Расчет мощности электродвигателя, расшифровка данных на шильдике

Электродвигатели встречаются в промышленности и быту повсеместно. Если Вы не обращали внимание, то я приведу парочку фото примеров:

Порой возникает необходимость, рожденная будничным любопытством, либо производственной необходимостью в определении мощности электродвигателя по внешнему виду, или значения допустимой температуры в эксплуатации, не говоря уже о значениях тока и напряжения.

Тут возможен вариант, что с него содрана табличка, на которой написаны номинальные параметры, либо же шильдик в таком состоянии, что различить ничего невозможно. Как же быть в такой ситуации…

Одно дело, если Вы всю жизнь работали на производстве движков, и можете определить мощность на глаз. В иных случаях, определить поможет линейка (рулетка) и таблицы с габаритами механизмов.

Если Ваша деятельность больше лежит в теоретических изысканиях, нежели практических, то пригодится формула определения мощности ЭД или таблицы с номинальным данными, именно про это и не только в этой статье.

Шильдик электродвигателя

Осмотрев любой, за редким исключением, электродвигатель можно обнаружить табличку, привинченную на болты, саморезы или же заклепки. Что же написано на данном куске металла? Возьмем шильдик, заменив на нем заводской номер на название сайта.

Кстати, редко бывает, что табличка на электрооборудование находится в таком, почти идеальном состоянии. Часто данные выцветают или замазаны краской, ведь задача стоит для обслуживающего персонала покрасить двигатель, а не покрасить двигатель, оставив табличку нетронутой. Но, нам повезло. Пойдем по-порядку.

Первая строчка - число фаз и тип тока (3~), заводской номер, частота сети, форма исполнения и монтажа, класс изоляции

Вторая строчка - тип электродвигателя, косинус фи, возможные схемы соединения, номинальная частота вращения

Третья строчка - возможные номинальные напряжения, номинальная мощность, IP - степень защиты электродвигателя, масса, режим работы электродвигателя (S1).

Четвертая строчка - номинальные токи в зависимости от схемы включения обмоток, далее какому госту соответствует эд.

Рассмотрим отдельные параметры более подробно.

Расчёт мощности электродвигателя

Формула для расчета мощности трехфазного асинхронного двигателя:

\[ S_{\text{1}} = \sqrt{3} \cdot U_{\text{1}} \cdot I_{\text{1}} \] \[ P_{\text{1}} = \sqrt{3} \cdot U_{\text{1}} \cdot I_{\text{1}} \cdot cos{f} \] \[ P = \sqrt{3} \cdot U_{\text{1}} \cdot I_{\text{1}} \cdot cos{f} \cdot \eta \]

S1 - полная мощность, потребляемая двигателем из сети

P1 - активная мощность, потребляемая электродвигателем из сети (указана на шильдике)

P - активная мощность на валу ЭД.

cosf - косинус фи, коэффициент мощности - угол сдвига фаз между активной (P) и полной мощностью (S).

В формулах выше, значение мощности получится в Вт, значение полной мощности в ВА. Чтобы перевести в киловатты необходимо получившееся значение разделить на тысячу. Значение тока и напряжения соответственно в формуле выше в амперах и вольтах.

I1 и U1 - линейные значения тока и напряжения, их еще называют междуфазными. Не стоит путать с фазными. Линейные - это АВ, ВС, СА (380); фазные - АО, ВО, СО (220). Если выразить формулы мощностей через фазные значения тока и напряжения, то вместо корня из трех вначале будет коэффициент 3. Этот коэффициент определяется наглядно через векторную диаграмму трехфазного напряжения.

Для двигателей постоянного тока формула будет просто произведение напряжения на зажимах двигателя умножить на ток, потребляемые двигателем из сети.

Потребляемая мощность p1 больше мощности на валу ЭД из-за потерь, которые возникают при преобразовании электрической энергии в механическую.

Звезда/Треугольник и 220/380, 380/660

Отдельного внимания заслуживает то, как правильно подключить электродвигатель.

Смотреть все значения по порядку как они идут через дробь. То есть написано на шильде Y/D ( треугольник/звезда), значит и токи, напряжения соответственно будут сначала для Y, а после дроби для звезды. Единственно, нюанс, что при 220/380 - треугольник будет 220, А при 380/660 - треугольник будет 380. То есть говорить, что 380 - это всегда звезда - неверно.

Всегда изучайте табличку на движке перед подключением.

Достоинства при подключении звездой и треугольником абстрактны, так как каждая схема имеет свои области применения:

Y - меньше рабочий и пусковой ток, больше напряжение, меньше пусковой момент, меньше греется
D - больше пусковой момент, пусковой ток, но и больше греется.

Бывают двухскоростные двигатели, где сначала запускаются на звезде, А потом переходят на треугольник. В таком случае механизм легче запускается, А потом работает с большей мощностью.

При подключении трехфазного двигателя на 220В, где есть лишь фаза и ноль, можно прибегнуть к схеме с конденсаторами.

Форма исполнения и способ монтажа

IM 1081 - форма исполнения и способ монтажа согласно ГОСТ 2479 и МЭК60034-5. В нашем примере это обозначает “на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним циллиндрическим концом вала”.

Это название состоит из латинских букв IM и четырех чисел.

Первая цифра от 1 до 9 - конструктивный способ исполнения

Вторая и третья (00...99) - способ монтажа

Четвертая (0..9) - условное обозначение конца вала.

Коэффициент полезного действия электродвигателя

КПД показывает эффективность преобразования электродвигателем электрической энергии, которую он берет из сети, в механическую энергию вращения механизма.

Если бы не было потерь при передаче энергии, то КПД равнялся бы 100%. Однако, такого не существует. Однако, существуют виды потерь, которые уменьшают величину коэффициента:

потери от нагрева проводников с током при увеличении нагрузки - электрические потери
потери на вихревые токи, гистерезис в шихтованных статорах - магнитные потери
потери на трение подшипников, вентиляцию - механические потери
плюс различные дополнительные менее важные виды потерь...

Часто, но не всегда, чем выше скорость вращения электродвигателя, тем больше его КПД. Это связано с зависимостью КПД и скольжения ЭД. Существуют классы согласно величины КПД по ГОСТ IEC/TS 60034-31—2015: IE1, IE2, IE3, IE4.

Классы изоляции двигателей по нагревостойкости

Здесь нам на помощь придет ГОСТ 8865-93. Класс изоляции электрических машин характеризует максимальную температуру при номинальных параметрах. То есть в нашем примере при номинальных данных с таблички, температура изоляции не должна превышать 155 градусов.

Приведу данные допустимых температур электродвигателей для разных классов изоляции. Следует учитывать, что материалы могут иметь различные классы.

Y - 90
A - 105
E - 120
B - 130
F - 155
H - 180

Далее идут цифровые классы: 200, 220, 250 - а после них плюс 25 градусов с обозначением класса согласно допустимого значения температуры.

Данные температуры определены опытным путем при работе на номинальных параметрах на протяжении срока эксплуатации до величин, при которых увеличивается тангенс дельта и уменьшается напряжение пробоя.

Процесс самозапуска электродвигателей

Рейтинг: 5/5 - 1 голосов