Меню

Как выбрать электрический двигатель по мощности



Выбор электродвигателя по типу, мощности и другим параметрам

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели – оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.

Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.

В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели переменного тока получили наибольшее распространение в промышленном производстве. Особенностью данных приводов является более высокая частота вращения магнитного поля по сравнению со скоростью вращения ротора.

В современных двигателях для изготовления ротора используется алюминий. Легкий вес этого материала позволяет уменьшить массу электродвигателя, сократить себестоимость его производства.

КПД асинхронного двигателя падает почти вдвое при эксплуатации в режиме низких нагрузок – до 30-50 процентов от номинального показателя. Еще один недостаток таких электроприводов состоит в том, что параметры пускового тока почти втрое превышают рабочие показатели. Для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя используются частотные преобразователи или .

Асинхронные электродвигатели удовлетворяют требованиям разных промышленных применений:

  • Для лифтов и другого оборудования, требующего ступенчатого изменения скорости, выпускаются многоскоростные асинхронные приводы.
  • При эксплуатации лебедок и металлообрабатывающих станков используются электродвигатели с электромагнитной тормозной системой. Это обусловлено необходимостью остановки привода и фиксации вала при перебоях напряжения или его исчезновения.
  • В процессах с пульсирующей нагрузкой или при повторно-кратковременных режимах могут использоваться асинхронные электродвигатели с повышенными параметрами скольжения.

Методика определения мощности электродвигателя

Существуют различные формулы расчета, позволяющие определить точную мощность электродвигателя. Для использования некоторых формул пользователю придется измерить размеры статора двигателя, для других формул – нужно знать величину тока или КПД двигателя. Многие специалисты используют эти формулы на практике, но существует и гораздо более простая, удобная методика определения мощности двигателя – практические измерения. С помощью установленного счетчика потребления электрической энергии в бытовой электросети можно узнать мощность любого оборудования.

Для проведения таких измерений нужно будет отключить от питания все бытовые электрические устройства, чтобы ни один прибор не потреблял электрическую энергию и счетчик «не крутился». Освещение также необходимо отключить, так как даже одна включенная лампочка может навредить испытаниям.

Особенности определения мощности зависят от того, какой именно счетчик потребления электроэнергии у вас установлен. Если на вводе электричества на объект установлен счетчик «Меркурий», достаточно просто включить электродвигатель на полной мощности на 3-5 минут. В процессе работы двигателя счетчик будет показывать величину нагрузки, измеряемую в кВт.

148903fce2031bd089f67f47a1aeec78.jpg

Провести такие измерения можно и с помощью стандартного индукционного счетчика потребления, но нужно помнить, что такие устройства ведут учет в Квт/ч. Итак, сначала нужно записать точные показателя счетчика до начала исследования, затем нужно включить двигатель ровно на 10 минут, не допуская никаких погрешностей. Лучше всего засекать время с помощью секундомера, позволяющего вовремя включить и выключить двигатель. После выключения двигателя нужно снять показания с индукционного счетчика, отнять из показаний записанную перед измерениями величину. Теперь показатели умножаем на 6. Полученные в ходе этих простых измерений и вычислений результаты будут точно отображать активную мощность двигателя в кВт.

Сложнее определить технические характеристики маломощных двигателей, но и их мощность можно рассчитать, хотя это потребует больших усилий. Легче всего определить мощность двигателя путем подсчета полных оборотов диска за единицу времени. К примеру, на счетчике указано, что 1200 оборотов равняется 1 кВт/ч. Если в течение одной минуты счетчик сделает 10 оборотов, то в этом случае 10 нужно умножить на 60 (число минут в часе) и получаем 600 оборотов в час. Делим 1200 на 600 и получаем мощность электродвигателя

Важно отметить, что на точность напрямую влияет продолжительность измерений. Чем дольше измерять показания, тем точнее можно определить мощность двигателя

Выбор трехфазного автомата

Обойти стороной в этой статье трехфазные автоматы, предназначенные для сети напряжением 380 вольт, нельзя. Тем более в таблицах они указаны. Здесь немного другой подход к выбору, в основе которого лежит предварительный расчет токовой нагрузки. Вот его упрощенный вариант.

5c60bae241b86ee3c2aaf92e4888a9bb.jpg

  • Сначала определяется суммарная мощность всех приборов и источников освещения, которые подключены к автомату.
  • Полученный результат умножается на коэффициент 1,52. Это и есть ток нагрузки.
  • Далее, выбираем автоматический выключатель по таблице.

Но учтите, что номинальная сила тока должна быть больше расчетной минимум на 15%. Это первое. Второе – данный расчет можно использовать только в том случае, если на трех фазах сети потребления будет одинаковая нагрузка или приближенная к одному показателю. Если на одной из фаз нагрузка больше, чем на двух других, то автомат выбирается именно по этой высокой нагрузке. Но учитывайте тот момент, что для расчета нагрузки в данном случае используется коэффициент 4,55, так как учитывается одна фаза.

Читайте также:  Очень простые усилители мощности

Современное электроснабжение частных домов и квартир не рекомендуют делать без защитных автоматов. Они обеспечивают безопасность и гарантируют длительный срок службы проводки. Про выбор автомата защиты и будем говорить в этой статье.

Основная задача автоматического выключателя — защитить проводку от перегрева и изоляцию от плавления. И делает он это путем отключения электропитания в те моменты, когда проводник нагревается до критических температур из-за подключения нагрузки чрезмерно большой мощности. Вторая задача пакетника — отключение линии при токах КЗ (короткого замыкания). Цель та же — сберечь проводку от разрушения.

Своевременное отключение питания при проблемах очень важно, так как предотвращает порчу проводки и пожар. Потому выбор автомата защиты — ответственная задача

Выбирать надо по правилам, а не по принципу «чтобы реже отключалось». Этот способ может привести к пожару. Вообще, выбор автомата защиты проводят по трем параметрам:

  • номинал;
  • отключающая способность (ток отсечки);
  • тип электромагнитного расщепителя (время-токовая характеристика).

Каждый параметр важен и подбирается в зависимости от нагрузки, подключенной к конкретной линии, расположению электропроводки относительно распределительных подстанций.

Расчет параметров трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, при­веденные в табл. 4. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке sHM. момент на валу Мном. начальный пусковой Мп и максимальный

М max момен­ты, номинальный и пусковой токи IHM и Iп в питающей сети при соединении обмоток статора звездой и треугольником.

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором марки А02-82-6 имеет следующие паспортные данные: напряжение U= 220 /380 В, номинальная мощность Р2 = 40 кВт, частота вращения п2 = 980 об/мин, КПД η=91,5%, коэффициент мощности cos φ=0,91, кратность пу­скового тока КI = 5, кратность пускового момента KM = l,l, перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить число пар полюсов, номинальное сколь­жение, номинальные максимальный и пусковой вра­щающие моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в «тре­угольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагружен­ного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети с напряжением U=220. В?

Решение. Для определения числа пар полюсов можно воспользоваться маркировкой двигателя, ча­стотой вращения магнитного поля или ротора.

Если известна маркировка, то последнее число в марке двигателя означает количество полюсов. В данном двигателе шесть полюсов; следовательно, три пары. При известной частоте вращения магнит­ного поля число пар полюсов определяем по формуле

По этой же формуле определяем число пар полюсов, если задана частота вращения ротора, но в этом случае получаемый результат округляем до ближайшего целого числа. Например, для заданных условий р = 60//п2 = 3000/980 = 3,06; отбросив сотые доли, получаем число пар полюсов двигателя—3.

Частота вращения магнитного поля

Номинальное значение скольжения

Мощность, потребляемая двигателем,

Номинальный вращающий момент двигателя

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными являются токи в обмотках статора, линейными—токи в подводящих проводах) нужно учесть следующее: если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением, 220/380 В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220 В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети линейное напряжение U =220 В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U =380 В.

Определяем фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении U =220 В и соединении обмотки статора по схеме «треугольник».

Фазный ток в обмотке статора

Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме «звезда» и подключены к сети с линейным напряже­нием U =38О В.

Значение фазного тока найдем из формулы мощ­ностей для линейных значений токов и напряжений

При соединении обмоток в «звезду» линейный ток

Из сопоставления фазных, линейных и пусковых токов при различных соединениях обмоток можно заметить, что фазные токи оказались практически одинаковыми, а линейные и пусковые — различными.

Для определения возможности пуска в ход двигате­ля, находящегося под номинальной нагрузкой и пони­женным напряжением, необходимо определить пуско­вой вращающий момент при пониженном напряжении.

В соответствии с формулой M=CU 2 вращающий момент двигателя пропорционален квадрату подво­димого напряжения. При понижении напряжения на 10% вращающий момент

Читайте также:  Варочная индукционная плита мощность

Источник

Как выбрать электродвигатель

Электродвигатели обеспечивают работу насосов, компрессоров, генераторов, вентиляторов, электротранспорта, станков, систем вентиляции и кондиционирования и другого оборудования. Чтобы подобрать подходящий электродвигатель, рекомендуем учитывать следующие критерии:

  • оборудование, которое будете использовать – насос, компрессор, вентилятор и так далее;
  • тип двигателя. По потребляемому напряжению различают низковольтные и высоковольтные электродвигатели. По количеству фаз – однофазные, трехфазные. По току – постоянного или переменного. К первым относятся вентильные модели. Вторые включают в себя асинхронные и синхронные модели;
  • режим работы, от которого зависит нагрузка на двигатель;
  • напряжение, ток, сочетаемость с преобразователем частоты;
  • взрывозащищенность, класс защиты, класс изоляции;
  • климатическое исполнение, которое должно соответствовать условиям эксплуатации;
  • тип подшипников, от которых зависит износостойкость;
  • энергоэффективность.

Определив эти параметры, вам останется рассчитать технические характеристики.

Классификация

По напряжению

Низковольтные электродвигатели имеют общепромышленное назначение. Их устанавливают в редукторы, насосы, вентиляторы, дробилки, конвейеры, ткацкие, шлифовальные, дерево-, металлообрабатывающие станки и т.д. К этой категории относятся модели серии Siemens 1LE1.

Высоковольтные электродвигатели предназначены приводов в механизмах, которые не требуют регулировки частоты вращения, вертикальных гидравлических насосов, оборудования с тяжелыми условиями пуска.

По количеству фаз

Однофазные модели имеют небольшую мощность и предназначены для бытового, полупрофессионального использования. Трехфазные электродвигатели имеют высокую перегрузочную способность, КПД, низкий ток в режиме холостого хода, поэтому применяются для промышленного оборудования.

По току

Электродвигатели постоянного тока имеют высокий пусковой момент, работают без сбоев даже при большой нагрузке. Они подходят для электротранспорта, металлургической, машиностроительной промышленностей. Минус таких двигателей – необходимость в источнике постоянного тока на объекте или устройства для преобразования напряжения, что повышает расходы на оборудование. Чаще всего для оборудования используют электродвигатели переменного тока, которые бывают двух видов.

Синхронные

Подходят для техники, у которой скорость работы постоянна – генераторного, компрессорного, насосного оборудования. Плюсы:

  • короткозамкнутая обмотка на роторе для асинхронного пуска;
  • скорость вращения в пределах 125-1000 об/мин;
  • возможность регулировки коэффициента мощности для снижения реактивной мощности установки;
  • максимальное энергосбережение;
  • высокая мощность до 10 000 кВт;
  • небольшие габариты;
  • высокий КПД.

Минусы – высокая цена, чувствительность к перепадам напряжения, быстрый износ контактных колец со щетками, необходимость в дополнительном источнике постоянного тока и вспомогательных механизмах для запуска.

Совет: синхронные электродвигатели подходят для установок средней, большой мощности, для регулируемых приводов.

Асинхронные

Меньше стоят и более надежны, чем синхронные. Могут иметь фазный или короткозамкнутый ротор. Первый имеет лучшие пусковые свойства, но он дороже и имеет больший вес.

Плюсы асинхронных электродвигателей:

  • КПД 65.4-95%;
  • простота конструкции;
  • мощность от 0.12 до 315 кВт;
  • минимум технического обслуживания;
  • высокие перегрузочной способности;
  • значительные допускаемые отклонения параметров электропитания сети в которой эксплуатируется оборудование;
  • возможность снижения пускового тока. Актуально для моделей с фазным ротором;
  • минимальный вес: значимый объем ротора изготавливают из легкого алюминия;
  • подходят для разнообразного оборудования. Это могут быть нерегулируемые и регулируемые приводы малой и средней мощности. Например, для лифтов, лебедок, металлообрабатывающих станков, техники, на которую приходится пульсирующая нагрузка и так далее.
  • разнообразие конструкций и функций в зависимости от оборудования. Асинхронные электродвигатели могут быть дополнены несколькими ступенями частоты вращения, электромагнитной тормозной системой, износостойкими элементами, устойчивыми к скольжению.

Минусы – падение КПД на 30-50% при работе на низкой нагрузке, значительный пусковой ток (в 2-3 раза больше, чем номинальный). Последний недостаток решается установкой преобразователя частоты или устройств, обеспечивающих плавный пуск.

Напряжение, ток, сочетаемость с преобразователем частоты,

Преобразователь экономит электроэнергию, обеспечивает плавность пуска, снижает пусковые токи, повышает долговечность электродвигателя. Поэтому важно, чтобы требуемая модель двигателя в стандартном исполнении поддерживала преобразователь. При подборе напряжения учитывайте параметры электросети на объекте. Если нужна большая мощность, обратите внимание на двигатели с высоким напряжением питания.

Совет: рекомендуемая схема соединения – «звезда», поскольку она не имеет контура, в котором протекают токи нулевой последовательности.

Режим работы

Различают три основных и шесть дополнительных режимов – S1-S9 соответственно.

Основные

К основным относятся S1, S2 и S3. При первом двигатель может работать длительно и беспрерывно. В течение работы он подвергается нагреву до установившейся температуры. Нагрузка может быть постоянной или изменяющейся. Первая свойственна конвейерам, насосному оборудованию, вентиляторам, вторая – станкам для резки, обработки металла, дерева.

S2 – это кратковременный режим. При нем двигатель работает 10, 30, 60 или 90 минут. При этом нагрев не доходит до допустимой температуры. А при отключении – спадает до температурных условий на объекте. В S2 работают электродвигатели для запорных устройств.

При повторно-кратковременном режиме S3 узлы сильно не нагреваются. Электродвигатель действует циклично, чередуя функционирование под нагрузкой и вхолостую. При паузе он не охлаждается до уровня окружающей среды. В S3 работают подъемное оборудование – лифты, краны, экскаваторы.

Читайте также:  Постоянная мощность всасывания пылесоса

Дополнительные

Режимы S4-S8 – периодические:

  • S4 – повторно-кратковременный, на который влияют пусковые процессы;
  • S5 – повторно-кратковременный с электрическим торможением;
  • S6 – перемежающийся;
  • S7 – сочетает в себе S4, S5 и S6:
  • S8 – перемещающийся с 2 и более частотами вращения.

Они имеют следующие особенности:

Как работает электродвигатель

Долго запускается, при этом пусковые потери повышают температуру узлов

Работает при постоянной нагрузке

Делает паузу, при которой температура узлов не падает до уровня окружающей среды

Функционирует при постоянной нагрузке, при которой узлы не нагреваются до установившейся температуры,

Функционирует с постоянной нагрузкой

Делает паузу, в течение которой температура не доходит для установившегося уровня

Работает при постоянной нагрузке без пауз

Функционирует без пауз, при этом у него может быть установлено несколько частот вращения и нагрузки

При работе в режиме S9 двигатель меняет нагрузку и частоту вращения без определенных периодов.

Взрывозащищенность, класс защиты и изоляции

В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60034-5 от 2007 года различают несколько классов защиты, которая состоит из аббревиатуры IP и двухзначной цифры. В большинстве моделей установлена защита IP54-IP55. Первая цифра обозначает защиту от проникновения инородных предметов к токоведущим частям – от пальцев и крупных тел до пыли. Вторая цифра – степень защиты от влаги и струй воды.

Учитывая высокие нагрузки, изоляцию электродвигателя изготавливают по классу F, H или C. Первая выдерживает температуру до 155 0 C, вторая – до 180 0 C, третья – от 180 0 C.

Для установок, использующихся в среде, где могут образоваться взрывоопасные газо-, паро-, воздушные смеси, рекомендуется использовать электродвигатели с взрывозащищенным корпусом. Например, модели в серии Siemens 1MJ7, которые оснащены искрогасителями, взрывозащищенным корпусом. Они подходят для нефтедобывающей, химической, рудничной промышленностей.

Климатическое исполнение

В зависимости от климатических условий, в которых может использоваться техника, ей присуждают буквенную и цифровую маркировку. Буквами обозначают место эксплуатации и климат, для которого подходит оборудование, например:

  • У – умеренный;
  • ХЛ – холодный;
  • ТС – тропический сухой;
  • ТВ – тропический влажный;
  • Т – универсальный тропический (сухой или влажный);
  • М – морской (умеренный или холодный);
  • О – для суши;
  • В – любой. Возможна эксплуатация как на суше, так и на море.

Цифрами обозначают тип размещения – на открытой площадке (1), в помещениях с естественной вентиляцией (2), в закрытых помещениях (3), в помещениях с принудительной вентиляцией (4), в зонах повышенной влажности (5).

Энергоэффективность

Этот параметр напрямую влияет на расходы на электроэнергию и производительность электродвигателя. В соответствии с мировой классификацией IEC 60034-30 три класса энергоэффективности:

  • IE1 – стандартный;
  • IE2 – высокий;
  • IE3 – премиум.

Также есть американские, российские и европейские стандарты энергоэффективности – EPAct, ГОСТ и CEMEP.

Факт: электродвигатель Siemens 1LA9 мощностью 55 кВт с высоким уровнем энергоэффективности ежегодно сокращает потребление электроэнергии на 8 000 – 10 000 кВт.

Вид подшипников

Наибольшей нагрузке в электродвигателе подвергаются подшипники. Чтобы избежать их преждевременного износа, рекомендуем рассчитать радиальные и осевые усилия, которые действуют на нагруженную сторону вала. Превышение предельной нагрузки приведет к быстрому износу сначала подшипников, а затем и всего электродвигателя.

Для компрессоров с ременной передачей и другой техники с повышенными радиальными нагрузками рекомендуется использовать модели с износостойкими подшипниками. Например, электродвигатель Siemens 1LG.

Расчет технических характеристик

  • рекомендуем оставлять небольшой запас по мощности – до 10-15%. Слишком большой запас приведет к падению КПД привода, необоснованным расходам по току и снижению коэффициента мощности .
  • изучите сопроводительную документацию на модель. В ней указана номинальная мощность, энергоэффективность, напряжение, класс защиты, КПД и другие параметры;
  • рассчитывайте пусковой ток для всех электродвигателей в цепи по отдельности, что упростит подбор автоматического выключателя для нее.

Чтобы рассчитать необходимые характеристики, воспользуйтесь следующими формулами:

Выбрав тип, режим работы, класс защиты и рассчитав мощность, номинальный и пусковой токи, удастся выбрать подходящий электродвигатель для оборудования. Если у вас остались вопросы, звоните +7 (495) 120-77-43, 8 (800) 500-77-43 или воспользуйтесь онлайн-формой.

Таблица с формулами:

Расшифровка

Формула для расчета мощности электродвигателя

Pм – мощность, которую потребляет механизм

ηп – КПД передачи

Формулы для расчета мощности электродвигателя для разного оборудования

Для поршневого компрессора

Q – производительность компрессора

ηк – индикаторный КПД поршневого компрессора (0.6-0.8)

ηп – КПД передачи (0.9-0.95)

kз – коэффициент запаса (1.05-1.15)

Для расчета А воспользуйтесь формулой (Аи+Аа)/2 или значением из таблицы ниже

Источник