Aklaypart.ru

Авто Журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель моментная характеристика

Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия

Данный двигатель зачастую используется в промышленности. Он простой в использовании, долговечный, недорогой.

Асинхронный двигатель превращает электрическую энергию в механическую. Его работа основана на принципе вращающегося магнитного поля. Сам принцип действия аппарата можно описать несколькими пунктами поэтапно:

  1. Во время запуска самого двигателя происходит пересечение магнитного поля с контуром ротора, после чего происходит индицирование электродвижущей силы.
  2. В замкнутом роторе происходит возникновение переменного тока.
  3. Магнитные поля: статора и ротора также воссоздают непосредственно так называемый крутящий момент.
  4. Ротор «догоняет» поле самого статора.
  5. Когда частоты вращения самого магнитного поля статора/ротора имеют совпадения, электромагнитные процессы, образованные в месте ротора затухают. После чего крутящий момент приравнивается к «0».
  6. Статор, а вернее его образованное магнитное поле возбуждает контур ротора, который в этот момент вновь позади.

Основные параметры электродвигателя

  • Мощность электродвигателя
  • Номинальная частота вращения
  • Коэффициент полезного действия
  • Момент электродвигателя
  • Момент инерции ротора
  • Номинальное напряжение
  • Электрическая постоянная времени

Мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя — это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

Механическая мощность

Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

  • где P – мощность, Вт,
  • A – работа, Дж,
  • t — время, с

Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы.

  • где s – расстояние, м

Для вращательного движения

  • где θ – угол, рад

  • где ω – углавая частота, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Частота вращения

  • где n — частота вращения электродвигателя, об/мин

Момент инерции ротора

Момент инерции — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

  • где J – момент инерции, кг∙м 2 ,
  • m — масса, кг

1 oz∙in∙s 2 = 0,007062 kg∙m 2 (кг∙м 2 )

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

  • где ε – угловое ускорение, с -2

Коэффициент полезного действия электродвигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя — характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

  • где η – коэффициент полезного действия электродвигателя,
  • P1 — подведенная мощность (электрическая), Вт,
  • P2 — полезная мощность (механическая), Вт
      При этом

потери в электродвигатели

    обусловлены:
  • электрическими потерями — в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
  • магнитными потерями — потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
  • механическими потерями — потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
  • дополнительными потерями — потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.

КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики.

Электрическая постоянная времени

Электрическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

  • где – постоянная времени, с

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

  • где M – вращающий момент, Нм;
  • F – сила, Н;
  • r – радиус-вектор, м

  • где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт,
  • nном — номинальная частота вращения, мин -1

Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)
1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)
1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

Механическая характеристика

Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

Конструктивные особенности и принцип работы

Основными составными частями синхронного электродвигателя являются: статор, который неподвижен, и ротор, иными словами называемый индуктором. Статор имеет другое название – якорь, но от этого его суть не меняется. Эти части двигателя разделены прослойкой воздуха. Между пазами заложена трехфазная обмотка, которая чаще всего имеет соединение по схеме звезды.

Когда двигатель после запуска начал работать, токи якоря образуют движущееся магнитное поле, его вращение дает пересечение поля индуктора. В итоге такой работы двух полей возникает энергия. Магнитное поле статора по своей сути является полем его реакции. В работе генераторов такую энергию получают с помощью индукторов.

Читать еще:  Функциональная схема асинхронного двигателя

Полюсами являются электромагниты статора, работающие на постоянном токе. Статоры синхронных моторов могут выполняться по различным схемам: неявнополюсной, а также явнополюсной. Они отличаются положением полюсов.

Для снижения магнитного сопротивления и оптимизации условий прохода магнитного поля используют сердечники из ферромагнитного материала. Они находятся в роторе и якоре. Производятся они из электротехнической стали, которая содержит большое количество кремния. Это дает возможность снизить вихревые токи и увеличить электрическое сопротивление стали.

Синхронные электродвигатели имеют в своей основе принцип взаимодействия полюсов индуктора и статора. Во время пуска двигатель ускоряется до скорости вращения магнитного потока. Только при таком условии электродвигатель начинает действовать в синхронном режиме. При таком процессе магнитные поля образуют пересечение, возникает вход в синхронизацию.

Долгое время для разгона мотора применяли отдельный пусковой двигатель. Его соединяли механическим путем с синхронным мотором. При запуске ротор мотора ускорялся и достигал синхронной скорости. Далее мотор самостоятельно втягивался в синхронное движение. При выборе мощности пускового мотора руководствовались 15% мощности от номинала разгоняемого двигателя. Этого резерва мощности было достаточно для запуска синхронного двигателя, даже при наличии небольшой нагрузки.

Такой метод разгона более сложный, значительно повышает стоимость оборудования. В современных конструкциях синхронные электродвигатели не имеют такой схемы разгона. Применяют другую систему разгона. Реостатом замыкают обмотки индуктора по аналогии с асинхронным двигателем. Для запуска на ротор монтируют короткозамкнутую обмотку, являющуюся также и успокоительной обмоткой, которая предотвращает раскачивание ротора при синхронизации.

При достижении ротором номинальной скорости, к индуктору подключают постоянный ток. Однако, для пуска моторов с постоянными магнитами не обойтись без применения пусковых внешних двигателей.

В криогенных синхронных электродвигателях применяется обращенная конструкция. В ней якорь и индуктор размещены наоборот, индуктор находится на статоре, а якорь расположен на роторе. У таких машин возбуждающие обмотки состоят из сверхпроводимых материалов.

Достоинства и недостатки

Синхронные двигатели имеют основное преимущество по сравнению с асинхронными моторами тот факт, что возбуждение от постоянного тока внешнего источника дает возможность работы при значительной величине коэффициента мощности. Эта особенность дает возможность увеличить значение коэффициента мощности для общей сети благодаря включению синхронного мотора.

Синхронные электродвигатели имеют и другие достоинства:
  • Электродвигатели синхронного типа работают с повышенным коэффициентом мощности, что создает уменьшение расхода энергии и снижает потери. КПД синхронного мотора выше при той же мощности асинхронного двигателя.
  • Синхронные электродвигатели имеют момент вращения, который прямо зависит от напряжения сети. Поэтому он при уменьшении напряжения сохраняет свою мощность больше асинхронного. Это является фактором надежности подобных конструкций моторов.
Недостатками являются следующие отрицательные моменты:
  • При проведении сравнительного анализа конструкций двух моторов, можно отметить, что синхронные электродвигатели выполнены по более сложной схеме, поэтому их стоимость будет выше.
  • Следующим недостатком для синхронных моторов стала необходимость в источнике тока в виде выпрямителя, либо другого блока питания постоянного тока.
  • Запуск двигателя происходит по сложной схеме.
  • Регулировка скорости вала двигателя возможна только одним способом, с помощью применения частотного преобразователя.

В итоге можно сказать, что все-таки преимущества синхронных двигателей перекрывают недостатки. Поэтому двигатели такого вида широко применяются в технологических процессах, где идет постоянный непрерывный процесс, и не требуется частая остановка и запуск оборудования: на мельничном производстве, в компрессорах, дробилках, насосах и так далее.

Выбор двигателя
К вопросу приобретения синхронного электродвигателя нужно подходить, основываясь на следующие факторы:
  • Условия эксплуатации электродвигателя. По условиям выбирают тип двигателя, который может быть защищенным, открытым или закрытым. А также синхронные электродвигатели отличаются по защите токовых частей от влаги, температуры, агрессивных сред. Для взрывоопасного производства существуют специальные защиты, предотвращающие образование искр в двигателе.
  • Особенности выполнения подключения электродвигателя с потребителем.
Синхронные компенсаторы

Они служат для компенсирования коэффициента мощности в электрической сети и стабилизации номинального значения напряжения в местах подключения нагрузок к двигателю. Нормальным режимом синхронного компенсатора является режим перевозбуждения в момент отдачи в электрическую сеть реактивной мощности.

Такие компенсаторы еще называют генераторами реактивной мощности, так как они предназначены для выполнения такой же задачи, как батареи конденсаторов на подстанциях. Когда мощность нагрузок уменьшается, то часто необходимо действие синхронных компенсаторов в невозбужденном режиме при их потреблении реактивной мощности и индуктивного тока, потому что напряжение в сети старается увеличиться, а для его стабилизации на рабочем уровне нужно нагрузить сеть током индуктивности, который вызывает в сети снижение напряжения питания.

Читать еще:  Автомобиль фольксваген тигуан двигатель характеристика

Для таких целей синхронные компенсаторы обеспечиваются регулятором автоматического возбуждения. Регулятор изменяет ток возбуждения таким образом, что напряжение на компенсаторе не изменяется.

Сфера применения

Широкое использование электродвигателей асинхронного типа со значительными недогрузками делает работу станций и энергосистем сложнее, так как уменьшается коэффициент мощности системы, это ведет к незапланированным потерям, к их неполному использованию по активной мощности. В связи с этим появилась необходимость в использовании двигателей синхронного типа, особенно для приводов механизмов значительной мощности.

Если сравнивать синхронные электродвигатели с асинхронными, то достоинством синхронных стала их работа коэффициентом мощности равном 1, благодаря действию возбуждения постоянным током. При этом они не расходуют реактивную мощность из питающей сети, а если работают с перевозбуждением, то даже отдают некоторую величину реактивной мощности для сети.

В итоге коэффициент мощности сети улучшается, и снижаются потери напряжения, увеличивается коэффициент мощности генераторов электростанций. Наибольший момент синхронного электродвигателя прямо зависит от напряжения, а у синхронного электромотора – от квадрата напряжения.

Поэтому, при уменьшении напряжения синхронный электромотор имеет по-прежнему значительную нагрузочную способность. Также, применение возможности повышения возбуждающего тока синхронных моторов дает возможность повышать их надежность эксплуатации при внезапных снижениях напряжения, и оптимизировать в таких случаях работу всей энергосистемы.

Из-за большой величины воздушного промежутка дополнительные потери в стальных сердечниках и в роторе синхронных моторов меньше, чем у двигателей асинхронного вида. Поэтому КПД синхронных моторов чаще бывает больше.

Однако устройство синхронных моторов намного сложнее, а также необходим возбудитель или другое устройство питания возбуждения. Поэтому синхронные моторы имеют более высокую стоимость по сравнению с асинхронными с короткозамкнутым ротором.

Запуск и регулировка скорости у синхронных электродвигателей имеет свои сложности. Но при больших мощностях их преимущества превосходят недостатки. Поэтому они применяются во многих местах, где не нужны частые пуски, остановки оборудования, а также нет необходимости в регулировки оборотов двигателя с приводом механизмов насосов, компрессоров, мельниц и т.д.

Как подобрать конденсатор для пуска однофазного двигателя

Уже рассказывали, как подобрать конденсатор для пуска трёхфазного двигателя, но методика в нашем случае не годится. Любители рекомендуют произвести попытку входа в так называемый резонанс. При этом потребление агрегата на 9 кВт составит порядка (!) 100 Вт. Это не значит, что вал потянет полную нагрузку, но в холостом режиме потреблением станет минимальным. Как подключить электродвигатель этим способом.

Любители рекомендуют ориентироваться на потребляемый ток. При оптимальном значении емкости мощность станет минимальной. Оценить потребляемый ток можно при помощи китайского мультиметра. А так, подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой выполняют, руководствуясь электрической схемой, указанной на корпусе. Там приведены, например, сведения:

  1. Цвет кембрика определённой обмотки.
  2. Электрическая схема коммутации для цепи переменного тока.
  3. Номинал используемой емкости.

Итак, если брать однофазный асинхронный двигатель, схема подключения чаще указана на корпусе.

16 комментариев

Поясните пожалуйста по двигателю АИРЕ80С2 как в нему мощность может быть 1,8/2,2 кВт и режим работы S1/S6-40% ? Как это? Поясните пожалуйста.

В режиме S1 (т.е. при постоянной нагрузке) мотор может выдавать мощность не более 1,8 кВт, в режиме S6-40% (4 минуты работы, 6 минут — холостой ход) мотор может выдать 2,2 кВт. (см. подробнее о режимах http://wp.electrostal.com.ua/kakoy-pravilno-vyibrat-elektrodvigatel/ ) Почему в S1 мощность меньше, чем в S2? Да потому что конструкция (а именно охлаждение) электромотора рассчитана на такую работу: если постоянно этот электромотор «нагрузить» нагрузкой в 2,2 кВт — то за 4 минуты он нагреется до номинальной температуры, а дальше будет уже перегреваться. Вот тогда ему нужно дать остыть за 6 минут холостого хода. 2,2 кВт для этого мотора — пиковая мощность.

Подскажите пожалуйста: вот вы пишете что асинхронный двигатель АИРЕ80С2, режим работы S1/S6-40% и мощность 1,8 / 2,2кВт, как правильно расшифровать ваши данные в таблице по данному двигателю? Он что двухскоростной?

Нет, этот мотор односкоростной. Но он может работать в разных режимах, и мощности даны для разных режимов работы. Подробнее см. здесь: http://wp.electrostal.com.ua/kakoy-pravilno-vyibrat-elektrodvigatel/

Здравствуйте! Для двигателя АИРЕ80В4 указан конденсатор емкостью 30мкф. Это ведь рабочая емкость? Если двигатель ставится на мясорубку и нужен большой пусковой момент, то нужно еще добавлять пусковой конденсатор? Его емкость как подобрать? В два раза больше рабочей?
Спасибо.

30 мкф – рабочая емкость
Если нужен больший пусковой момент – то нужно добавить еще пусковой конденсатор паралельно рабочему
Емкость: в 1,5-2 раза больше чем рабочий. Но подключать его надо только на момент запуска мотора.

Читать еще:  Через сколько надо перебирать двигатель

Здравствуйте, подскажите пожалуйста АИРЕ 80С2для изготовления зернодробилки подойдёт

Здравствуйте! Если вашей зернодробилке достаточно мощности 2,2 кВт и

3000 оборотов вала не будет много — то подойдет. Но, по нашему опыту, на зернодробилки часто берут моторы с

1500 об/мин. Однако вашей конструкции я не знаю — поэтому однозначно ответить не могу. Учтите, что все однофазные электродвигатели имеют пусковой момент примерно в половину от рабочего. Поэтому запускать зернодробилку под нагрузкой нежелательно.

ЗДРАВСТВУЙТЕ! СКАЖИТЕ ПОЖАЛУЙСТА, КАКИМ ОДНОФАЗНЫМ АИР-ом МОЖНО ЗАМЕНИТЬ ТРЁХФАЗНЫЙ MS80A4, ЧТОБЫ ПЕРЕДЕЛАТЬ СТАНОК С 380 НА 220

Если по размерам — то на АИРЕ80В4 1,1кВт/1500об или АИРЕ80С4 1,5 кВт/1500 об , диаметр вала у этих моторов — 22 мм, габарит — 80мм. Если заменять по мощности — то на ту же мощность, что и MS80A4, но в этом случае могут не совпасть размеры. Однако при замене учтите следующее — однофазный мотор при запуске имеет пусковой крутящий момент (т.е.усилие на валу) в 2 раза меньше, чем рабочий момент. Это значит, что в момент запуска мотор 1,5 кВт создает на валу усилие 0,7квт и потом с набором оборотов усилие становится 1,5 кВт (т.е. номинальное). В трехфазных моторах с точностью наоборот — начальный момент выше рабочего и в момент запуска 3-ф мотора 1,5кВт усилие на валу может быть киловата 2 а потом уменьшится до 1,5. У нас были случаи, что при замене 3-х фазного мотора на однофазный той же мощности не запускался компрессор под нагрузкой (т.е. на докачку), хотя с «нуля» компрессор запускался нормально. Как выходить из этой ситуации — либо брать более мощный однофазный мотор чем трехфазный, либо на момент запуска паралельно рабочему конденсатору включать дополнительно пусковой.

Здравствуйте. Поясните пожалуйста такой момент. На электродвигателе АИРЕ80С2 указано мощность 2,2кВт. При этом номинальный ток 14,6А. Если перемножить 14,6 на 220В то получим номинальную потребляемую мощность 3,2кВт. Тогда что такое мощность 2,2кВт? Может это мощность на валу?

Учтите КПД однофазного электродвигателя (примерно 75%)и cos фи ( в районе 0,95). Мощность = U * I * КПД * cos фи = 220В * 14,6 А * 0,75 * 0,95 = 2,2 кВт. Это мощность на валу электродвигателя.

Я енергометром заміряв мотор 1.1квт 220в однофазний і в енергометрі є параметр коефіцієнт потужності так при холостому ході 30% споживає 700ват а при максимальному навантаженні 2.5 КВт і коефіцієнт 100%, і струм зростав з 7 до 10А.
Що буде з мотором на 2.2квт?
І чи можна так перевантажувати мотори?

Номінальну силу струму, який споживає електродвигун в режимі номінальної нагрузки (100% по вашому), вказано на шильдику електродвигуна. Максимальний струм, який витримає електродвигун, залежить від ряду факторів: сервіс-фактору або класу ізоляції, тощо. Тому що ж буде з мотором 2,2 кВт — я не знаю. Але впевнений, якщо струм при навантаженні перевищуює номінальний — мотор з ладу вийде значно-значно швидше, ніж при експлуатації із номінальним струмом (номінальний струм вказано на шильдику).

Ще маю 0.75kwt однофазний тритисячник він на холостому споживає 275w а енергометр показує 0.16, А при навантаженні у 800w споживання-коефіцієнт потужності приблизно 0.45-0.5
Чому так?
Його можна і перевантажити в роботі тоді коефіцієнт зросте до одиниці тобто 100%, А по факту то буде вже 200%.
Дякую за відповідь.

Мехнічна потужність однофазного електродвигуна на валу:
Р(Вт) = U(В) * I(А) * cos ф * КПД
де cos ф (зсув фаз) = коефійієнт потужності (від 0 до 1). Інколи його вказують у %.

Коефіцієнт потужності дорівнює відношенню споживаної електродвигуном активної потужності до повної потужності. Активна потужність витрачається на здійснення роботи. Реактивна потужність — витрачається, в основному, на нагрів провідників. Повна потужність — геометрична сума активної та реактивної потужностей. В якості одиниці вимірювання повної потужності прийнято використовувати вольт-ампер (В ∙ А).

Іншими словами: якщо до джерела синусоїдального струму (наприклад, розетка

220 В, 50 Гц) підключити навантаження, в якій струм випереджає або відстає по фазі на деякий кут від напруги, то на внутрішньому активному опорі джерела виділяється підвищена потужність. На практиці це означає, що при роботі на навантаження з зсунутими напругою і струмом від електростанції потрібно більше енергії, а надлишок енергії, що передається виділяється у вигляді тепла в проводах і це може бути досить значним.

SviatoslavKM, ти визначись які параметри міряєш енергометром та яка його реальна точність вимірювань при цьому.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector