Jak vypočítat výkon stejnosměrného motoru?

Bohužel používáte zastaralý prohlížeč. Aktualizujte svůj prohlížeč, abyste zlepšili výkon, kvalitu zobrazovaného materiálu a zlepšili zabezpečení.

• Napájecí zařízení a jeho kompatibilita s preferovaným modelem.
• Typ proudu.
• Indikátory napájení.
• Provozní režimy.
• Design pro regiony s různým klimatem.
• Třída ochrany krytu.

Typy elektromotorů

Podle typu napájení se motory dělí do 2 velkých skupin: zařízení pracující na stejnosměrný nebo střídavý proud.

Zařízení první skupiny se používá méně často, i když ne tak dávno bylo velmi žádané. S příchodem střídavých elektromotorů se ale situace změnila.

Nevýhodou volby stejnosměrných motorů je nutnost přístupu k proudu při konstantní hodnotě napětí. Pro provoz potřebujete buď jeho zdroj, nebo výkonný měnič napětí.

Vzhledem k vlastnostem moderních napájecích sítí, ke kterým jsou připojena průmyslová a výrobní zařízení, je splnění kterékoli z těchto dvou podmínek pro uživatele nepřiměřeně nákladné. Ačkoli v některých případech je práce se stejnosměrnými elektromotory pro podniky výhodná kvůli zvýšené stabilitě takového zařízení ve srovnání s analogy při použití s ​​vysokým zatížením.

Hlavní uživatelé těchto zařízení:

• hutnické podniky;
• továrny na obráběcí stroje;
• výrobci a běžní uživatelé výkonných elektrických vozidel.

Volba asynchronního elektromotoru z produkce firmy Privod je dána širokou škálou jejích modelů, uzpůsobených pro provoz v různých technických, technologických, klimatických a organizačních podmínkách. Několik příkladů pro názornost:

• Pro obsluhu mechanizmů, které pracují s dorazy (plánovanými nebo vynucenými, kdy zařízení vyžaduje fixaci hřídele po nouzovém výpadku proudu), jsou nepostradatelné asynchronní mechanismy vybavené elektromagnetickou brzdou. Hojně se používají u navijáků a různých strojů včetně kovoobráběcích.
• Vícerychlostní zařízení se používají tam, kde je vyžadována progresivní, řízená změna provozní rychlosti – ve výtazích, výtahech atd.
• Volba elektromotoru se zvýšeným skluzem má své opodstatnění při práci se zařízením, které je provozováno podle harmonogramu (opakovaně krátkodobé režimy start a stop), nebo pracuje s pulzující zátěží.

Výběr elektromotoru na základě typu napájení musí vzít v úvahu specifika zařízení a organizace konkrétního pracoviště, provozní podmínky zařízení, technické nuance jeho spouštění a zastavování a provozní faktor. . Teprve po rozhodnutí o typu na základě typu proudu (a jeho zdůvodnění fakty) můžete přistoupit k výpočtu výkonových charakteristik požadovaného zařízení, a to:

• výkon elektromotoru a jeho spotřeba;
• jmenovité momenty;
• počáteční (výchozí) momenty;
• účiníkové faktory;
• parametry energetické účinnosti.

Rozumná volba elektromotoru na základě výkonu

• s normálním ohřevem;
• dostatečný rozběhový moment;
• přetížitelnost v rámci stanovených limitů.

Výkon elektromotoru

Důležitým kritériem výběru je požadovaný výkon hřídele s ohledem na provozní režim zařízení, ke kterému je elektrický pohon připojen. Toto je vypočítaná hodnota, která se vypočítá pomocí vzorce:

• P je požadovaná charakteristika;
• Pm – výkon spotřebovaný mechanismem;
• ηп — certifikovaný koeficient účinnosti (efektivita).

Vzorec určuje skutečnou požadovanou hodnotu, nominální hodnota by měla být o něco vyšší. Pro přehlednost rozebereme několik příkladů výpočtu výkonu elektromotoru pro běžné a oblíbené typy zařízení.

Vzorec pro výpočet výkonu elektromotoru pro čerpadlo

Metoda pro výběr elektromotoru zde používá následující vzorec dvou variant:

• P je požadovaná hodnota pro pohon čerpadla;
• k3 – relativní ukazatel, který zohledňuje potřebu malé rezervy, se považuje za od 1,1 do 1,3;
• g je gravitační zrychlení (volný pád);
• Q – výkon zařízení;
• H – konstrukční výška;
• y je hustota pracovního média čerpaného čerpacím zařízením za provozu:
• p – úroveň tlaku v čerpadle;
• ηus – účinnost připojeného čerpacího zařízení;
• ηп — účinnost pohonu.

Indikátor p (tlak) je určen součinem výšky zdvihu, tíhového zrychlení a hustoty čerpané kapaliny.

Vzorec pro výpočet výkonu elektromotoru pro kompresor

Vzorec, který se obvykle používá k výpočtu výkonu elektromotoru pohonu kompresoru, je následující:

• Q je výkon kompresorového zařízení.
• A – síla potřebná ke stlačení 1 metru krychlového vzduchu na požadované hodnoty tlaku, měřená v J/metr krychlový. m
• ηk je účinnost indikátoru, zvolená v rozsahu hodnot 0,6-0,8.
• ηп – účinnost přenosu (0,9-0,95).
• k3 – rezerva (5-15%, ukazatel se rovná 1,05-1,15).

Hodnota A se vypočítá pomocí vzorce:

Vzorec pro výpočet výkonu motoru pro ventilátory

Při volbě elektromotorů pro pohon axiálních a radiálních ventilátorů se používá následující výpočetní vzorec.

• Koeficient k3 – rezerva, volí se z rozsahu od 1,1 do 2 v závislosti na výkonovém štítku elektromotoru:
  • k3 = 1,1-1,2 pro modely od 5 kW a výše;
  • k3 = 1,5, pokud je 1-2 kW;
  • pro modely do 1 kW se předpokládá koeficient 2.
  • 0,4-0,7 pokud se jedná o odstředivý model;
  • 0,5-0,85, pokud je ventilátor axiální.

  Poměr točivého momentu M [Nm] a užitečného výkonu na hřídeli P2 [kW]

  Vyvinutý točivý moment (M [Nm]) a čistý výkon elektromotoru v kW můžete porovnat následujícím způsobem:

  

  Výpočtové vzorce vypadají takto.

  • Pro stejnosměrný elektromotor.

  

  • Při výběru střídavého motoru.

  

  2. Činný a jalový výkon

  Důležitý bod: pokud je jalový výkon při výpočtu pro konkrétní provozní podmínky záporný, znamená to, že jej elektromotor dodává do sítě.

  Počáteční proud

  Jmenovitý proud se určuje takto:

  Pro stejnosměrné mechanismy.

  

  Pro třífázové synchronní a asynchronní.

  

  

  • PH — výkon elektromotoru (nominální, podle pasu);
  • ηH—účinnost elektromotoru (v technické dokumentaci);
  • cosfH je relativní ukazatel výkonu elektromotoru;
  • UH je napětí elektromotoru (typový štítek, jmenovité).

  Výběr elektromotoru na základě napětí začíná analýzou parametrů napájecí sítě v konkrétním podniku. Při vysokých úrovních výkonu byste neměli volit zařízení s nízkým napětím. To si vyžádá značné dodatečné investice, často neopodstatněné (od měděných přívodních vodičů po vypínače).

  Upřednostňované schéma připojení je ve většině případů „hvězda“. Na rozdíl od „trojúhelníku“ nemá obvod s nulovou složkou (snižuje účinnost a vede k silnému zahřívání prvků). V obvodech asynchronního motoru s kotvou nakrátko, kde lze použít spouštění s přepínáním z hvězdy do trojúhelníku, musí být všech 6 svorek vinutí statoru vyvedeno do svorkovnice. To je nezbytné pro snížení startovacího zatížení. A je použitelný, když je moment odporu vůči němu při startu malý.

  Provozní režimy

  Provozní režim pohonu nastavuje úroveň zatížení elektromotoru. Může být konstantní (nebo téměř konstantní) a měnící se. V každém případě je třeba jeho povahu zohlednit ve výpočtech při výběru elektromotoru. Základem pro analýzu jsou režimy stanovené současnými normami. U elektromotoru je jich 9, jsou označeny písmenem S a číslem.

  • S1 – trvalé zatížení, konstantní po celou dobu, dokud vnitřní teplota ve skříni nedosáhne mezních hodnot.
  • S2 – krátkodobý provozní režim (teplota po celou dobu provozu pohonu nedosáhne nastavené úrovně). Během období nečinnosti se motor ochladí na okolní teplotu. Při výběru elektromotoru pro krátkodobou zátěž je důležité zvážit přetížitelnost elektropohonu.
  • S3 – periodické krátkodobé zatížení. V tomto případě se mechanismus zapíná a vypíná podle určitého plánu. Během provozu se prvky zařízení nemají čas zahřát na hodnoty nastavené v pasu a během odstávek jsou zcela ochlazeny. Při výběru je důležité zohlednit konkrétní harmonogram – délku zastávek, ztráty na přechodech a přípustný počet rozběhů pohonu za nastavenou časovou jednotku.
  • S4 – krátkodobý rozvrh s častými starty.
  • S5 – periodické krátkodobé s elektrickým brzděním. Stejně jako v případě režimu S4 jsou vlastnosti výběru elektromotoru pro takové provozní podmínky stejné jako u S
  • S6 (nepřetržitý periodický krátkodobý). Starty se střídají s volnoběhem.
  • S7 (podle harmonogramu s nepřetržitým krátkodobým provozem a elektrickým brzděním).
  • S8 (periodický s nepřetržitým provozem v krátkých časových úsecích, umožňuje současné změny zatížení a rychlosti otáčení).
  • S9 – neperiodický provoz, měnící se současně s otáčkami hřídele. Je tomu přizpůsobena většina moderních motorů určených pro dlouhodobý provoz.

  Energetická účinnost

  Energetická účinnost je ukazatelem racionálního provozu zařízení, kdy jeho spotřeba zůstává co nejnižší při dostatečné úrovni zatížení. To je jedna z klíčových podmínek pro návratnost investice do výrobního zařízení. Energetickou účinnost motoru lze posoudit podle jeho účinnosti, která je určena vzorcem:

  • P2 je užitečný výkon elektromotoru na hřídeli;
  • P1 – spotřeba (činný výkon spotřebovaný na provoz pohonu ze sítě).

  Moderní trh s elektromotory je standardizován podle tříd energetické účinnosti. Jsou definovány mezinárodní normou IEC 60034-30. Takové třídy jsou celkem 3 (IE 1-3). Čím vyšší třída energetické účinnosti, tím více uživatel zařízení ušetří. Například výběr 55 kW mechanismu se zvýšenou třídou energetické účinnosti ušetří podniku až 8000 XNUMX kW zdrojů ročně.

  

  Ochrana proti vniknutí krytu měniče (IP)

  Další důležitou podmínkou pro správný výběr elektromotoru je dostatečný stupeň ochrany jeho pouzdra. Je normalizován v GOST R IEC 60034-5-2007 a je označen alfanumerickým kódem ve tvaru IP54.

  Optimální třída ochrany krytu elektromotoru je IP 54 nebo IP 55

  

  Označení klimatické verze

  Motory pro použití v tropickém podnebí

  Umístění

  1	V otevřeném prostoru
  2	V pokojích s volným přístupem vzduchu
  3	Vnitřní prostory
  4	Elektromotor pro instalaci v dílnách, kde lze regulovat teplotní a vlhkostní podmínky (je zde ventilační systém, přívod tepla)
  5	Oblasti s vysokou vlhkostí a vysokou pravděpodobností kondenzace

  Výroba a odborná pomoc při výběru elektromotoru

  PTC Privod LLC provádí celý cyklus výroby a prodeje elektromotorů různých technických vlastností a provedení. Jako nikdo jiný víme, jak důležitý je kvalitní výběr elektromotoru, kompresorové převodovky, ventilátoru, čerpadla a dalších typů zařízení. Proto jsme vždy připraveni zákazníkovi pomoci s výpočty a navrhnout, jaký model zvolit. Zeptejte se našich inženýrů na jakékoli otázky – rádi vám poradí s cenami, dodacími lhůtami, kalkulacemi výkonu a dalšími problémy.

  Přihlášky k výrobě a dodání našich produktů lze zanechat přímo na webu (formulář zpětné vazby) nebo zaslat e-mailem. Konzultace jsou poskytovány online a telefonicky. Kontaktujte nás, pomůžeme vám vybrat kvalitní vybavení pro použití v konkrétních podmínkách staveniště. PTC Privod LLC dodává své produkty po celém Rusku a zemích SNS.

  Jak vybrat elektromotor

  Všechny elektromotory mají bez výjimky stejné technické parametry, které umožňují určit výkon celého systému. Zvažme tyto parametry jeden po druhém.

  Rotační moment

  Tato charakteristika odráží sílu, která způsobuje otáčení určité části. Čím větší je tato síla, tím vyšší je točivý moment.

  Točivý moment se vypočítá pomocí jednoduchého vzorce: výkon dělený počtem otáček. Moment je vyjádřen v newtonech na metr. Abychom pochopili podstatu točivého momentu, stačí uvést jednoduchý příklad: ze dvou aut se to s vyšším točivým momentem motoru bude pohybovat rychleji.

  

  Podle současných norem existuje jednotné označení pro moment: moment. Toto je termín používaný v technické dokumentaci.

  Moment je vektorová veličina, která se rovná součinu vektoru síly a vektoru poloměru. Při pohledu z hlediska fyzikálních principů je rozdíl mezi kroutícím momentem a kroutícím momentem tam, kam síla směřuje. Pro kroutící moment se jedná o vnitřní sílu, pro rotační moment o vnější sílu. Jednotka měření (Nm) je stejná.

  Točivý moment motoru se vypočítá takto:

  

  Pro výpočet jmenovitého točivého momentu se používá vzorec:

  

  Vzorec pro určení výkonu elektromotoru tedy vypadá takto:

  

  Ve většině případů informace dostupné v otevřených zdrojích poskytují nominální hodnoty charakteristik. Skutečné hodnoty pro konkrétní motor by proto měly být určeny nezávisle.

  Výkon motoru

  Jedná se o fyzikální veličinu, která vyjadřuje práci motoru za jednotku času, tedy kolik tepelné energie motor přeměnil na energii kinetickou. Jeho označení ve vzorcích je P nebo W. Jednotkou měření je Watt (W). Obecný vzorec pro výpočet výkonu elektromotoru:

  

  Další veličinou používanou ve vzorcích je mechanická práce. Odráží účinek síly na předmět a závisí na pohybu tohoto předmětu a směru pohybu. Mechanická práce se vypočítá jako vektor síly vynásobený dráhou:

  

  Práce odráží cestu, kterou urazí místo působení síly. V případě rotačního pohybu je výpočetní vzorec:

  

  Proto se úhlová rychlost vypočítá takto:

  

  A odtud následuje metoda pro výpočet výkonu motoru:

  

  Účinnost

  Tento parametr odráží výkon elektromotoru a jeho účinnost a lze jej použít k porovnání účinnosti různých motorů, které mají podobné vlastnosti a zdroje energie.

  V obecném smyslu je účinnost poměr užitečné práce vykonané motorem k celkové vynaložené práci. Výpočet účinnosti vychází ze základního vzorce pro výpočet výkonu motoru a vypadá takto:

  

  

  Účinnost se zpravidla vypočítává pomocí vzorce výkonu motoru, protože se dá docela snadno měřit

  Mechanická práce je dalším parametrem, který odráží míru vlivu síly na objekt. Práce přímo závisí na pohybu předmětu a směru vektoru síly.

  Snížení účinnosti a následně i snížení účinnosti motoru může nastat z různých důvodů. Uvádíme nejběžnější z nich:

  • elektrické ztráty – ohřev vodičů, kterými prochází proud,
  • Magnetické ztráty. Vlivem nadměrné magnetizace jádra se objevují hystereze a vířivé proudy, které je důležité zohlednit ve vzorci pro výkon elektromotoru.
  • magnetické ztráty – jádro je magnetizováno příliš silně, vznikají vířivé proudy,
  • mechanické ztráty v důsledku tření částí motoru o sebe a o vzduch,
  • další faktory – ztráty jiného typu mohou vznikat v důsledku vytváření harmonických složek magnetického pole. Kromě toho jsou ve vinutí vyšší harmonické.

  Pro výpočet skutečného výkonu je rozhodující účinnost motoru.

  Obraty

  Pokud mluvíme o střídavých motorech, pak se významným parametrem stává rychlost otáčení (otáčky hřídele za minutu). Navíc se toto číslo liší pro motor pracující pod zatížením a při volnoběhu.

  Pro výpočet počtu otáček se používá vzorec:

  

  Výkon lze také vypočítat pomocí výpočtů otáček za minutu. V tomto případě by však měl být vzorec zredukován na vzorec pro výpočet úhlové rychlosti a bude vypadat takto

  

  moment setrvačnosti

  Moment setrvačnosti je mírou setrvačnosti tělesa rotujícího kolem stacionárního objektu. Točivý moment je konstantní hodnota vypočítaná pro jakýkoli konkrétní motor. Ve vzorcích se měří v kilogramech na metr čtvereční (kg*m2). Výpočet se provádí podle vzorce:

  

  Momenty síly a setrvačnosti mají vztah, který se odráží ve vzorci:

  

  Úhlové zrychlení se vypočítá takto:

  

  Pokud je tedy známa hmotnost a poloměr rotoru, lze vypočítat výkon motoru.

  Jmenovité napětí

  Jmenovité (vypočtené) napětí je jedno z těch napětí, které určují stupeň izolace sítě a zařízení. Tato napětí se na různých místech v systému liší, ale jejich hodnota nikdy nepřekročí maximální hodnoty, které zaručují dlouhodobý provoz motoru.

  Ve většině případů se návrhové napětí vztahuje ke standardní hodnotě, která je určena projektantem systému za normálních provozních podmínek. Standardní napětí pro různé systémy je stanoveno GOST. Kromě toho musí být tyto parametry uvedeny v technickém listu produktu:

  Pro výpočet výkonu motoru použijte následující vzorec:

  

  Elektrická časová konstanta

  Tato hodnota odráží čas, který musí být vynaložen, aby se proud rovnal 63 % (od okamžiku přivedení napětí). Časová konstanta se vypočítá podle vzorce:

  

  Je však důležité mít na paměti, že elektromechanická konstanta vždy převyšuje elektromagnetickou konstantu. Lze ji vyjádřit pomocí rovnice dynamické charakteristiky motoru, přičemž rotor musí akcelerovat na volnoběh na maximum. A výpočetní vzorec se stane:

  

  A odtud logicky plyne následující:

  

  Elektromechanická konstanta je určena rozběhovým momentem. Pokud předpokládáme, že motor je v ideálních podmínkách a všechny charakteristiky jsou přímočaré, bude vzorec vypadat takto:

  

  Tyto vzorce lze použít k výpočtu přesného výkonu motoru čerpadla v případech, kdy zdvih pístu přímo závisí na otáčení hřídele.

  Základní výpočty výkonu

  Pro výpočet klíčových charakteristik motorů je nutné vzít v úvahu řadu parametrů. Nejprve je nutné pochopit, zda se k napájení zařízení používá stejnosměrný nebo střídavý proud. Na tom závisí způsob výpočtu.

  Níže je zjednodušený vzorec pro výkon:

  

  Vzorec pro asynchronní motor by byl:

  

  Kromě činného výkonu existuje jalový a zdánlivý výkon:

  

  Při provádění výpočtů je třeba vzít v úvahu také indukční ztráty a tepelné ztráty a vzít v úvahu tření. V tomto ohledu je obecný vzorec pro stejnosměrné motory: