Первым делом, рассмотрим механические характеристики электродвигателей. Они могут быть измерены в зависимости от мощности, момента инерции, скорости и производительности. В зависимости от типа двигателя эти характеристики могут быть довольно разнообразными.
Рассмотрим подробнее механические характеристики электродвигателей. Они могут быть измерены по величинам, таким как мощность, момент инерции, скорость и производительность. Качество и производительность электродвигателя зависят от его типа и могут быть достаточно разнообразными.
Рассмотрим параметры асинхронного двигателя: мощность, вращающий момент, КПД, косинус фи, угловая скорость, линейная скорость и частота. Каждый из них играет важную роль при проектировании и процессе работы двигателя. Они отвечают за достижение оптимальной производительности и эффективности.
Все эти характеристики играют важную роль при разработке системы, в которой электродвигатели используются для привода.
механические характеристики электрического двигателя представляют собой связь между угловой скоростью ω и развиваемым им моментом на валу, т.е. ω = f (M). Различают природные и искушенные механические характеристики электродвигателя.
Электродвигатель характеризуется при нормальной схеме включения его номинальными параметрами и естественной механической характеристикой движения.
Электродвигатель может работать с параметрами, отличающимися от номинальных, например, при введении сопротивления, изменении питающего напряжения, частоты и др. При этом искусственная механическая характеристика должна соответствовать вышеуказанному.
Асинхронные электродвигатели могут иметь три вида механических характеристик:
абсолютно жесткая характеристика, жесткая характеристика и мягкая механическая характеристика. Абсолютно жесткая характеристика означает, что при любом изменении условий хода двигателя скорость остается постоянной. Жесткая характеристика подразумевает отход от абсолютной жесткости, но сохранение достаточно высокой жесткости характеристики. И наконец, мягкая механическая характеристика означает, что при изменении условий хода двигателя может изменяться и его скорость.
Этот асинхронный двигатель имеет естественную механическую характеристику. Она определяет, насколько быстро двигатель может перемещать массу и на какой максимальной скорости. Это позволяет определить, сколько энергии необходимо для создания надлежащего ускорения и скорости вращения двигателя.
Рассмотрим АИР80В2У3 в качестве примера. У асинхронного двигателя имеется естественная механическая характеристика. Она позволяет определить, как быстро система способна перемещать массу, а также максимальную скорость вращения. От этого зависит, сколько энергии потребуется для получения достаточного ускорения двигателя.
На приведенном ниже рисунке показан асинхронный электродвигатель АИР80В2У3. На паспортной табличке указано, что номинальная мощность этого двигателя равна 7,5 кВт.
Найдите номинальную механическую мощность асинхронного электродвигателя АИР80В2У3
Если вы ищете номинальную механическую мощность асинхронного электродвигателя АИР80В2У3, то следует обратить внимание на паспортную табличку. На ней указано, что номинальная мощность этого двигателя равна 7,5 кВт.
Это не совсем та электрическая мощность, которую электродвигатель потребляет из сети. Существует потребляемая электрическая мощность, поступающая к двигателю из электрической сети. Этот параметр, в основном, равен общему потребляемому количеству энергии двигателем.
Для двигателя АИР80В2У3 с номинальной мощностью 2200 Ватт ключевым показателем является механическая мощность на валу. Стандартный КПД асинхронного электродвигателя вида Y-образной статорной конструкции составляет 0,8 или 80%.
Электрикам известно, что двигатель может выполнять механическую работу в размере 2200 Джоулей в секунду. Исходя из этого, можно заявить, что мощность P1 составляет 2200 Вт.
Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя
Для определения номинальной активной электрической мощности асинхронного электродвигателя необходимо учитывать КПД. Обычно КПД асинхронного электродвигателя с Y-образной статорной конструкцией составляет 0,8 или 80%. В данном случае КПД составляет 83%, что означает, что 83% активной мощности преобразуется в механическую мощность, а оставшиеся 17% потеряно в процессе.
Активная мощность рассчитывается по формуле: P = P1/КПД. В данном случае для примера по шильдику мы видим, что P1 = 2200, а КПД = 83%. Таким образом, активная мощность равна P = 2200/83% = 2650 Вт.
Номинальная полная мощность электродвигателя может быть определена по формуле: P = 2200/cosφ, где фактор мощности равен 0,83. Таким образом, можно вычислить номинальную полную мощность: P = 2200/0,83 = 2650 Вт.
Таким образом, номинальная полная мощность равна S = 2650 / 0,87 = 3041,4 Вт.
Для определения полной мощности требуется поделить активную мощность на косинус фазы. Таким образом, полная мощность S = P/Cosφ. В нашем случае P = 2650 Вт, Cosφ = 0,87. Значит, номинальная полная мощность равна S = 2650 / 0,87 = 3041,4 Вт.
Поэтому полная мощность S равна 2650 ВА, а номинальная реактивная электрическая мощность составляет Sр = S / 0,87 = 3046 ВА.
Формула Q может быть выражена как:
Q = √( S2 – P2)
Итак, мы вычисляем реактивную мощность по формуле Q = √(30462 – 26502) и получаем результат в ВАР: Q = 1502 ВАР.
Q = √( 30462 – 26502) = 1502 ВАР
Реактивная мощность Q измеряется в ВАР – вольт-амперах реактивных. Следовательно, мы можем вычислить реактивную мощность с помощью формулы Q = √(30462 – 26502), и получить результат в ВАР: Q = 1502 ВАР.
Давайте рассмотрим механические атрибуты нашего асинхронного двигателя: номинальный момент на вал, угловая скорость, линейная скорость, частота вращения ротора и ее связь с частотой питания электрического двигателя.
Для асинхронного электродвигателя эта частота является функцией напряжения питания и нагрузки.
Вращательная скорость ротора асинхронного электродвигателя
Для практических целей частота вращения вала двигателя в минуту является измеряемым показателем скорости вращательного движения. В случае асинхронного электродвигателя частота зависит от уровня питания и величины нагрузки.
Угловая скорость выражается в радианах в секунду (рад/с). Это математическая величина, которая отражает скорость изменения угла между направлениями движения. Она используется для описания поведения движения, а также для расчета движения вещества.
При расчете и выводе формул, использование угловой скорости облегчает задачу. А для практической оценки скоростных характеристик двигателей применяется частота вращения.
На шильдике показывается, что при подаче переменного тока с частотой 50 Гц при номинальной нагрузке ротор двигателя совершает 2870 оборотов в минуту, которые мы назовем n1.
Рассмотрим последствия переменного тока частотой 50 Гц для асинхронного электродвигателя АИР80В2У3 с одной парой полюсов. Этот ток создает магнитное поле в обмотках статора, что приводит к появлению синхронной частоты n в количестве 3000 оборотов в минуту, что составляет 50 оборотов в секунду.
Для продукции тока в обмотке ротора необходимо, чтобы скольжение имело ненулевое значение.
Для того, чтобы в обмотке ротора появились ЭДС и вращающий момент, необходимо, чтобы скорость магнитного поля отличалась от скорости ротора. Такое различие называется скольжением (s). Ротор вращается с отставанием в размере скольжения. Для того, чтобы производить ток в обмотке ротора, скольжение должно быть ненулевым.
Для определения значения s надо разделить разность между синхронной и асинхронной частотами на синхронную частоту и выразить результат в процентах:
s = ( ( n – n1 )/ n) *100%
Применим эту формулу к нашему примеру: s = ( (3000 – 2870)/3000 ) *100% = 4,3%.
Она является индикатором мощности асинхронного двигателя. Увеличение мощности двигателя происходит путем увеличения его угловой скорости. Она определяется частотой вращения двигателя и числом полюсов намотки.
Угловая скорость асинхронного двигателя
Угловая скорость ω является показателем мощности асинхронного двигателя и измеряется в радианах в секунду. Она определяется частотой вращения и числом полюсов намотки двигателя. Чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо увеличить его угловую скорость.
Таким образом,
Для определения угловой скорости необходимо преобразовать частоту вращения ротора n1 в обороты в секунду (f) и умножить на 2 Пи. Как известно, один полный оборот составляет 2 Пи или 2*3,14159 радианов.
Таким образом, угловая скорость может быть вычислена по формуле:
ω = f * 2π
Для двигателя АИР80В2У3 асинхронная частота n1 равна 2870 оборотам в минуту, что представляется как 2870/60 = 47,833 оборотам в секунду.
Умножив это значение на 2 Пи, получим: 47,833*2*3,14159 = 300,543 рад/с. Переведя значение в градусы, можно увидеть, что асинхронная частота n1 равна 360*47,833 = 17220 градусов в секунду.
Обычно она выражается в метрах в секунду. Она рассчитывается по формуле v = ω*r, где r – радиус вращения. Однако подобные расчеты обычно производятся в радианах в секунду. Таким образом, угловая скорость ω = 2*Пи*f, где f = n1/60, а линейная скорость v = 2*Пи*f*r, где r – радиус вращения.
Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя равен моменту, который он может произвести при номинальном напряжении и номинальной частоте вращения.
Если на вал двигателя установлен шкив или наждачный диск с известным радиусом R, то линейная скорость точки на краю этих элементов может быть определена по формуле: v = ωR
Определение номинального вращающего момента асинхронного двигателя
Каждый асинхронный двигатель имеет номинальный вращающий момент, который соответствует моменту, который он может произвести при номинальном напряжении и частоте вращения.
Так, связь между вращающим моментом М и механической мощностью P1 может быть изложена в виде:
P1 = ω М
Вращающий момент М, связанный с механической мощностью P1, представлен уравнением: P = ω М
Вращающее усилие, которое имеет место при изменении радиуса, сохраняется, хотя мощность при этом изменяется по мере уменьшения/увеличения радиуса: М = FR
Таким образом, чем меньше радиус шкива, тем больше сила действует на его край, а наибольшая сила действует непосредственно на валу электродвигателя. В результате, между мощностью P1 и моментом М существует следующая связь: P1 = ω М
Номинальный вращающий момент двигателя рассчитывается по формуле:
Для двигателя АИР80В2У3 с мощностью P1 = 2200 Вт и частотой n1 = 2870 оборотов в минуту, или f = 47,833 оборота в секунду, можно рассчитать номинальный вращающий момент по следующей формуле:
Угловая скорость электродвигателя равна 2*Пи*f, то есть 300,543 рад/с, а номинальный вращающий момент Мн равен P1/(2*Пи*f). Рассчитав значение Мн по формуле, получаем: Мн = 2200/(2*3,14159*47,833) = 7,32 Н*м.
Если вы изучили эту статью, то теперь вы можете понять, как угловая скорость, частота, вращающий момент, активная, полезная и полная мощность и КПД электродвигателя взаимосвязаны друг с другом.
Асинхронные электродвигатели являются одними из самых распространенных и надежных приводов на производстве. Они часто используются для привода машин, которые требуют плавного и точного управления скоростью и моментом вращения. Характеристики асинхронных электродвигателей, такие как мощность, коэффициент мощности, максимальная мощность и двигательная устойчивость, играют важную роль в подборе и использовании таких электродвигателей.