Μηχανικά και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των επαγωγικών κινητήρων

Αυτό το άρθρο θα επισημάνει το θέμα των μηχανικών και ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των ηλεκτρικών κινητήρων. Χρησιμοποιώντας ένα ασύγχρονο κινητήρα ως παράδειγμα, θεωρούμε τέτοιες παραμέτρους όπως ισχύς, εργασία, απόδοση, cosine phi, ροπή, γωνιακή ταχύτητα, γραμμική ταχύτητα και συχνότητα. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά είναι σημαντικά όταν σχεδιάζουμε εξοπλισμό στον οποίο οι ηλεκτροκινητήρες χρησιμεύουν ως μοτέρ κίνησης. Ειδικά οι ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες είναι ιδιαίτερα διαδεδομένοι στη βιομηχανία σήμερα, οπότε θα σταθούμε στα χαρακτηριστικά τους. Για παράδειγμα, εξετάστε το AIR80V2U3.

Ονομαστική μηχανική ισχύς ενός επαγωγικού κινητήρα

Η πινακίδα τύπου (στην πινακίδα τύπου) του κινητήρα δείχνει πάντα την ονομαστική μηχανική ισχύ στον άξονα του κινητήρα. Αυτή δεν είναι η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνει αυτός ο ηλεκτροκινητήρας από το δίκτυο.

Έτσι, για παράδειγμα, για έναν κινητήρα AIR80V2U3, η βαθμολογία των 2200 watt αντιστοιχεί ακριβώς στη μηχανική ισχύ του άξονα. Δηλαδή, σε βέλτιστο τρόπο λειτουργίας, αυτός ο κινητήρας είναι σε θέση να εκτελεί μηχανική εργασία 2200 joules κάθε δευτερόλεπτο. Δηλώνουμε αυτή την ισχύ ως P1 = 2200 W.

Ονομαστική ενεργή ηλεκτρική ισχύς ενός επαγωγικού κινητήρα

Για τον προσδιορισμό της ονομαστικής ενεργού ηλεκτρικής ισχύος ενός επαγωγικού κινητήρα, βάσει των δεδομένων από την πινακίδα αναγνώρισης, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η απόδοση. Έτσι, για αυτόν τον ηλεκτροκινητήρα, η αποδοτικότητα είναι 83%.

Τι σημαίνει αυτό; Αυτό σημαίνει ότι μόνο ένα μέρος της ενεργού ενέργειας που τροφοδοτείται από το δίκτυο στις περιελίξεις του στάτη του κινητήρα και καταναλώνεται αμετάκλητα από τον κινητήρα μετατρέπεται σε μηχανική ισχύ στον άξονα. Η ενεργή ισχύς είναι P = P1 / Αποδοτικότητα. Για παράδειγμα, σύμφωνα με την παρουσιαζόμενη πινακίδα, βλέπουμε ότι P1 = 2200, απόδοση = 83%. Έτσι P = 2200 / 0.83 = 2650 Watt.

Ονομαστική φαινομένη ηλεκτρική ισχύς ενός επαγωγικού κινητήρα

Η συνολική ηλεκτρική ισχύς που παρέχεται στον στάτορα του ηλεκτροκινητήρα από το δίκτυο είναι πάντοτε μεγαλύτερη από τη μηχανική ισχύ στον άξονα και περισσότερο από την ενεργή ισχύ που καταναλώνεται αμετάκλητα από τον ηλεκτροκινητήρα.

Για να βρείτε την πλήρη ισχύ, αρκεί να διαιρέσετε την ενεργή ισχύ σε cosine phi. Έτσι, η συνολική ισχύς είναι S = P / Cosφ. Για το παράδειγμα μας, P = 2650 W, Cosφ = 0,87. Ως εκ τούτου, η συνολική ισχύς S = 2650 / 0.87 = 3046 VA.

Ονομαστική αντλητική ηλεκτρική ισχύς ενός επαγωγικού κινητήρα

Μέρος της συνολικής ισχύος που παρέχεται στις περιελίξεις του στάτη του επαγωγικού κινητήρα επιστρέφει στο δίκτυο. Είναι άεργη ισχύ Q.

Q = √(S² - Ρ²)

Η ενεργός ισχύς σχετίζεται με την φαινομενική δύναμη μέσω sinφ και σχετίζεται με την ενεργό και φαινομενική δύναμη μέσω της τετραγωνικής ρίζας. Για παράδειγμα:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

Η ενεργός ισχύς Q μετράται σε VAR - σε αδρανείς βολτ-αμπέρ.

Ας δούμε τώρα τα μηχανικά χαρακτηριστικά του επαγωγικού μας κινητήρα: ονομαστική ροπή λειτουργίας στον άξονα, γωνιακή ταχύτητα, γραμμική ταχύτητα, ταχύτητα στροφέα και σχέση με τη συχνότητα του ηλεκτροκινητήρα.

Ταχύτητα στροφέα ενός επαγωγικού κινητήρα

Στην πινακίδα που βλέπουμε ότι όταν τροφοδοτείται με εναλλασσόμενο ρεύμα 50 Hz, ο ρότορας του κινητήρα λειτουργεί με ονομαστικό φορτίο 2870 στροφών ανά λεπτό, δηλώνουμε αυτή τη συχνότητα ως n1.

Τι σημαίνει αυτό; Δεδομένου ότι το μαγνητικό πεδίο στις περιελίξεις του στάτορα δημιουργείται από ένα εναλλασσόμενο ρεύμα με συχνότητα 50 Hz, για μια μηχανή με ένα ζεύγος πόλων (η οποία είναι AIR80V2U3) η συχνότητα της "περιστροφής" του μαγνητικού πεδίου, η σύγχρονη συχνότητα n, είναι ίση με 3000 σ.α.λ. Αλλά επειδή ο κινητήρας είναι ασύγχρονος, ο ρότορας περιστρέφεται πίσω από μια ποσότητα ολίσθησης s.

Η τιμή του s μπορεί να προσδιοριστεί διαιρώντας τη διαφορά μεταξύ των σύγχρονων και των ασύγχρονων συχνοτήτων με την σύγχρονη συχνότητα και εκφράζοντας την τιμή αυτή ως ποσοστό:

s = ((n – n1)/n)*100%

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

Γωνιακή ταχύτητα ασύγχρονου κινητήρα

Η γωνιακή ταχύτητα ω εκφράζεται σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο. Για να προσδιοριστεί η γωνιακή ταχύτητα, αρκεί να μεταφράσουμε την ταχύτητα του ρότορα n1 σε στροφές ανά δευτερόλεπτο (f) και να πολλαπλασιάσουμε κατά 2 Pi, δεδομένου ότι μία πλήρης περιστροφή είναι 2 Pi ή 2 * 3.14159 ακτίνια. Για τον κινητήρα AIR80V2U3, η ασύγχρονη συχνότητα n1 είναι 2870 σ.α.λ., η οποία αντιστοιχεί σε 2870/60 = 47.833 σ.α.λ.

Πολλαπλασιάζοντας κατά 2 Pi, έχουμε: 47.833 * 2 * 3.14159 = 300.543 rad / s. Μπορείτε να μεταφράσετε σε μοίρες, για αυτό αντί για 2 Pi υποκατάστατο 360 βαθμούς, τότε για το παράδειγμά μας έχουμε 360 * 47.833 = 17220 βαθμούς ανά δευτερόλεπτο. Ωστόσο, αυτοί οι υπολογισμοί συνήθως εκτελούνται με ακρίβεια σε ακτινίδια ανά δευτερόλεπτο. Επομένως, η γωνιακή ταχύτητα ω = 2 * Pi * f, όπου f = n1 / 60.

Γραμμική ταχύτητα ενός επαγωγικού κινητήρα

Η γραμμική ταχύτητα v αναφέρεται στον εξοπλισμό στον οποίο τοποθετείται ένας κινητήρας επαγωγής ως κινητήρας. Έτσι, εάν μια τροχαλία ή, για παράδειγμα, ένας σφαιροειδής δίσκος με γνωστή ακτίνα R είναι εγκατεστημένος στον άξονα του κινητήρα, τότε η γραμμική ταχύτητα του σημείου στην άκρη της τροχαλίας ή του δίσκου μπορεί να βρεθεί με τον τύπο:

v = ωR

Ονομαστική ροπή του κινητήρα επαγωγής

Κάθε επαγωγικός κινητήρας χαρακτηρίζεται από μια ονομαστική ροπή Μη. Η ροπή M σχετίζεται με τη μηχανική ισχύ P1 μέσω της γωνιακής ταχύτητας ως εξής:

P = ωΜ

Η ροπή ή η ροπή δύναμης που ενεργεί σε μια ορισμένη απόσταση από το κέντρο περιστροφής διατηρείται για τον κινητήρα και με αυξανόμενη ακτίνα μειώνεται η δύναμη και όσο μικρότερη είναι η ακτίνα τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη γιατί:

Μ = FR

Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η ακτίνα της τροχαλίας, τόσο λιγότερη δύναμη δρα στην άκρη της και η μεγαλύτερη δύναμη ενεργεί άμεσα στον άξονα του ηλεκτροκινητήρα.

Για τον κινητήρα AIR80V2U3 ως παράδειγμα, η ισχύς P1 είναι 2200 W και η συχνότητα n1 είναι 2870 rpm ή f = 47.833 rpm. Επομένως, η γωνιακή ταχύτητα είναι 2 * Pi * f, δηλαδή 300.543 rad / s, και η ονομαστική ροπή Μη είναι Ρ1 / (2 * Pi * f). Μη = 2200 / (2 * 3,14159 * 47,833) = 7,32 Ν * m.

Έτσι, με βάση τα στοιχεία που αναγράφονται στην πινακίδα αναγνώρισης του κινητήρα επαγωγής, μπορείτε να βρείτε όλες τις κύριες ηλεκτρικές και μηχανικές παραμέτρους.

Ελπίζουμε ότι αυτό το άρθρο σας βοήθησε να καταλάβετε πώς σχετίζονται η γωνιακή ταχύτητα, η συχνότητα, η ροπή, η ενεργή, η χρήσιμη και η φαινομενική ισχύς καθώς και η απόδοση του ηλεκτροκινητήρα.