяжении одной секунды, это и есть сила тока в самой цепи.

Отсюда вытекает, что мощность электрическая равна в пропорции напряжению и силе тока в цепи. Для определения мощи тока принята единица – ватт, сокращенно — Вт.
Для физических подсчетов принято было применять стандартную формулу N=A/t, где N – мощность, A – работа, t – время.
Существует много вариантов данной формулы с разными буквенными обозначениями.

Проверить мощность по габаритам и крепежным размерам

Таблица подбора мощности двигателя по крепежным отверстиям на лапах (L10 и B10):

Для фланцевых электродвигателей

Таблица для подбора мощности электродвигателя по диаметру фланца (D20) и диаметру крепежных отверстий фланца (D22)

Мощность электродвигателя P, кВт

Как определить мощность?

Существует несколько способов определения мощности электродвигателя: диаметру вала, по габариту и длине, по току и сопротивлению, замеру счетчиком электроэнергии.

По габаритным размерам

Какие размеры необходимо замерить:

  • Длина, ширина, высота корпуса
  • Расстояние от центра вала до пола
  • Длина и диаметр вала
  • Крепежные размеры по лапам (фланцу)

По диаметру вала

Определение мощности электродвигателя по диаметру вала — частый запрос для поисковых систем. Но для точного определения этого параметра недостаточно – два двигателя в одном габарите, с одинаковыми валами и частотой вращения могут иметь различную мощность.

Таблица с привязкой диаметров валов к мощности и оборотам для двигателей АИР и 4АМ.

Мощность
электродвигателя Р, кВт
Диаметр вала, мм Переход к модели
3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин 750 об/мин
0,18 11 11 14 АИР56А2, АИР56В4, АИР63А6
0,25 14 19 АИР56В2, АИР63А4, АИР63В6, АИР71В8
0,37 14 19 22 АИР63А2, АИР63В4, АИР71А6, АИР80А8
0,55 19 АИР63В2, АИР71А4, АИР71В6, АИР80В8
0,75 19 22 24 АИР71А2, АИР71В4, АИР80А6, АИР90LA8
1,1 22 АИР71В2, АИР80А4, АИР80В6, АИР90LB8
1,5 22 24 28 АИР80А2, АИР80В4, АИР90L6, АИР100L8
2,2 24 28 32 АИР80В2, АИР90L4, АИР100L6, АИР112МА8
3 24 32 АИР90L2, АИР100S4, АИР112МА6, АИР112МВ8
4 28 28 38 АИР100S2, АИР100L4, АИР112МВ6, АИР132S8
5,5 32 38 АИР100L2, АИР112М4, АИР132S6, АИР132М8
7,5 32 38 48 АИР112M2, АИР132S4, АИР132М6, АИР160S8
11 38 48 АИР132M2, АИР132М4, АИР160S6, АИР160М8
15 42 48 55 АИР160S2, АИР160S4, АИР160М6, АИР180М8
18,5 55 60 АИР160M2, АИР160M4, АИР180М6, АИР200М8
22 48 55 60 АИР180S2, АИР180S4, АИР200М6, АИР200L8
30 65 АИР180M2, АИР180M4, АИР200L6, АИР225М8
37 55 60 65 75 АИР200M2, АИР200M4, АИР225М6, АИР250S8
45 75 75 АИР200L2, АИР200L4, АИР250S6, АИР250M8
55 65 80 АИР225M2, АИР225M4, АИР250M6, АИР280S8
75 65 75 80 АИР250S2, АИР250S4, АИР280S6, АИР280M8
90 90 АИР250М2, АИР250M4, АИР280M6, АИР315S8
110 70 80 90 АИР280S2, АИР280S4, АИР315S6, АИР315M8
132 100 АИР280M2, АИР280M4, АИР315M6, АИР355S8
160 75 90 100 АИР315S2, АИР315S4, АИР355S6
200 АИР315M2, АИР315M4, АИР355M6
250 85 100 АИР355S2, АИР355S4
315 АИР355M2, АИР355M4

По показанию счетчика

Как правило измерение счетчика отображаются в киловаттах (далее кВт). Для точности измерения стоит отключить все электроприборы или воспользоваться портативным счетчиком. Мощность электродвигателя 2,2 кВт, подразумевает что он потребляет 2,2 кВт электроэнергии в час.

Для измерения мощности по показанию счетчика нужно:

  1. Подключить мотор и дать ему поработать в течении 6 минут.
  2. Замеры счетчика умножить на 10 – получаем точную мощность электромотора.

Расчет мощности по току

Для начала нужно подключить двигатель к сети и замерить показатели напряжения. Замеряем потребляемый ток на каждой из обмоток фаз с помощью амперметра или мультиметра. Далее, находим сумму токов трех фаз и умножаем на ранее замеренные показатели напряжения, наглядно в формуле расчета мощности электродвигателя по току.

  • P – мощность электродвигателя;
  • U – напряжение;
  • Ia – ток 1 фазы;
  • Ib – 2 фазы;
  • Ic – 3 фазы.

Если не получилось узнать мощность и обороты

Если не получилось узнать мощность и обороты электродвигатели или вы не уверены в измерениях – обращайтесь к специалистам «Систем Качества». Наши специалисты помогут подобрать нужный мотор или провести ремонт сломанного электродвигателя АИР.

Если техническая документация к двигателю утеряна, а надписи на корпусе стерлись или не читаемы, возникает вопрос: как определить мощность электродвигателя без бирки? Существуют несколько методов, о которых мы вам расскажем, и вам останется выбрать из них наиболее удобный в вашем случае.

Расчет по току

Электродвигатель подключается к сети и измеряется напряжение. С помощью амперметра поочередно замеряем ток в цепи каждой из обмоток статора. Сумму потребляемых токов умножаем на фиксированное напряжение. Полученное число – мощность электродвигателя в ваттах.

Как проверить мощность электродвигателя по току холостого хода

Проверить мощность по току холостого хода можно с помощью таблицы.

Как определить мощность и ток электродвигателя

Все электрические двигатели выпускаются с табличками на корпусе, из которых можно узнать основные характеристики электродвигателя: его марку, потребляемый номинальный рабочий ток и мощность, частоту вращения, тип двигателя, КПД и cos(fi). Так же эти данные указаны в паспорте к устройству.

Из всех параметров наиболее важное значение для подключения имеют: мощность электродвигателя и потребляемый ток, не стоит его путать с пусковым. Именно эти данные позволяют нам определить достаточность мощности для привода, необходимое сечение кабеля для подключения мотора и подобрать подходящие по номиналу для защиты автомат и тепловое реле.

Но бывает, что нет паспорта или таблички и для определения этих величин необходимо будет сделать измерения. Как узнать мощность, рабочий ток и снизить пусковой, Вы узнаете далее из этой статьи.

Как определить мощность электродвигателя

Проще всего посмотреть на табличку и найти величину в киловаттах. Например, на картинке она равна 45 кВт.Учтите, что эта величина на табличке указывает на потребляемую активную мощность из электросети. Полная же мощность будет равна сумме активной и реактивной мощности. Электрические счетчики в доме или гараже считают только расход активной электроэнергии, а учет реактивной энергии ведется только на предприятиях при помощи специальных счетчиков. Чем выше у электродвигателя cos(fi), тем меньше будет составляющая реактивной энергии в полной мощности. Не стоит путать cos(fi) с КПД. Этот показатель показывает сколько электроэнергии переводится в полезную механическую работу, а сколько в бесполезное тепло. Например, КПД равный 90 процентам, говорит о том, что десятая часть потребленной электроэнергии уходит на тепловые потери и трение в подшипниках.

Вы должны иметь ввиду, что в паспорте или на табличке указывается номинальная мощность, которая будет равна этому значению только при условии достижения оптимальной нагрузки на вал. При чем перегружать не стоит вал по целому ряду причин, лучше выбрать по мощнее мотор. На холостом ходу величина тока будет гораздо ниже номинала.

Как же определить номинальную мощность электродвигателя? В интернете Вы найдете много различных формул и расчетов. Для некоторых необходимо помереть размеры статора, для других формул понадобится знать величину тока, КПД и cos(fi). Мой совет не заморачивайтесь со всем этим. Лучше этих расчетов все равно будут практические измерения. И для их проведения ничего не понадобится вообще.

Как определить мощность любого электроприбора в доме или гараже? Конечно с помощью счетчика электроэнергии. Перед началом измерения отключите все электроприборы из розеток, освещение и все то, что подключено от электрощита.

Далее если у Вас электронный счетчик типа Меркурий, все очень просто надо включить мотор под нагрузкой и погонять минут 5. На электронном табло должна высветится величина нагрузки в кВт, подключенная к счетчику в данный момент.

Если же у вас дисковый индукционный счетчик учитывайте, что он учет ведет в киловатт/часах. Запишите перед началом измерений последние показатели, включайте двигатель строго секунда в секунду ровно на 10 минут, затем после остановки отнимите новые показания от предыдущих и умножайте кВтч на 6. Полученный результат и будет активной мощностью данного двигателя в Киловаттах, для перевода в Ватты разделите на 1000. Рекомендую прочитать статью: как снимать показания электросчетчика.

Если двигатель маломощный, тогда для более высокой точности можно посчитать обороты диска. Например, за одну минуту он сделал 10 полных оборотов, а на счетчике написано 1200 оборотов= 1 кВт/ч. 10 умножаем на количество минут в часе и получаем 600 оборотов за час. 1200 делим на 600 и получаем 500 Ватт или 0.5 кВт. Чем дольше по времени будете измерять, тем точнее будут данные. Но время всегда должно быть кратно полной минуте. Затем делим 60 на количество минут измерения и умножаем на сосчитанные обороты. После этого величину оборотов, равных одному Киловатт/часу для вашей модели электросчетчика делим на полученный результат и получаем необходимую величину мощности.

Как определить потребляемый ток электродвигателя

Зная мощность, легко можно высчитать величину потребляемого тока. Для 3 фазных двигателей, подключенных по схеме звезда на 380 Вольт, необходимо умножить мощность в киловаттах на 2. Например, при мощности 5 киловатт ток будет равен 10 Ампер. Опять же учитывайте, что такой ток мотор будет брать только под нагрузкой максимально близкой к номиналу. Полунагруженный электродвигатель и тем более на холостом ходу будет потреблять значительно меньший ток.

Для определения тока в однофазных сетях, необходимо мощность разделить на напряжение. Например, при работе двигателя напряжение в месте его подключения равно 230 Вольт. Это важно так, как после включения нагрузки напряжение скорее всего понизится в месте подключения электродвигателя.

Если например, мощность мотора на 220 Вольт по измерениям оказалась равной 1.5 кВт или 1500 Ватт. Делим 1500 на 230 Вольт и получаем, что рабочий ток двигателя приблизительно равен 6.5 Ампер.

Пусковой ток электродвигателя

При запуске любого типа электродвигателя возникает пусковой ток от 2 до 8 кратного значению номинального тока в рабочем режиме электродвигателя. Величина пускового тока зависит от типа двигателя, скорости вращения, схемы подключения, наличие нагрузки на валу и от других параметров.

Пусковой ток возникает, потому что в момент запуска наводится очень сильное магнитное поле в обмотках необходимое, что бы сдвинуть с места и раскрутить ротор. При включении мотора сопротивление обмоток мало, а следовательно по закону Ома, ток вырастает при неизменном напряжении в участке цепи. По мере того как двигатель раскручивается, возникает в обмотках ЭДС или индуктивное сопротивление и ток начинает уменьшаться до номинального значения.

Эти всплески реактивной энергии негативно сказываются на работе других электропотребителей, подключенных к этой же линии электропитания, что служит причиной возникновения особенно губительных для электроники скачков или перепадов напряжения.

Снизить вдвое пусковой ток можно при использовании специально разработанного для этих целей тиристорного блока, а лучше при помощи устройства плавного запуска (УПЗ). УПЗ с меньшим пусковым током и быстрее в полтора раза запускает мотор по сравнению с тиристорным запуском. Устройства плавного запуска подходят как к синхронным, так и к асинхронным двигателям. УПЗ выпускаются предприятиями Украины и России.

Для запуска трехфазного асинхронного двигателя сегодня нередко используются и преобразователя частоты. Широкое их распространение пока сдерживает только цена. Благодаря изменению величин частоты тока и напряжения удается не только сделать плавный запуск, но и регулировать скорость вращения ротора. По другому как только изменением частоты электрического тока, регулировать скорость вращения асинхронного двигателя нет возможности. Но следует знать, что частотный преобразователь создает помехи в электросети, поэтому для подключения электроники и бытовой техники используйте сетевой фильтр.

Использование устройства плавного запуска и частотного преобразователя позволяет не только сохранить стабильность электропитания у Вас и Ваших соседей, подключенных к одной линии электроснабжения, но и продлить срок службы электродвигателей.

  • Устройство электродвигателя и принцип .
  • Как проверить электродвигатель .
  • Cхема и принцип работы электродвигателя .
  • Ремонт электродвигателя своими руками

Трехфазные электродвигатели

Ph 3 – W 375 – согласно данной надписи двигатель имеет три фазы, а его выходная мощность составляет 375 Вт.

220/380 V — двигатель может работать от переменного трехфазного тока 220 В (подключение обмоток статора выполняется по схеме «треугольник» Δ) и 380 В (подключение по схеме «звезда» Y).

1,7/1А – рабочий ток двигателя при номинальной нагрузке составляет 1,7А, согласно схемы «треугольник» и 1 А – согласно схемы «звезда» (рис.62.2).

Представим, что данный двигатель применяют для привода компрессора. Известно, что при изменении давления нагнетания мощность на валу компрессора и потребляемый двигателем ток также изменятся. При увеличении давления нагнетания сила тока растет и наоборот.

Получается, что потребляемая двигателем сила тока на данный момент может не соответствовать указанной на табличке, но вместе с этим, двигатель никогда не должен ее превосходить. Потребляемый двигателем ток будет равен 1 А только тогда напряжение в сети 380 В (обмотки подключены по схеме «звезда») а мощность на валу компрессора точно соответствует 375 Вт (рис.62.3).

В свою очередь, потребляемый двигателем ток будет равен 1,7 А, когда напряжение в сети составит 220 В (что встречается довольно редко) и потребная мощность на валу компрессора составит 375 Вт (рис.62.4).

Напомним. Что мощность, которую потребляет трехфазный двигатель можно определить по формуле:

Р=U x I х &#8730 3 х cosφ,

где U – напряжение сети, I – потребляемый ток, а cosφ – коэффициент мощности (для небольших двигателей cosφ=0,8).

Таким образом, мощность нашего двигателя составит:

  • напряжение тока 220 В: 220х1,7х 3 х0,8=520 Вт;
  • напряжение 380 В: 380х1х 3 х0,8=520 Вт.

Согласно расчетам можно сделать следующие выводы:

  • потребляемая мощность двигателя не зависит от сети;
  • потребляемая мощность (520 Вт) превышает мощность на валу (375 Вт), значение которой указано на табличке. Указанная цифра отвечает максимальному значению, которое может быть достигнуто на валу данного двигателя.

Следует помнить, что обмотка статора двигателя выполнена из медного провода, который при прохождении через него тока нагревается, аналогично любому электронагревательному прибору. Поэтому часть энергии двигателя тратится не на вращение ротора, а на нежелательный нагрев обмоток (данная энергия представляет собой потери).

Так в рассматриваемом нами примере потребляемая из сети мощность двигателя составляет 520 Вт, а на валу только 375 Вт. Исходя из этого, потери составляют 520-375=145 Вт, которые только нагревают окружающую среду (рис.62.7).

При этом коэффициент полезного действия (КПД)? двигателя определяется отношением полезной мощности на валу к мощности, потребляемой из сети:

Из этого следует, что 72% потребляемой двигателем энергии расходуется на совершение полезной работы. При этом 28% потребляемой энергии расходуется впустую.

Отметим, что рассматриваемый нами двигатель является распространенной моделью. На его клеммной коробке имеется 6 клемм, условно обозначенные U-V-W и Z-X-Y (рис.62.8).

Следует быть внимательными, поскольку клеммы нижнего ряда имеют обозначение не соответствующее алфавитному порядку ZXY, а не XYZ. Теперь проверим порядок подключения обмоток к клеммам и получим следующее рис.62.9. В данном двигателе предусмотрено три обмотки, которые подключены к клеммам следующим образом: U-X; V-Y; W-Z.

Онлайн помощник домашнего мастера

Мощность электродвигателя – методика определения и правила подбора двигателя по мощности (инструкция + фото)

Электродвигатель – незаменимое устройство, обеспечивающее функционирование всевозможных машин, конструкций и механизмов. Именно с его помощью происходит превращение энергии электрической в полезную энергию кинетическую. Электродвижок используется для поддержания работы различных насосных систем, машин, технических средств, вентиляционного оборудования, установок и других агрегатов.

Вследствие широкого спектра применения этого типа устройств, зачастую возникает вопрос, как правильно определить мощность электродвигателя. Это очень важный нюанс, поэтому для определения данного показателя разработано несколько методов, которые позволят произвести расчет ориентируясь на особенности и условия эксплуатации двигателя.

Краткое содержимое статьи:

Типы электродвигателей

Для начала желательно разобраться, какими же бывают модификации и модели движков. Именно от типа двигателя зависит величина мощности, которой он обладает, и другие показатели, характеризующие устройство.

Согласно общей классификации, электродвигатели бывают:

  • постоянного тока;
  • переменного тока.

Первый вид встречается редко, так как для его использования необходим источник постоянного электрического тока. Второй вариант применяется намного чаще, двигатель переменного тока востребован для обеспечения функционирования большей части современного оборудования.

Электродвижки переменного тока разделяются на синхронные и асинхронные. От модели двигателя во многом зависят основные технические характеристики устройства, например, показатель мощности у различных модификаций может варьировать от минимальных значений до 10 000 кВатт.

Выбор той или иной модели электродвигателя должен осуществляться исходя из оптимальных значений показателей для каждого конкретного случая.

Понятие мощности

Так для чего необходимо знать мощность двигателя? Что это за показатель, и почему на него нужно обращать внимание при выборе?

Электрическая мощность – показатель, характеризующий, насколько быстро передается или преобразуется кинетическая энергия. Представляет собой произведение напряжения сети на силу тока проводника. Единицей измерения считается 1 ватт.

Чтобы рассчитать показатель, в случае, когда по шильдикам (специальное изображение на двигателе, содержащее в себе данные обо всех основных характеристиках устройства) можно получить информацию лишь о номинальной максимальной мощности, необходимо:

  • найти данные о коэффициенте полезного действия двигателя (КПД) и коэффициенте его мощности;
  • принять к сведению взаимодействие динамических характеристик вала электродвигателя и КПД.

Обладая этими сведениями, можно с легкостью посчитать затраченную мощность, которая будет равна отношению номинальной мощности к КПД.

Обратите внимание, что энергия, которая потребляется электроприборами, включает в себя два основных типа мощностей двигателя: активную и реактивную. Активная компонента расходуется на полезную работу и образование тепла. Реактивная мощность говорит о способности деталей электродвигателя сохранять получаемую энергию.

Чтобы осуществить расчет, необходим достаточно большой набор инструментов: электрическая сеть, выступающая источником тока, линейка или специальный прибор – штангенциркуль, амперметр (прибор, позволяющий определить силу тока), динамометр, табличка, содержащая сведения о зависимости константы от числа полюсов, тахометр.

Варианты расчета показателя

Существует несколько способов и формул расчета мощности электродвигателя. Приготовив все необходимые инструменты, можно переходить к определению значения показателя одним из следующих методов:

По току электросети. Для этого электродвижок включается в сеть с фиксированным напряжением. Поочередно включая в каждую из обивок прибор амперметр, необходимо измерить работающий ток электродвигателя в единицах измерения – Амперах. Считаем, какое количество замеров было произведено, определяем сумму показателей, находим среднее значение. Полученное число перемножаем со значением напряжения в электросети, результат – мощность движка, выраженная в Ваттах.

По размерам. Для этого метода необходимо измерить длину и диаметр определенной детали – сердечника статора электродвижка и найти сведения о частоте оборачиваемости вала.

После получения сведений осуществляется приблизительный расчет по следующей формуле: Число Пи(3,14)*D*n/(120*f). На основании произведенного расчета, и найдя в справочнике постоянное число (константу), определяем мощность: P=C*D^2*I*n*10^(-6).

По тяговой силе. Для этого, с помощью тахометра необходимо измерить скорость вращения вала, его радиус (это проделывается штангенциркулем или линейкой), а также тяговое усилие электродвижка динамометром. Все полученные значения необходимо подставить в следующую формулу: P=M*w=F*2*3,14*n*r.

Для того, чтобы правильно рассчитать величину показателя тем или иным способом, можно изучить подробную инструкцию на видео или фото определения мощности электродвигателя различными методами. Это поможет вам не запутаться в осуществляемых действиях, сделать все четко и безошибочно.

Таким образом, помните, что мощность электродвигателя является основным показателем его работы, именно от неё зависит область применения устройства и выполняемые им задачи. Поэтому к расчету данного показателя необходимо подойти очень внимательно, осознавая серьезность осуществляемых действий.

Как определить мощность электродвигателя и расчет его эффективности

Электрический двигатель представляет собой электромеханическое устройство, основанное на электромагнетизме, позволяющем преобразовывать электрическую энергию, например, в рабочую или механическую энергию. Этот процесс является обратимым и может быть использован для выработки электроэнергии. Однако все эти электрические машины являются обратимыми и могут быть «двигателем» либо «генератором» в четырех квадрантах плоскости с крутящим моментом.

  • Ранние разработки
    • Электродвигатель с DC
  • Базовые расчетные показатели
  • Как узнать выходную мощность
  • Показатели механической эффективности
    • Линейные двигатели
    • Акустический шум

Ранние разработки

В 1821 году, после открытия феномена связи электричества и магнетизма, датским химиком Эрстедом, теоремы Ампера и закона Био — Савара, английский физик Майкл Фарадей построил два аппарата, которые он назвал «электромагнитное вращение»: непрерывное круговое движение магнитной силы вокруг провода — это фактическая демонстрация первого электродвигателя.

В 1822 году Питер Барлоу построил то, что можно считать первым электродвигателем в истории: «колесо Барлоу». Это устройство представляет собой простой металлический диск, нарезанный звездой, и концы которого погружаются в чашку, содержащую ртуть, обеспечивающая текущий поток. Однако он создает только силу, способную ее поворачивать, не допуская ее практического применения.

Первый экспериментально используемый коммутатор был изобретен в 1832 году Уильямом Стерджоном. Первый двигатель постоянного тока, изготовленный с целью продажи, был изобретен Томасом Давенпортом в 1834 году и запатентован в 1837 году. Эти двигатели не испытали никакого промышленного развития из-за высокой стоимости батарей в то время.

Электродвигатель с DC

Коммутируемый аппарат постоянного тока имеет набор вращающихся обмоток, намотанных на якорь, установленный на вращающемся валу. На валу также имеется коммутатор, долговременный поворотный электрический выключатель, который периодически меняет поток тока в обмотках ротора при вращении вала. Таким образом, каждый мостовой мотор постоянного тока имеет переменный ток, проходящий через вращающиеся обмотки. Ток протекает через одну или несколько пар щеток, которые несут на коммутаторе; щеточки соединяют внешний источник электроэнергии с вращающейся арматурой.

Вращающаяся арматура состоит из одной или нескольких катушек проволоки, намотанной вокруг ламинированного ферромагнитного сердечника. Ток от щетки протекает через коммутатор и одну обмотку якоря, делая его временным магнитом (электромагнитом). Магнитное поле, создаваемое якорем, взаимодействует со стационарным магнитным полем, создаваемым либо PM, либо другой обмоткой (полевой катушкой), как часть каркаса двигателя.

Сила между двумя магнитными полями имеет тенденцию вращать вал двигателя. Коммутатор переключает питание на катушки при повороте ротора, удерживая магнитные полюса, от когда-либо полностью совпадающего с магнитными полюсами поля статора, так что ротор никогда не останавливается (как стрелка компаса), а скорее вращается пока есть питание.

Хотя большинство коммутаторов являются цилиндрическими, некоторые из них представляют собой плоские диски, состоящие из нескольких сегментов (как правило, не менее трех), установленных на изоляторе.

Большие щетки желательны для большей площади контакта щетки, для максимизации мощности двигателя, но небольшие щеточки желательны для малой массы, чтобы максимизировать скорость, с которой двигатель может работать, без чрезмерного отскока и искрения щеток. Более жесткие пружины для щеток также могут использоваться для создания щеток заданной массы на более высокой скорости, но за счет больших потерь из-за трения и износа ускоренной щетки и коммутатора. Поэтому конструкция электродвигателя постоянного тока влечет за собой компромисс между выходной мощностью, скоростью и эффективностью/износом.

Конструкция двигателей с DC:

  • Схема арматуры — обмотка, в ней переносится ток нагрузки, который может быть неподвижной или вращающейся частью двигателя или генератора.
  • Полевая схема — набор обмоток, создающих магнитное поле, так что электромагнитная индукция может существовать в электрических машинах.
  • Коммутация. Механическая техника, в которой может быть достигнута ректификация, или благодаря чему может быть получен постоянный ток.

Существует четыре основных типов электродвигателей постоянного тока:

  1. Электродвигатель с шунтовой намоткой.
  2. Электродвигатель постоянного тока.
  3. Комбинированный двигатель.
  4. Двигатель PM.

Базовые расчетные показатели

О том, как узнать мощность электродвигателя в статье будет показано далее, на примере с исходными данными.

Хороший научный проект не останавливается на конструировании силового аппарата. Очень важно произвести расчет мощности электродвигателя и различные электрические и механические параметры вашего аппарата и рассчитать формулу мощности электродвигателя используя неизвестные значения и полезные формулы.

Для расчета электродвигателя мы будем использовать Международную систему единиц (СИ). Это современная метрическая система, официально принятая в электротехнике.

Одним из важнейших законов физики является основной закон Ома. Он утверждает, что ток через проводник прямо пропорционален приложенному напряжению и выражается как:

I = V / R

где I — ток, в амперах (A);

V — приложенное напряжение, в вольтах (V);

R — сопротивление, в омах (Ω).

Эта формула может использоваться во многих случаях. Вы можете рассчитать сопротивление вашего двигателя, измерив, потребляемый ток и приложенное напряжение. Для любого заданного сопротивления (в двигателях это в основном сопротивление катушки), эта формула объясняет, что ток можно контролировать приложенным напряжением.

Потребляемая электрическая мощность двигателя определяется по следующей формуле:

Pin = I * V

где Pin — входная мощность, измеренная в ваттах (Вт);

I — ток, измеренный в амперах (A);

V — приложенное напряжение, измеренное в вольтах (V).

Как узнать выходную мощность

Двигатели как предполагается, выполняют какую-то работу, и два важных значения, которые определяют, насколько он мощный. Это скорость и сила поворота двигателя. Выходная механическая мощность двигателя может быть рассчитана по следующей формуле:

Pout = τ * ω

где Pout — выходная мощность, измеренная в ваттах (Вт);

τ – момент силы, измеренный в метрах Ньютона (N • м);

ω – угловая скорость, измеренная в радианах в секунду (рад / с).

Легко рассчитать угловую скорость, если вы знаете скорость вращения двигателя в об / мин:

ω = rpm * 2 * П / 60

где ω – угловая скорость (рад / с);

об / мин — скорость вращения в оборотах в минуту;

П — математическая константа (3.14);

60 — количество секунд в минуте.

Если двигатель имеет 100% КПД, вся электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. Однако таких двигателей не существует. Даже прецизионные малые промышленные двигатели, имеют максимальную эффективность 50—60%.

Измерение момент силы двигателя является сложной задачей. Для этого требуется специальное дорогостоящее оборудование. Но это возможно сделать и самому обладая специальной информацией и формулами.

Показатели механической эффективности

Эффективность двигателя рассчитывается как механическая выходная мощность, деленная на электрическую входную мощность:

E = Pout / Pin

Pout = Pin * E

после подстановки мы получаем:

Т * ω = I * V * E

Т * rpm * 2 * П / 60 = I * V * E

и формула для расчета момента силы будет равна:

Т = (I * V * E * 60) / (об / мин * 2 * П)

Чтобы определить мощность двигателя необходимо подключить его к нагрузке, для образования момента силы. Измерьте ток, напряжение и об / мин. Теперь вы можете рассчитать момент силы для этой нагрузки с этой скоростью, предполагая, что вы знаете эффективность двигателя.

Оценочная 15-процентная эффективность представляет собой максимальную эффективность двигателя, которая происходит только с определенной скоростью. Эффективность может быть какая угодно между нулем и максимумом; в нашем примере ниже 1000 об / мин может быть неоптимальная скорость, поэтому для расчетов вы можете использовать 10% КПД (E = 0,1).

Пример: скорость 1000 об / мин, напряжение 6 В, а ток 220 мА (0,22 А):

Т = (0,22 * 6 * 0,1 * 60) / (1000 * 2 * 3,14) = 0,00126 Н • м

Как результат, обычно он выражается в миллиньютонах умноженные на метры (мН • м). 1000 мН • м в 1 Н • м, поэтому рассчитанный крутящий момент составляет 1,26 мН • м. Его можно было бы преобразовать далее в (г-см), умножив результат на 10,2, и. е. Крутящий момент составляет 12,86 г-см.

В нашем примере входная мощность двигателя составляет 0,22 A x 6 V = 1,32 Вт, механическая мощность выхода составляет 1000 об / мин x 2×3,14×0,00126 Н • м / 60 = 0,132 Вт.

Момент силы двигателя изменяется со скоростью. При отсутствии нагрузки максимальная скорость и нулевой крутящий момент. Нагрузка добавляет механическое сопротивление. Мотор начинает потреблять больше тока для преодоления этого сопротивления, и скорость уменьшается. Когда это происходит, момент силы максимален.

Насколько точен расчет крутящего момента, определяется следующим образом. В то время как напряжение, ток и скорость могут быть точно измерены, эффективность двигателя может быть неправильной. Это зависит от точности вашей сборки, положения датчика, трения, выравнивания моторов и осей генератора и т. д.

Скорость, крутящий момент, мощность и эффективность не являются постоянными значениями. Обычно производитель предоставляет следующие данные в специальных таблицах.

Линейные двигатели

Линейный двигатель по существу является асинхронным двигателем, ротор которого «разворачивается», так что вместо создания вращательной силы вращающимся электромагнитным полем, он создает линейную силу вдоль своей длины путем установки электромагнитного поля смещения.

Акустический шум

Акустический шум и вибрации электродвигателей обычно возникает из трех источников:

  • механические источники (например, из-за подшипников);
  • аэродинамические источники (например, благодаря вентиляторам, установленным на валу);
  • магнитные источники (например, из-за магнитных сил, таких как силы Максвелла и магнитострикции, действующие на структуры статора и ротора).

Последний источник, который может отвечать за шум электродвигателей, называется электрически-возбужденным акустическим шумом.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий