Mechanische en elektrische eigenschappen van inductiemotoren

Dit artikel belicht het onderwerp van mechanische en elektrische kenmerken van elektrische motoren. Overweeg met behulp van een asynchrone motor parameters zoals vermogen, werk, efficiëntie, cosinus phi, koppel, hoeksnelheid, lineaire snelheid en frequentie. Al deze kenmerken zijn belangrijk bij het ontwerpen van apparatuur waarin elektromotoren als aandrijfmotoren dienen. Vooral asynchrone elektromotoren zijn tegenwoordig wijdverbreid in de industrie, dus we zullen stilstaan ​​bij hun kenmerken. Overweeg bijvoorbeeld de AIR80V2U3.

Nominaal mechanisch vermogen van een inductiemotor

Het typeplaatje (op het typeplaatje) van de motor geeft altijd het nominale mechanische vermogen op de as van de motor aan. Dit is niet de elektrische stroom die deze elektromotor van het netwerk verbruikt.

Dus voor een AIR80V2U3-motor komt een vermogen van 2200 watt precies overeen met het mechanische vermogen op de as. Dat wil zeggen, in een optimale bedrijfsmodus kan deze motor mechanisch werk van 2200 joule per seconde uitvoeren. We geven dit vermogen aan als P1 = 2200 W.

Nominaal actief elektrisch vermogen van een inductiemotor

Om het nominale actieve elektrische vermogen van een inductiemotor te bepalen, op basis van de gegevens op het typeplaatje, moet rekening worden gehouden met de efficiëntie. Voor deze elektromotor is het rendement dus 83%.

Wat betekent dit Dit betekent dat slechts een deel van het actieve vermogen dat door het netwerk aan de statorwikkelingen van de motor wordt geleverd en onherroepelijk door de motor wordt verbruikt, wordt omgezet in mechanisch vermogen op de as. Actief vermogen is P = P1 / efficiëntie. Voor ons voorbeeld, volgens het gepresenteerde typeplaatje, zien we dat P1 = 2200, efficiëntie = 83%. Dus P = 2200 / 0,83 = 2650 watt.

Geschat schijnbaar elektrisch vermogen van een inductiemotor

Het totale elektrische vermogen dat door de netvoeding wordt geleverd aan de stator van de elektromotor is altijd groter dan het mechanische vermogen op de as en meer dan het actieve vermogen dat onherroepelijk door de elektromotor wordt verbruikt.

Om het volledige vermogen te vinden, is het voldoende om het actieve vermogen in cosinus phi te verdelen. Het totale vermogen is dus S = P / Cosφ. Voor ons voorbeeld, P = 2650 W, Cosφ = 0,87. Daarom is het totale vermogen S = 2650 / 0,87 = 3046 VA.

Nominaal reactief elektrisch vermogen van een inductiemotor

Een deel van de totale stroomtoevoer naar de statorwikkelingen van de inductiemotor wordt teruggestuurd naar het netwerk. Het is reactief vermogen Q.

Q = √(S² - P²)

Reactieve kracht is gerelateerd aan schijnbare kracht door sinφ, en is gerelateerd aan actieve en schijnbare kracht door vierkantswortel. Voor ons voorbeeld:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

Reactief vermogen Q wordt gemeten in VAR - in reactieve voltampères.

Laten we nu eens kijken naar de mechanische eigenschappen van onze inductiemotor: nominaal werkkoppel op de as, hoeksnelheid, lineaire snelheid, rotorsnelheid en de relatie met de frequentie van de elektromotor.

Rotorsnelheid van een inductiemotor

Op het typeplaatje zien we dat wanneer aangedreven door wisselstroom 50 Hz, de motorrotor presteert bij een nominale belasting van 2870 omwentelingen per minuut, we geven deze frequentie aan als n1.

Wat betekent dit Omdat het magnetische veld in de statorwikkelingen wordt gecreëerd door een wisselstroom met een frequentie van 50 Hz, is voor een motor met één paar polen (dat is AIR80V2U3) de frequentie van de "rotatie" van het magnetische veld, de synchrone frequentie n, gelijk aan 3000 tpm, wat identiek is aan 50 tpm. Maar aangezien de motor asynchroon is, roteert de rotor achter met een sliphoeveelheid s.

De waarde van s kan worden bepaald door het verschil tussen de synchrone en asynchrone frequenties te delen door de synchrone frequentie en deze waarde uit te drukken als een percentage:

s = ((n – n1)/n)*100%

Voor ons voorbeeld is s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.

Asynchrone hoeksnelheid van de motor

De hoeksnelheid ω wordt uitgedrukt in radialen per seconde. Om de hoeksnelheid te bepalen, volstaat het om de rotorsnelheid n1 te vertalen in omwentelingen per seconde (f) en te vermenigvuldigen met 2 Pi, omdat een volledige omwenteling 2 Pi of 2 * 3.14159 radialen is. Voor de AIR80V2U3-motor is de asynchrone frequentie n1 2870 tpm, wat overeenkomt met 2870/60 = 47.833 tpm.

Vermenigvuldigend met 2 Pi hebben we: 47.833 * 2 * 3.14159 = 300.543 rad / s. Je kunt vertalen in graden, hiervoor in plaats van 2 Pi-vervanging 360 graden, dan krijgen we voor ons voorbeeld 360 * 47.833 = 17220 graden per seconde. Dergelijke berekeningen worden echter meestal precies in radialen per seconde uitgevoerd. Daarom is de hoeksnelheid ω = 2 * Pi * f, waarbij f = n1 / 60.

Lineaire snelheid van een inductiemotor

Lineaire snelheid v verwijst naar apparatuur waarop een inductiemotor is gemonteerd als een aandrijving. Dus, als een riemschijf of, zeg, een amarilschijf met bekende straal R op de motoras is geïnstalleerd, dan kan de lineaire snelheid van het punt op de rand van de riemschijf of schijf worden gevonden met de formule:

v = ωR

Nominaal koppel van inductiemotor

Elke inductiemotor wordt gekenmerkt door een nominaal koppel Mn. Het koppel M is als volgt gerelateerd aan het mechanische vermogen P1 via de hoeksnelheid:

P = ωM

Het koppel of krachtmoment dat op een bepaalde afstand van het rotatiecentrum werkt, wordt voor de motor gehandhaafd en bij toenemende straal neemt de kracht af en hoe kleiner de straal, hoe groter de kracht, omdat:

M = FR

Dus hoe groter de straal van de poelie, hoe minder kracht op de rand ervan werkt en de grootste kracht rechtstreeks op de as van de elektromotor.

Voor de AIR80V2U3-motor bijvoorbeeld, is het vermogen P1 2200 W en is de frequentie n1 2870 tpm of f = 47.833 tpm. Daarom is de hoeksnelheid 2 * Pi * f, d.w.z. 300.543 rad / s, en is het nominale koppel Mn P1 / (2 * Pi * f). Mn = 2200 / (2 * 3.14159 * 47.833) = 7,32 N * m.

Op basis van de gegevens op het typeplaatje van de inductiemotor kunt u dus alle belangrijke elektrische en mechanische parameters vinden.

We hopen dat dit artikel je heeft geholpen te begrijpen hoe de hoeksnelheid, frequentie, koppel, actief, nuttig en schijnbaar vermogen, evenals de efficiëntie van de elektromotor gerelateerd zijn.