Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как определить мощность двигателя по току


Расчет мощности двигателя | Полезные статьи

Как правило, мощность электродвигателя указывается на шильдике, который закреплен на корпусе или в техническом паспорте устройства. Однако в случае, когда данные на шильдике прочитать невозможно, а документация утеряна, определить мощность можно несколькими способами. Сегодня мы расскажем о двух наиболее надежных них.

Мощность электродвигателя по установочным и габаритным размерам

Понравилось видео? Подписывайтесь на наш канал!

Для первого способа необходимо знать установочные размеры электродвигателя и синхронную частоту вращения. Последняя измеряется с помощью мультиметра, установленного в режим миллиамперметра. Для этого указатель колеса выбора устанавливаем на значение 100µA. Щуп черного цвета подключаем в общее гнездо «COM», а щуп красного цвета - к гнезду для измерения напряжения, сопротивления и силы тока до 10 А.

 

После этого обесточиваем электродвигатель и снимаем крышку с клеммной коробки. Щупы мультиметра подключаем к началу и концу любой из обмоток (например, V1 и V2). После этого рукой медленно проворачиваем вал двигателя так, чтобы он совершил один оборот, и считаем количество отклонений стрелки из состояния покоя, которые она сделает за это время. Число отклонений стрелки за один оборот вала равно количеству полюсов и соответствует такой синхронной частоте вращения: 

 

• 2 полюса – 3000 об/мин;

• 4 полюса – 1500 об/мин;

• 6 полюсов – 1000 об/мин;

• 8 полюсов – 750 об/мин.

 

Теперь необходимо выяснить установочные размеры двигателя. Для замеров используем штангенциркуль, механический или электронный, а также измерительную рулетку. Записываем результаты измерений в миллиметрах: диаметр и длину вылета вала, высоту оси вращения, расстояние между центрами отверстий в «лапах», а если двигатель фланцевый, то диаметр фланца и диаметр крепежных отверстий.

 

Полученные данные сравниваем с параметрами из таблиц 1-3.

Таблица 1. Определение мощности двигателя по диаметру вала и его вылету

Таблица 2. Определение мощности по расстоянию между отверстиями в лапах

Таблица 3. Определение мощности по диаметру фланца и крепежных отверстий

 

 

 

 

 

 

Определение мощности по потребляемому току

Мощность двигателя можно определить по потребляемому им току. Для измерения силы тока будем использовать токоизмерительные клещи. 

 

Перед началом измерений предварительно отключаем подачу напряжения на электродвигатель. После этого снимаем крышку с клеммной коробки и расправляем токопроводящие жилы, чтобы обеспечить удобный доступ к ним. 

 

Затем подаем напряжение на двигатель и даем поработать в режиме номинальной нагрузки в течение нескольких минут. Устанавливаем предел измерений на значение «200 А» и токовыми клещами выполняем измерение потребляемого тока на одной из фаз. Далее замеряем напряжение на обмотках с помощью щупов, входящих в комплект токоизмерительных клещей.

 

Колесо выбора режимов и пределов измерений устанавливаем в позицию для измерения переменного напряжения с пределом в 750 В. Щуп красного цвета присоединяем к гнезду для измерения напряжения, сопротивления и силы тока до десяти Ампер, а черного – к гнезду «COM». Замеры выполняем между клеммами «U1-V1» или «V1-W1» или «U1-W1». 

 

Расчет мощности электродвигателя выполняем по формуле:

 

S=1.73×I×U,

 

где S – полная мощность (кВА), I – сила тока (А), U – значение линейного напряжения (кВ).

 

Замеряем ток на одной из фаз, а также напряжение и подставляем полученные значения в формулу (например, при замере мы получили ток равный 15,2А, а напряжение – 220В):

 

S=1.73×15.2×0.22=5.78 кВА

 

Важно отметить, что мощность эл. двигателя не зависит от схемы соединения обмоток статора. В этом можно убедиться, выполнив измерения на этом же двигателе, но с обмотками статора, соединенными по схеме «звезда»: измеренный ток будет равен 8,8А, напряжение – 380В. Также подставляем значения в формулу:

 

S=1.73×8,8×0.38=5.78 кВА

 

По этой формуле мы определили мощность электродвигателя, потребляемую из электрической сети. 

 

Чтобы узнать мощность двигателя на валу, нужно полученное значение умножить на коэффициент мощности двигателя и на коэффициент его полезного действия. Таким образом, формула мощности двигателя выглядит так:

 

P=S×сosφ×(η÷100),

 

где P – мощность двигателя на валу; S – полная мощность двигателя; сosφ – коэффициент мощности асинхронного электродвигателя; η – КПД двигателя.

 

Поскольку мы не располагаем точными данными, подставим в формулу средние значения cosφ и КПД двигателя:

 

P=5,78×0,8×0,85=3,93≈4кВт

 

Таким образом, мы определили мощность электродвигателя, которая равна 4 кВт.

 

Мы рассказали о самых надежных методах определения мощности электродвигателя. Вы также можете посмотреть наше видео, в котором подробно показано, как определить мощность электродвигателя.

Control Engineering | Измерение и анализ мощности электродвигателя

Энергия - это одна из самых дорогостоящих статей на заводе или объекте, и двигатели часто потребляют львиную долю мощности завода, поэтому жизненно важно обеспечить оптимальную работу двигателей. Точные измерения мощности могут помочь снизить потребление энергии, поскольку измерение всегда является первым шагом к повышению производительности, а также может продлить срок службы двигателя. Небольшие отклонения или другие проблемы часто незаметны невооруженным глазом, а малейшее колебание вала может отрицательно сказаться на производительности и качестве, а также сократить срок службы двигателя.

В следующих трех выпусках Прикладная автоматизация мы обсудим трехэтапный процесс для точных измерений электрической и механической мощности на различных двигателях и системах с регулируемой частотой вращения (VFD). Мы также покажем, как эти измерения используются для расчета энергоэффективности для двигателей и систем привода.

Кроме того, мы обеспечим понимание того, как проводить точные измерения мощности на сложных искаженных сигналах, а также какие инструменты использовать для различных применений.

Основные измерения электрической мощности

Электродвигатели - это электромеханические машины, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Несмотря на различия в размере и типе, все электродвигатели работают во многом одинаково: электрический ток, протекающий через проволочную катушку в магнитном поле, создает силу, которая вращает катушку, создавая тем самым крутящий момент.

Понимание выработки электроэнергии, потери мощности и различных типов измеряемой мощности может быть пугающим, поэтому давайте начнем с обзора основных измерений электрической и механической мощности.

Что такое сила? В самой основной форме мощность - это работа, выполняемая в течение определенного периода времени. В двигателе мощность подается на нагрузку путем преобразования электрической энергии в соответствии со следующими законами науки.

В электрических системах напряжение - это сила, необходимая для перемещения электронов. Ток - это скорость потока заряда в секунду через материал, к которому приложено определенное напряжение. Взяв напряжение и умножив его на связанный ток, можно определить мощность.

P = V * I, где мощность (P) в ваттах, напряжение (V) в вольтах и ​​ток (I) в амперах

Вт (Вт) - это единица мощности, определяемая как один Джоуль в секунду. Для источника постоянного тока вычисление представляет собой просто напряжение, умноженное на ток: W = V x A. Однако определение мощности в ваттах для источника переменного тока должно включать коэффициент мощности (PF), поэтому:
Вт = V x A x PF для систем переменного тока.

Коэффициент мощности - это коэффициент без единиц измерения в диапазоне от -1 до 1, который представляет величину реальной мощности, выполняющей работу под нагрузкой.Для коэффициентов мощности меньше единицы, что почти всегда имеет место, в реальной мощности будут потери. Это связано с тем, что напряжение и ток цепи переменного тока имеют синусоидальную природу, а амплитуда тока и напряжения цепи переменного тока постоянно смещаются и обычно не находятся в идеальном выравнивании.

Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток (P = V * I), мощность максимальна, когда напряжение и ток выровнены вместе, так что пики и нулевые точки на сигналах напряжения и тока возникают в одно и то же время.Это было бы типично для простой резистивной нагрузки. В этой ситуации две осциллограммы находятся «в фазе» друг с другом, и коэффициент мощности будет равен 1. Это редкий случай, поскольку почти все нагрузки не являются просто и совершенно резистивными.

Говорят, что две формы волны "сдвинуты по фазе" или "сдвинуты по фазе", когда два сигнала не коррелируют от точки к точке. Это может быть вызвано индуктивными или нелинейными нагрузками. В этой ситуации коэффициент мощности будет меньше 1, и будет реализовано меньше реальной мощности.

Из-за возможных колебаний тока и напряжения в цепях переменного тока измеряется мощность несколькими разными способами.

Реальная или истинная мощность - это фактическая мощность, используемая в цепи, и измеряется в ваттах. Цифровые анализаторы мощности используют методы для оцифровки входных сигналов напряжения и тока для расчета истинной мощности, следуя методу, показанному на рисунке 2:

Рисунок 2. Расчет истинной мощности

В этом примере мгновенное напряжение умножается на мгновенный ток (I) и затем интегрируется в течение определенного периода времени (t).Расчет истинной мощности будет работать на любом типе сигнала независимо от коэффициента мощности (рисунок 3).


Рисунок 3: Эти уравнения используются для расчета истинного измерения мощности и истинных среднеквадратичных измерений.

Гармоники создают дополнительное осложнение. Несмотря на то, что электрическая сеть номинально работает на частоте 60 Гц, в цепи может существовать много других частот или гармоник, а также может присутствовать постоянный или постоянный ток.Общая мощность рассчитывается путем рассмотрения и суммирования всего содержимого, включая гармоники.

Методы расчета, показанные на рисунке 3, используются для обеспечения истинного измерения мощности и истинных среднеквадратичных измерений для любого типа сигнала, включая все гармонические составляющие, вплоть до полосы пропускания прибора.

Измерение мощности

Далее мы рассмотрим, как на самом деле измерять ватты в данной цепи. Ваттметр - это прибор, который использует напряжение и ток для определения мощности в ваттах.Теория Блонделя гласит, что общая мощность измеряется минимум на один ваттметр меньше, чем количество проводов. Например, однофазная двухпроводная схема будет использовать один ваттметр с одним напряжением и одним измерением тока.

Однофазная трехпроводная двухфазная система часто встречается в общей проводке корпуса. Эти системы требуют два ваттметра для измерения мощности.

В большинстве промышленных двигателей используются трехфазные трехпроводные цепи, которые измеряются с использованием двух ваттметров.Таким же образом три ваттметра были бы необходимы для трехфазной четырехпроводной цепи, причем четвертый провод был нейтральным.

На рис. 4 показана трехфазная трехпроводная система с нагрузкой, подключенной с использованием метода измерения двух ваттметров. Измеряются два линейных напряжения и два связанных фазных тока (с использованием ваттметров W a и W c ). Четыре измерения (линейный и фазовый ток и напряжение) используются для достижения общего измерения.

Рисунок 4: Измерение мощности в трехфазной трехпроводной системе с двумя ваттметрами.

Поскольку этот метод требует контроля только двух трансформаторов тока и двух потенциальных вместо трех, установка и настройка проводки упрощаются. Он также может точно измерять мощность в сбалансированной или несбалансированной системе. Его гибкость и недорогая установка делают его подходящим для производственных испытаний, в которых требуется измерение только мощности или нескольких других параметров.Для инженерных и научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ лучше всего подходит трехфазный трехпроводной метод с тремя ваттметрами, поскольку он предоставляет дополнительную информацию, которую можно использовать для балансировки нагрузки и определения истинного коэффициента мощности. Этот метод использует все три напряжения и все три тока. Все три напряжения измеряются (от a до b, b до c, c до a), и все три тока контролируются.

Рисунок 5: При проектировании двигателей и приводов ключевым моментом является наблюдение всех трех напряжений и токов, что делает метод с тремя ваттметрами на рисунке выше наилучшим выбором.

Измерение коэффициента мощности

При определении коэффициента мощности для синусоидальных волн коэффициент мощности равен косинусу угла между напряжением и током ( Cos Ø ). Это определяется как коэффициент мощности "смещение" и корректно только для синусоидальных волн. Для всех других сигналов (несинусоидальных) коэффициент мощности определяется как реальная мощность в ваттах, деленная на кажущуюся мощность в амперах напряжения. Это называется «истинным» коэффициентом мощности и может использоваться для всех сигналов, как синусоидальных, так и несинусоидальных.

Рисунок 6: Коэффициент общей мощности определяется путем суммирования общих ватт, деленных на общее измерение ВА.

Рис. 7. При использовании метода двух ваттметров общая сумма ватт (W 1 + W 2 ) делится на измерения VA.

Однако, если нагрузка не сбалансирована (фазные токи разные), это может привести к ошибке при расчете коэффициента мощности, поскольку при расчете используются только два измерения ВА.Два VA усредняются, потому что предполагается, что они равны; однако, если это не так, получается ошибочный результат.

Поэтому лучше использовать метод трех ваттметров для несимметричных нагрузок, поскольку он обеспечит правильный расчет коэффициента мощности для сбалансированных или несбалансированных нагрузок.


Рисунок 8: При использовании метода трех ваттметров все три измерения ВА используются в приведенном выше расчете коэффициента мощности.

Анализаторы мощности

используют метод, описанный выше, который называется методом подключения 3В-3А (три напряжения, три тока).Это лучший метод для инженерных и конструкторских работ, поскольку он обеспечивает правильный коэффициент общей мощности и измерения ВА для сбалансированной или несбалансированной трехпроводной системы.

Основные измерения механической мощности

В электродвигателе механическая мощность определяется как скорость, умноженная на крутящий момент. Механическая мощность обычно определяется как киловатты или лошадиные силы, при этом один Вт равен 1 Дж / сек или 1 Нм / сек.

Рис. 9: Измерения механической мощности в ваттах определяются как двукратное значение Пи, умноженное на скорость вращения (об / мин), деленное на 60-кратный крутящий момент (Ньютон-метр).

лошадиных сил - это работа, выполненная за единицу времени. Один л.с. равен 33000 фунтов в минуту. Преобразование мощности в ватты достигается с помощью этого соотношения: 1 л.с. = 745,69987 Вт. Однако преобразование часто упрощается при использовании 746 Вт на л.с. (рисунок 10).

Рисунок 10. В уравнениях измерения механической мощности для лошадиных сил часто используется округленная цифра 1 л.с. = 746 Вт.

Для асинхронных двигателей переменного тока фактическая скорость или скорость ротора - это скорость, с которой вращается вал (ротор), обычно измеряемая с помощью тахометра.Синхронная скорость - это скорость вращения магнитного поля статора, рассчитанная как 120-кратная линейная частота, деленная на число полюсов в двигателе. Синхронная скорость - это теоретическая максимальная скорость двигателя, но ротор всегда будет вращаться немного медленнее, чем синхронная скорость из-за потерь, и эта разность скоростей определяется как скольжение.

Скольжение - это разница в скорости ротора и синхронной скорости. Чтобы определить процент проскальзывания, используется простой расчет процентной доли синхронной скорости минус скорость ротора, деленная на синхронную скорость.

Эффективность можно выразить в простейшей форме как отношение выходной мощности к общей входной мощности или КПД = выходная мощность / входная мощность. Для электродвигателя с электроприводом выходная мощность является механической, а входная мощность - электрической, поэтому уравнение эффективности становится КПД = механическая мощность / электрическая входная мощность.

Билл Гатеридж (Bill Gatheridge) является менеджером по продукции для измерительных приборов мощности в Yokogawa Test & Measurement и имеет более чем 20-летний опыт работы в компании в области точных измерений электрической мощности.Он является членом и вице-председателем комитета ASME PTC19.6 по измерениям электрической мощности для тестирования производительности электростанций.

Эта статья появляется в приложении Прикладная автоматизация для Control Engineering и Plant Engineering.

,

Как ограничить пусковой ток двигателя постоянного тока

Выбор ограничителя пускового тока для сохранения вашего двигателя постоянного тока

Итак, какое отношение ограничитель пускового тока имеет к пуску двигателя постоянного тока? Больше, чем вы думаете. Пусковой ток двигателя - это максимальный мгновенный входной ток, потребляемый двигателем постоянного тока при первом включении, и важно знать, как ограничить пусковой ток, чтобы предотвратить возможное повреждение двигателя.

Двигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию в механическую энергию с использованием статора, который является статическим компонентом двигателя постоянного тока, и ротора, который вызывает механическое вращение двигателя.

Двигатели постоянного тока

используются во многих отраслях промышленности, таких как:

  • Промышленные
  • Медицинские
  • Автомобильные
  • Аэрокосмические

Большие двигатели постоянного тока можно найти на конвейерах, элеваторах и подъемных механизмах, а также в приводах стальных прокатных станов и в движении электрических транспортных средств.

Поскольку пусковой ток двигателя постоянного тока может в 2-3 раза превышать его устойчивый ток, использование ограничителей пускового тока для уменьшения пускового тока поможет продлить срок службы и КПД двигателя постоянного тока.

Посмотрите видео и узнайте о влиянии статора и ротора на пусковой ток двигателя постоянного тока.

Чтобы узнать больше о пусковом токе, посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов

Найдите правильный ограничитель пускового тока для пуска двигателя постоянного тока ТРИ простых шага . Процесс прост и понятен с использованием приведенных ниже расчетов.

Показанные расчеты основаны на двигателе постоянного тока 1 л.с. .Также были сделаны четыре других предположения.

Приведенные факты:

Допущения:

  1. Входное напряжение: 24В.
  2. Пусковой ток: 3-кратный постоянный ток.
  3. Продолжительность пуска: 200 мс.
  4. Максимальный требуемый пусковой ток: Уменьшите пусковой ток на 50%

ШАГ ПЕРВЫЙ: Расчет пускового тока

Этот расчет выполняется в три этапа, так как перед продолжением необходимо преобразовать мощность в ватты.

Расчет пускового тока двигателя постоянного тока

ШАГ ВТОРОЙ: Расчет для определения энергии, которую ограничитель пускового тока должен поглотить без сбоев

Этот расчет выполняется для определения требуемой номинальной энергии.

  • Энергия равна мгновенной входной мощности, умноженной на длительность броска.
  • Мгновенная входная мощность равна входному напряжению, умноженному на пусковой ток.

Расчет количества пусковой энергии, поглощаемой ICL

ЭТАП ТРЕТИЙ: Расчет для определения минимального сопротивления нулевой мощности

Этот расчет выполняется для определения минимального сопротивления, необходимого для предотвращения сбоя двигателя из-за к пусковому току постоянного тока. Цель: Снизить пусковой ток постоянного тока на 50%.

Рассчитать максимальный требуемый ток

Ограничитель пускового тока для этого приложения пускового двигателя постоянного тока

Для приведенных выше расчетов рекомендуется использовать MS35 1R040 .Щелкните на паспорте для подробных спецификаций. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о DC Motors

Недавнее отраслевое исследование, проведенное Data and Strategies Group, Inc., Framingham, MA, показывает, что ограничители пускового тока (термисторы NTC) в подавляющем большинстве являются самым популярным типом устройств для пускового тока. подавление тока для источников питания.

AMETHERM производит высококачественные и экономичные ограничители пускового тока, сертифицированные по стандарту ISO9001 .Узнайте больше о ограничителях пускового тока

.

Как определить требования к крутящему моменту и скорости двигателя

Диапазон рабочих скоростей

Требуемый диапазон скоростей может быть трудно достичь в зависимости от типа применения. В общем, в зависимости от размера двигателя и типа нагрузки, для очень широких диапазонов может потребоваться специальный двигатель.

Как определить требования к крутящему моменту и скорости двигателя

Работа на очень низких скоростях , требующая работы двигателя на очень низкой частоте (ниже примерно 6 Гц) или на очень высоких скоростях , требующая работы двигателя на очень высоких частотах (выше 90 Гц) может потребоваться специальный двигатель .

Синхронная скорость двигателя напрямую зависит от выходной частоты управления . Следовательно, частота, необходимая для достижения желаемой скорости нанесения, может быть аппроксимирована путем деления желаемой скорости на номинальную скорость двигателя, а затем умножения на номинальную частоту двигателя.

Если минимальная или максимальная частота близки или превышают пределы, указанные выше, то перед продолжением следует проконсультироваться с изготовителем двигателя.

Ниже приведены примеры диапазонов скоростей, выраженные как отношение базовой скорости двигателя к минимальной скорости , равное .


Примеры диапазонов скоростей постоянного и переменного крутящего момента

(базовая скорость = 2500 об / мин)

Минимальная скорость (об / мин) % Базовая скорость двигателя Коэффициент Скорости
1250 50 2: 1
625 25 4: 1
250 10 10: 1
125 5 20: 1
25 1 100: 1

Приложения с постоянной мощностью имеют диапазон скоростей, где базовая скорость - это самая низкая скорость, а не максимальная скорость
.


Примеры диапазонов скоростей в постоянных лошадиных силах

(базовая скорость = 2500 об / мин)

Минимальная скорость (об / мин) % Базовая скорость двигателя Коэффициент Скорости
3750 150 1,5: 1
5000 200 2: 1
7500 300 3: 1

Примечание: Эти примеры диапазонов скоростей приведены только для иллюстрации.Не все двигатели могут работать в этих диапазонах.


Отрывной момент

Двигатель должен иметь достаточный момент отрыва для запуска нагрузки.

Это не относится к заблокированному ротору двигателя или пусковому крутящему моменту, опубликованному для запуска по всей линии. Крутящий момент ограничен двигателем, доступным током от управления и настройкой управления.

Если статический крутящий момент , необходимый для начала перемещения нагрузки, превышает 140 процентов крутящего момента двигателя при полной нагрузке, может потребоваться негабаритное управление и двигатель с достаточным крутящим моментом.

Существует несколько методов, которые могут быть использованы для достижения необходимого крутящего момента в пределах возможностей используемых компонентов. Эти методы следует обсудить с изготовителем двигателя для достижения оптимальной конфигурации.

Ресурс: NEMA VSD Руководство

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020