Как посчитать мощность электродвигателя: Расчет мощности двигателя | Полезные статьи

Как рассчитать потребляемую мощность двигателя

В этой статье мы разберем, что такое мощность трехфазного асинхронного двигателя и как ее рассчитать.

Понятие мощности электродвигателя

Мощность – пожалуй, самый важный параметр при выборе электродвигателя. Традиционно она указывается в киловаттах (кВт), у импортных моделей – в киловаттах и лошадиных силах (л.с., HP, Horse Power). Для справки: 1 л.с. приблизительно равна 0,75 кВт.

На шильдике двигателя указана номинальная полезная (отдаваемая механическая) мощность. Это та мощность, которую двигатель может отдавать механической нагрузке с заявленными параметрами без перегрева. В формулах номинальная механическая мощность обозначается через Р₂.

Электрическая (потребляемая) мощность двигателя Р₁ всегда больше отдаваемой Р₂, поскольку в любом устройстве преобразования энергии существуют потери. Основные потери в электродвигателе – механические, обусловленные трением. Как известно из курса физики, потери в любом устройстве определяются через КПД (ƞ), который всегда менее 100%. В данном случае справедлива формула:

Р₂ = Р₁ · ƞ

КПД в двигателях зависит от номинальной мощности – у маломощных моделей он может быть менее 0,75, у мощных превышает 0,95. Приведенная формула справедлива для активной потребляемой мощности. Но, поскольку электродвигатель является активно-реактивной нагрузкой, для расчета полной потребляемой мощности S (с учетом реактивной составляющей) нужно учитывать реактивные потери. Реактивная составляющая выражается через коэффициент мощности (cosϕ). С её учетом формула номинальной мощности двигателя выглядит так:

Р₂ = Р₁ · ƞ = S · ƞ · cosϕ

Мощность и нагрев двигателя

Номинальная мощность обычно указывается для температуры окружающей среды 40°С и ограничена предельной температурой нагрева. Поскольку самым слабым местом в двигателе с точки зрения перегрева является изоляция, мощность ограничивается классом изоляции обмотки статора. Например, для наиболее распространенного класса изоляции F допустимый нагрев составляет 155°С при температуре окружающей среды 40°С.

В документации на электродвигатели приводятся данные, из которых видно, что номинальная мощность двигателя падает при повышении температуры окружающей среды. С другой стороны, при должном охлаждении двигатели могут длительное время работать на мощности выше номинала.

Мы рассмотрели потребляемую и отдаваемую мощности, но следует сказать, что реальная рабочая потребляемая мощность P (мощность на валу двигателя в данный момент) всегда должна быть меньше номинальной:

Р 2 1

Это необходимо для предотвращения перегрева двигателя и наличия запаса по перегрузке. Кратковременные перегрузки допустимы, но они ограничены прежде всего нагревом двигателя. Защиту двигателя по перегрузке также желательно устанавливать не по номинальному току (который прямо пропорционален мощности), а исходя из реального рабочего тока.

Современные производители в основном выпускают двигатели из ряда номиналов: 1,5, 2,2, 5,5, 7,5, 11, 15, 18,5, 22 кВт и т. д.

Расчет мощности двигателя на основе измерений

На практике мощность двигателя можно рассчитать, прежде всего, исходя из рабочего тока. Ток измеряется токовыми клещами в максимальном рабочем режиме, когда рабочая мощность приближается к номинальной. При этом температура корпуса двигателя может превышать 100 °С, в зависимости от класса нагревостойкости изоляции.

Измеренный ток подставляем в формулу для расчета реальной механической мощности на валу:

Р = 1,73 · U · I · cosϕ · ƞ, где

• U – напряжение питания (380 или 220 В, в зависимости от схемы подключения – «звезда» или «треугольник»),
• I – измеренный ток,
• cosϕ и ƞ – коэффициент мощности и КПД, значения которых можно принять равными 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью более 15 кВт.

Если нужно найти номинальную мощность двигателя, то полученный результат округляем в бОльшую сторону до ближайшего значения из ряда номиналов.

Р₂ > Р

Если необходимо рассчитать потребляемую активную мощность, используем следующую формулу:

Р₁ = 1,73 · U · I · ƞ

Именно активную мощность измеряют счетчики электроэнергии. В промышленности для измерения реактивной (и полной мощности S) применяют дополнительное оборудование. При данном способе можно не использовать приведенную формулу, а поступить проще – если двигатель подключен в «звезду», измеренное значение тока умножаем на 2 и получаем приблизительную мощность в кВт.

Расчет мощности при помощи счетчика электроэнергии

Этот способ прост и не требует дополнительных инструментов и знаний. Достаточно подключить двигатель через счетчик (трехфазный узел учета) и узнать разницу показаний за строго определенное время. Например, при работе двигателя в течении часа разница показаний счетчика будет численно равна активной мощности двигателя (Р₁). Но чтобы получить номинальную мощность Р₂, нужно воспользоваться приведенной выше формулой.

Другие полезные материалы:
Степени защиты IP
Трехфазный двигатель в однофазной сети
Типичные неисправности электродвигателей

Расчет мощности электродвигателя | ЭлектроЦентр

0
Корзина

0
Отложенные

Заказать звонок

Скролл вверх

Чат с магазином

03.08.2017

Расчет мощности электродвигателя
— задача, которая на первый взгляд выглядит несколько странной: чего рассчитывать, если мощность электромотора в обязательном порядке указывается в сопроводительной документации, да и на самом двигателе тоже? Однако не все так просто — в разных режимах работы электродвигатель может показывать весьма различную мощность — и то, какой она будет, сильно зависит от того, как электромотор используется. А так как
асинхронный двигатель
самый распространенный в быту, все расчеты будут приводиться именно для этого типа.

В общем случае для квалифицированного подбора
электродвигателя
должна быть известна нагрузочная диаграмма механизма. Однако, в случае постоянной или слабо меняющейся нагрузки без регулирования скорости достаточно рассчитать требуемую мощность по теоретическим или эмпирическим формулам, зная рабочие параметры нагрузки. Ниже приведены формулы для расчета мощности двигателя P2 [кВт] некоторых механизмов.

1. Вентилятор

где Q [м3/с] – производительность вентилятора,

Н [Па] – давление на выходе вентилятора,

ηвент, ηпер – КПД вентилятора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

Но расчет необходимой мощности электродвигателя
будет выглядеть несколько хитрее, если электромотор должен работать в насосе или компрессоре.

2. Насос

k3 — коэффициент запаса, принимаемый как 1,1-1,3 в зависимости от мощности электродвигателя, где:

Q [м3/с] – производительность насоса,

g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения,

H [м] – расчетная высота подъема,

ρ [кг/м3] – плотность перекачиваемой жидкости,

ηнас, ηпер – КПД насоса и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

3. Поршневой компрессор

Где:

Q [м3/с] – производительность компрессора,

А [Дж/м3] – работа изотермического и адиабатического сжатия атмосферного воздуха объемом 1 м3 давлением 1,1·105 Па до требуемого давления,

ηк, ηп – КПД компрессора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

Кроме того, необходимо сопоставить пусковой момент двигателя (особенно в случае асинхронного с короткозамкнутым ротором) и рабочего механизма, так как некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление в момент трогания. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при замене трехфазного асинхронного двигателя на однофазный пусковой момент последнего почти в три раза меньше и механизм, успешно функционировавший ранее, может не тронуться с места.

Развиваемый электродвигателем
момент M [Нм] и полезная мощность на валу Р2 [кВт] связаны следующим соотношением:

Важно отметить следующее:

1. Не следует выбирать двигатель с большим запасом по мощности, так как это приведет к снижению его КПД, а в случае двигателя переменного тока также к снижению коэффициента мощности.

2. Необходимо учитывать то, что наиболее нагруженными в двигателе являются подшипниковые узлы. В связи с этим необходимо учитывать радиальные и осевые усилия, действующие на вал двигателя. Превышения допустимых значений сил приводит к кратному уменьшению срока службы, а в некоторых случаях и выходу из строя не только подшипников, но и всего двигателя.

3. В случае отклонения условий эксплуатации двигателя (например, температуры окружающей среды или высоты над уровнем моря), мощность нагрузки должна быть изменена. Кроме того, при снижении мощности нагрузки в определенные моменты времени для рационального использования двигателя может быть изменена схема соединения обмотки.

Широкий ассортимент электродвигателей
представлен в ТВК «ЭлектроЦентр» и на сайте интернет-магазина stv39. ru.

Ссылка

Отключить автозагрузку страниц

1. Общие положения

1.1. Настоящее Пользовательское соглашение (далее –
Соглашение)
относится к сайту Интернет-магазина stv39.ru,
расположенному по
адресу 238311, Калининградская обл., Большое Исаково, ул.
Старокаменная,
дом. 35, и ко всем соответствующим сайтам, связанным с
сайтом stv39.ru.

1.2. Сайт Интернет-магазина stv39.ru (далее – Сайт)
является
собственностью ИП «Зверев И.В.».

1.3. Настоящее Соглашение регулирует отношения между
Администрацией
сайта Интернет-магазина stv39.ru (далее –
Администрация сайта) и
Пользователем данного Сайта

1.4. Администрация сайта оставляет за собой право в любое
время
изменять, добавлять или удалять пункты настоящего Соглашения
без
уведомления Пользователя.

1.5. Продолжение использования Сайта Пользователем означает
принятие
Соглашения и изменений, внесенных в настоящее Соглашение.

1.6. Пользователь несет персональную ответственность за
проверку
настоящего Соглашения на наличие изменений в нем.

Полная версия документа

Быстрый заказ

Прошу перезвонить

Контактный телефон * Кого спросить *

Пн—Пт 8:30 — 18:30. Сб 9:00 — 18:00.

Вс — выходной

Я соглашаюсь на условия
обработки моих данных

Товар добавлен в корзину
(раздел «Под заказ/Товар в пути»).

OK

Товар удален из корзины.

OK

Заказ оформлен.
Менеджер свяжется с Вами.

OK

Файл готовится…

OK

Корзина не доступна в связи с переездом.
С 12 по 23 апреля 2019г.

OK

Добавление в корзину не доступно в связи с переездом.