Расчет электродвигателя постоянного тока задачи

Введение

размеров статора и ротора1 Выбор и расчёт главных размеров двигателя1.1_н 1.21.3 1.41.5_Н1.61.7

1. 1. Определяем расчётную длину якоря:

1.91.101.111.121.132 Выбор обмотки якоря2.1 2.22.3_11max1min2.4_п2.5 Выбор такой конструкции обусловлен тем2.6

un	К = un·Z
3	120	4	18	3.27

2.72.8 2.92.10_k2.112.122.1323 Расчёт геометрии зубцовой зоны3.1Площадь поперечного сечения обмотки_{ИЗЭЛСnЗ}3.2 _ПШШШ3.3_ZС3.4 3.5 3.6 3.73.8_НДНДН3.93.10_zzz4 Расчёт обмотки якоря4.14.2_{а срплпδа ср}4.3_{маа ср}4.44.5_daа4.6_{маа ср}-64.7_К1215 Определение размеров магнитной цепи5.15.2_{c jo}5.3_{с г p}выступа полюсного наконечника равна5.45.55.6_С5.7_Cг5.85.95.10_CHC5.116 Расчётные сечения магнитной цепи6.1_δρδ26.26.36.4_jс.j26.5_rcrr26.6_C27 Средние длины магнитных линий7.17.27.37.47.57.6_rr7.7_С.П.r-4-4-4-47.88 Индукция в расчётных сечениях магнитной цепи8.18.28.38.48.59 Магнитное напряжение отдельных участковмагнитной цепи9.19.29.3_ZZZ9.4_jjj9.5_rrr

1. 1. Магнитное напряжение воздушного зазора между главным полюсом и станиной:

_С.ПrС.П669.7_ССС9.8_{ΣδZjrС.ПC}9.9_δZjδZj

№п/п	Расчётнаявеличина	Расчётная формула	Ед.вел.	0,5ФδН	0,75ФδН	0,9ФδН	ФδН	1,1ФδН	1,15ФδН
1	ЭДС	Е	В	–	–	–	396	–	–
2	Магнитныйпоток		Вб	0.00655	0.009975	0.01197	0.0133	0.01463	0.015295
3	Магнитная индукция в воздушном зазоре		Тл	0.3	0.45	0.54	0.6	0.66	0.69
4	МДС воздушного зазора		А	728.385	1092.578	1311.093	1456.77	1602.447	1675.286
5	Магнитная индукция в зубцах якоря		Тл	1	1.5	1.8	2	2.2	2.3
6	Напряженностьмагнитного поля	НZ		240	1600	13400	38800	144000	224000
7	Магнитное напряжение зубцов	FZ = 2HZLZ	А	11.616	77.44	648.56	1877.92	6969.6	10841.6
8	Магнитная индукция в спинке якоря		Тл	0.7	1.05	1.26	1.4	1.54	1.61
9	Напряженностьмагнитного поля	Нj		96	270	460	1000	2200	3600
10	Магнитное напряжение в спинке якоря	Fj = Hj Lj	А	4.3296	12.177	20.746	45.1	99.22	162.36
11	Магнитный потокглавного полюса	Фr = σгФδ	Вб	0.00798	0.01197	0.014364	0.01596	0.017556	0.018354
12	Магнитная индукция в серд. глав. полюса		Тл	0.63	0.95	1.13	1.26	1.39	1.45
13	Напряжённостьмагнитного поля	Нr		89	215	330	460	940	1300
14	Магнитное напряжение серд. глав. полюса	Fr = 2HrLr	А	3.026	7.31	11.22	15.64	31.96	44.2
15	Магнитная индук.в возд. зазоре между гл. пол. и стан.	ВС.П = Вr	Тл	0.63	0.95	1.13	1.26	1.39	1.45
16	Магнитное напряж.возд. зазора между гл. полюсом и стан.	FС.П = =1.6·106·Br·LС.П	А	158.256	237.384	284.8608	316.512	348.1632	364
17	Магнитная индукция в станине		Тл	0.65	0.98	1.17	1.3	1.43	1.5
18	Напряжённостьмагнитного поля	НС		91	230	370	550	1180	1600
19	Магнитное напряжение станины	FС = HСLС	А	11.3477	28.681	46.139	68.585	147.146	199.52
20	Сумма магн. напряж. всех участков магнит. цепи	FΣ = Fδ + FZ + Fj + Fr + +FС.П + FC	А	916.9603	1455.57	2322.619	3780.527	9198.5362	13286.95
21	Сумма магн. напряжений участков переходного слоя	FδZj = Fδ + FZ + Fj	А	744.3306	1182.195	1980.399	3379.79	8671.267	12679.25

_δΣδδZiРисунок 1. Характеристика намагничивания и переходная характеристика10 Расчёт параллельной обмотки возбуждения10.1_qd10.2_ВΣqd10.3_ср.в.rrπ_{КТ.ВИЗКТ.ВИЗ}-3_ср.в.-310.4_З.ВВ2_ИЗ10.5_В6210.610.710.8_BСР.ВB10.910.10_B75B2010.11_{м.в.в.ср.вв}3-6311 Коллектор и щётки11.1_Н.ЗР11.2_ЩКЩЩ11.3_ЩЩЩ211.4_Щ42_Щ11.5_ЩЩЩ211.611.7_КЩЩ-3-3-3-212 Потери и КПД12.1_mа2_da212.2_М.В2_ВНВ75212.3_{Э.ЩЩЩЭ.Щ}12.4_{Т.ЩЩЩКЩ}4_Т.Щ412.5_{Т.ПВЕНТ.}12.612.712.8_jjjj1.0/50частота перемагничивания_j12.9_ZZZZ12.1012.11_{mа М.ВЭ.ЩТ.ЩТ.ПВЕНТ.jZДОБ}12.12Рисунок 2.Электрическая машина постоянного тока.

Измерение сопротивления с помощью мультиметра

Мультиметр – удобный прибор, но точно измерить сопротивление обмоток двигателя постоянного тока с его помощью не получится. Он позволяет лишь дать примерную оценку ее качеству. То есть, проверить наличие замыкания можно, а вот снять точные показания, к сожалению, нельзя.

Нужно также отметить, что элементы схемы, которые подсоединяются к корпусу электродвигателя на постоянной основе (к примеру, конденсаторы защиты или обмотки с изоляцией), во время проведения испытания отсоединяют. Чтобы измерить обмотку электромотора с водяным охлаждением, нужен прибор, оснащенный экраном защиты. Перед непосредственным проведением замеров, зажимы прибора подсоединяют к устройству заземления. Когда измерения завершены, снятие остаточного заряда со всех цепей происходит посредством их касания к корпусу машины: он уже заземлен.

Правила осуществления замеров сопротивления обмотки

Измерять сопротивление нужно, когда температура воздуха равна 5°C и выше. До начала исследования нужно убедиться в том, что:

• электрический двигатель обесточен;
• с электромотора снят остаточный заряд (для этого нужно заземлить обмотки на несколько минут).

Провод, с помощью которого проводят измерения, подключают к выводу обмоток (зажим у провода от гнезда «Л»). К корпусу агрегата или винту заземления подсоединяют провод от гнезда «З».

Чтобы корректно измерить сопротивление, рукоятка генератора должна совершать где-то 120 оборотов за 60 секунд. Записывать окончательные данные нужно только после того, как стрелка окончательно замерла на месте. Для этого стоит подождать от 15 секунд до минуты.

В том случае, когда все вышеуказанные условия соблюдены, результаты исследования можно считать корректными и достоверными. Не забывайте разряжать электродвигатель после того, как все нужные замеры будут произведены.

В отчетах также важно учитывать температурные условия, в которых проводились измерения сопротивления обмоток мотора. Результат проверки должен совпадать с определенными нормативами

Если в момент проведения измерения температура изоляционной защиты равна температуре воздуха, нормальное значение сопротивления обмотки мотора постоянного того не должно быть меньше 0,5 МОм.

Особенности в конструкции, которые могут иметь влияние на процедуру

На корпусе всех двигателей можно найти табличку с их характеристиками. Как правило, это наиболее достоверный источник информации о конкретном агрегате, так как таблички крепят сами производители.

Тем не менее, после поломок, которые удалось починить, конструкция электромотора может быть изменена. Обязательно учитывайте этот момент перед началом действий относительно двигателя.

Для обычной сети 220 В могут быть использованы следующие электродвигатели:

• коллекторные с щеточным механизмом;
• асинхронные однофазные;
• синхронные и асинхронные трехфазные.

В сети с напряжением 380 В могут работать все виды трехфазных двигателей.

Конструкция каждого из них отлична от остальных, но все они работают по единым электротехническим законам. Это позволяет применять одинаковые способы проверки. Все способы заключаются в измерении каких-либо показаний моторов. Метод при этом может быть косвенным или прямым.

Подробнее о мультиметре. Чем он полезен?

Очень часто, чтобы проверить обмотку двигателя переменного тока используют мультиметр. О нем уже упоминалось выше не в самом лучшем ключе. Давайте рассмотрим его положительные стороны.

Итак, мультиметр – прибор для измерения с огромным множеством функций. Почти все мастера имеют его в своем инвентаре, так как небольшое устройство может помочь в выявлении достаточно большого количество неполадок, в том числе в электрических двигателях переменного тока.

Вот наиболее распространенные поломки в таких двигателях:

• оборвалась обмотка ротора или статора;
• наличие короткого или межвиткового замыкания.

Рассмотрим каждую из этих проблем подробнее и разберем методы выявления таких неисправностей.

Режимы работы электродвигателей

Нагрузка на электродвигатель определяется режимом его работы. Она может оставаться неизменной или изменяться в зависимости от условий эксплуатации. При выборе двигателя обязательно учитывается характер и значение предполагаемой нагрузки. С учетом этого фактора выполняется расчет мощности электродвигателя.

Режимы, в которых работают электродвигатели:

• S1 – продолжительный режим. Нагрузка не меняется в течение всего периода эксплуатации. Температура двигателя достигает установленного значения.
• S2 – кратковременный режим. В этом случае в период работы температура не успевает достигнуть нужного значения. При отключении происходит охлаждение двигателя до температуры окружающей среды.
• S3 – периодически-кратковременный режим. В процессе работы двигателя производятся периодические отключения. В эти периоды температура двигателя не может достигнуть нужного значения или стать такой же, как в окружающей среде. При расчетах двигателя, в том числе и мощности, учитываются все паузы и потери, их продолжительность. Одним из важных критериев выбора агрегата, считается допустимое число включений за определенный отрезок времени.
• S4 – периодически-кратковременный режим с частыми пусками.
• S5 – периодически-кратковременный режим с электрическим торможением. Оба режима S4 и S5 работают также, как и S3.
• S6 – периодически-непрерывный режим с кратковременной нагрузкой. Эксплуатация двигателя осуществляется под нагрузкой, которая чередуется с холостым ходом.
• S7 – периодически-непрерывный режим с электрическим торможением.
• S8 – периодически-непрерывный режим, в котором одновременно изменяется нагрузка и частота вращения.
• S9–режим, когда нагрузка и частота вращения изменяются не периодически.

Расчет тока по мощности и напряжению

Расчет мощности трехфазной сети

Формула КПД электродвигателя

Расчет мощности ТЭНа

Как найти мощность

Онлайн калькулятор расчета тока по мощности

Выявление межвиткового замыкания

Третья, можно сказать, стандартная поломка – межвитковое замыкание. Так называют процесс короткого замыкания, происходящего между витками на одной катушке электродвигателя. Неполадка характерна сильным гудением мотора, заметным снижением мощности. Чтобы выявить неполадку такого типа, обычно используют токовые клещи или все тот же мультиметр. Во время диагностики токовыми клещами нужно измерить значение тока в каждой фазе. Нашли место, где оно завышено? Там есть замыкание.

Почему сопротивление бывает низким?

Если провода электромотора покрыты специальной пленкой, но при остальных нормальных условиях сопротивление будет показывать одинаковое значение очень долгое время. Но эксплуатация оставляет свой след, и на защиту могут воздействовать некоторые разрушающие факторы. Ниже представлены основные из них:

• повреждения механического характера (удары, падения и т.д.);
• среда, где двигатель находился долгое время, обладала повышенной влажностью;
• среда постоянного нахождения электромотора характерна наличием в ней агрессивных химических веществ;
• в среде, где находится двигатель, часто колеблется температура.

Дополнительные факторы влияния: если двигатель работает больше, чем предписано по инструкции, его перегрев может негативно сказываться на состоянии обмотки.

Все, что перечислено ниже негативно влияет на показатели сопротивления. За этим следует пробой обмотки на корпус, возникает межфазное замыкание.

Подведем итог

Если вовремя не выявить дефекты в работе электродвигателя постоянного тока, они могут привести к дополнительным ремонтным работам, с большими затратами труда и средств. Особенно это касается сопротивления в обмотках мотора. Не выявленные вовремя проблемы с данной характеристикой могут привести к полному выходу агрегата из строя и даже пожару. Чтобы избежать печальных последствий неисправности, сопротивление можно проверить с помощью мегаомметра, вольтметра и амперметра, применяя повышенное напряжение и многое другое.

Измерение сопротивления с применением повышенного переменного напряжения

Чтобы провести подобное испытание, нужен линейный преобразователь (другими словами, трансформатор). Он и будет источником повышенного напряжения, так как оборудован регулирующим прибором, который позволяет устанавливать конкретный уровень потенциала для испытаний. Для проведения таких испытаний потребуется повышенное напряжение, получаемое с линейного преобразователя (трансформатора). Последний оснащен устройством регулировки, позволяющим получать нужный уровень испытательного потенциала. Помимо трансформатора схема установки также необходимо наличие выключателя и устройства токовой защиты. Это помогает трансформатору отключиться, если в одной из цепей вторичной обмотки произойдет пробой или разрушится изоляционная защита.

Для проведения испытания основной изоляции, напряжение подается в течение одной минуты, а для испытания межвитковой – в течение пяти минут. Если высоковольтный потенциал приложить на короткое время, состояние изоляции никак не изменится, т.е. ее защитные свойства не ухудшаются.

Испытание изоляции двигателя повышенным напряжением

ВНИМАНИЕ! Во время повышения напряжения до трети начальной величины испытания, учитывать динамику процесса необязательно. Когда треть нужного напряжения достигнута, начинайте наращение очень плавно

Скорость подачи должна быть такой, чтобы визуально фиксировать показания прибора можно было легко. В то же время, когда вы достигли половины нужного напряжения, закончить подачу до нужной отметки нужно как минимум через 10 секунд

Когда треть нужного напряжения достигнута, начинайте наращение очень плавно. Скорость подачи должна быть такой, чтобы визуально фиксировать показания прибора можно было легко. В то же время, когда вы достигли половины нужного напряжения, закончить подачу до нужной отметки нужно как минимум через 10 секунд.

Применение мегаомметра

Проверить обмотку с помощью такого прибора можно, соблюдая небольшое правило, указанное ниже:

• когда питающее напряжение менее 500 В, нужно использовать прибор с подходящим номиналом;
• если напряжение равно 500 В и немного больше, нужно выбирать мегаомметр, рабочее напряжение которого доходит до 1000 В.

ВНИМАНИЕ! Для оборудования, рабочее напряжение которого рассчитано на 600 В, нужно обязательно использовать мегаомметр, который сможет выдержать 2500 В. Измерения обмоток относительно корпуса электродвигателя проводят по очереди

Проверяют каждую цепь с разными выводами. Все оставшиеся концы должны быть присоединены к корпусу. Если двигатель трехфазный, подобный алгоритм проводят для каждой из трех составляющих электромотора

Измерения обмоток относительно корпуса электродвигателя проводят по очереди. Проверяют каждую цепь с разными выводами. Все оставшиеся концы должны быть присоединены к корпусу. Если двигатель трехфазный, подобный алгоритм проводят для каждой из трех составляющих электромотора.

Применительно к ДВС

В ДВС воздушно-топливная смесь сгорающая в камере сгорания давит на пошнень с определенной силой и поршень вращает коленвал, создавая на нем крутящий момент. При этом коленвал вращается с определенной (угловой) скоростью. Развиваемая при этом мощность двигателя будет произведением момента на число оборотов (за единицу времени). Для увеличения мощности нужно увеличивать момент или увеличивать скорость вращения коленвала. Для увеличения момента нужно прикладывать больше силы к поршню, то есть сжигать больше топлива, но ведь мы итак работаем на оптимальном составе воздушно-топливной смеси и ее обогащение не даст улучшения. Но мы можем поджигать смесь чаще, увеличивая количество оборотов. Выходит что пик мощности всегда будет на высоких оборотах, пока он не упрется в конструктивные ограничения (зависание клапанов, слишком большие инерционные потери и т. д.). Повышение максимальных оборотов это один из способов достижения высокой мощности двигателя.

Расчет крутящего момента электродвигателя

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр. Виды крутящих моментов:

• Номинальный – значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.
• Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске. При подборе эл двигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования — насоса, либо вентилятора и т.д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.
• Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.

Вращающий момент электродвигателя

В двигателях постоянного тока вращающий момент определяется выражением М

≡ ФI я, т.е. он пропорционален потоку и току якоря. В асинхронном двигателе момент создается вращающимся потоком Ф и током ротораI 2. Он может быть выражен

Следовательно, момент пропорционален потоку и активной слагающей тока ротора I

2 cos Ψ2, так как только активная слагающая тока определяет мощность, а значит и момент.

На рис. 10-20 представлена схема включения короткозамкнутого двигателя. Если пустить двигатель, включив рубильник 1, то в первый момент пуска, когда п

2= 0, as = 1, наведенная в роторе2 э. д. с.Е 2 и пусковой токI 2п максимальны. Однако, пусковой моментМ п не будет максимальным, а в 2—2,5 раза меньше максимального. Векторная диаграмма для цепи ротора (рис. 10-21), построенная подобно изображенной на рис. 9-9, показывает причину этого.

Рис 10-20.

Схема включения короткозамкнутого асинхронного двигателя.

Обычно в роторе х2

во много раз большеr 2 и угол Ψ2, на который токI 2п отстает от э. д. с.Е 2 велик. Поэтому активная слагающая токаI 2п cos Ψ2, а значит и пусковой моментМ п малы. В современных асинхронных двигателяхМ п/М п = 1 — 1,5, хотяI 2п/I н≈ 4,5—6,5.

Это же явление по другому объясняется на рис. 10-19 и 10-22.

Рис. 10-21.

Векторная диаграмма в цепи ротора.

При описании принципа работы двигателя (рис. 10-19) было предположено, что ток I

2 совпадает по фазе с э. д. с.Е 2, т. е. что он активный ( Ψ2 = 0). На рис. 10-22 представлен момент пуска, когда направление э. д. с. в проводах ротора соответствует обозначенному на рис. 10-19, а ток показан отстающим от э. д. с. на угол Ψ2. Тогда шесть проводов ротора (три под полюсомN и три под полюсомS ) создают усилия, действующие в направлении вращения потока, а два провода вызывают противодействующие усилия. В результате этого вращающий момент будет тем меньше, чем больше сдвиг фаз между токомI 2 и э. д. с.E 2.

Рис. 10-22.

Ток в роторе двигателя в момент пуска.

По мере увеличения скорости вращения ротора реактивное сопротивление обмотки ротора x

2s = x 2s уменьшается, а вместе с этим уменьшается угол Ψ2, так как сопротивлениеr2 ≈ const. Наступает такое положение (рис 10-21), когда при некотором скольженииs м ≈ 0,1—0,15 реактивное сопротивлениеx 2s становится равным активномуr 2, угол Ψ — 45° и э. д. с.E 2s уравновешивает два равных падения напряженияI 2r 2 иI 2x 2s .В это время активная слагающая токаI 2 cos Ψ2 и вращающий моментМ м становятся максимальными, несмотря на некоторое уменьшение токаI 2.

Обычно М

м/М м = 1,8—2,5 и называется способностью к перегрузкe.

При дальнейшем разгоне ротора x2s становится значительно меньшим, чем r

2, им можно пренебречь и считать ток ротора активным (I 2 ≈I 2 cos Ψ 2). Так какE 2s= E 2s тоже продолжает уменьшаться, то вместе с токомI 2 уменьшается и вращающий момент.

Максимальная скоростьn

вращения будет при холостом ходе двигателя и тогдаn 2 ≈n 1 , a s ≈ 0. Зависимость вращающего момента от скольженияМ =f (s ) представлена на рис. 10-23.

Рис. 10-23.

Зависимость вращающего момента двигателя от скольжения.

Нормальная работа двигателя возможна только на участке кривой при скольжениях s

от нуля до sм, так как в этом случае при увеличении тормозного момента и значитs вращающий момент возрастает. На участке отs =s м доs = 1 работа двигателя неустойчива. Номинальный момент Мн соответствует обычно номинальному скольжениюs н = 1—6%.

Поток Ф пропорционален напряжению U

1, подводимому к трансформатору. Сказанное остается в силе и для асинхронного двигателя. Так какМ ≡ ФI 2 cos Ψ 2, то можно написать, что

Отсюда можно сделать очень важный для асинхронных двигателей вывод

т. е. вращающий момент пропорционален квадрату подведенного к статору напряжения. Таким образом, падение напряжения в сети, например до 0,9 U

1н, вызовет уменьшение момента до 0,9 • 0,9М н= 0,81М н и нагруженный двига тель может остановиться. Указанным обстоятельством и объясняется, частично, нормирование падения напряжения в распределительных сетях, питающих асинхронные двигатели.

В практике потребителя часто интересует механическая характеристика двигателя

п

2= f (М ) приU 1= const иf 1 = const. Для удобства пользования по осям откладывают (n 2/n 1)100% и (М /М н)100%.

Рис. 10-24.

Механическая характеристика двигателя.

Эта характеристика получается простым перестроением рис, 10-23 и показана на рис. 10-24, где рабочая часть обозначена сплошной линией. Кривая 1 для двига телей нормального исполнения показывает, что асинхронный двигатель обладает жесткой характеристикой скорости, подобно двигателю постоянного тока параллельного возбуждения. Асинхронный двигатель с фазным ротором для регулирования скорости вращения, например для крановых и подъемных устройств, имеет более мягкую характеристику (кривая 2).

Расчет мощности двигателя формула для компрессора

Выбирая электродвигатель, наиболее подходящий для работы того или иного компрессора, необходимо учитывать продолжительный режим работы данного механизма и постоянную нагрузку. Расчет требующейся мощности двигателя Р_дв осуществляется в соответствии с мощностью на валу основного механизма. В этом случае следует учитывать потери, возникающие в промежуточном звене механической передачи.

Дополнительными факторами являются мощности, назначение и характер производства, на котором будет эксплуатироваться компрессорное оборудование. Они оказывают определенное влияние, в связи с чем оборудование может потребовать незначительных, но постоянных регулировок для поддержки производительности на должном уровне.

Определить мощность двигателя можно по формуле: , в которой:

• Q – значение производительности или подачи компрессора (м3/с);
• А – работа по совершению сжатия (Дж/м3);
• ηк – индикаторный КПД (0,6-0,8) для учета потерь мощности при реальном сжатии воздуха;
• ηп – механический КПД (0,9-0,95) учитывающий передачу между двигателем и компрессором;
• к_з– коэффициент запаса (1,05-1,15) для учета факторов, не поддающихся расчетам.

Работа А рассчитывается по отдельной формуле: А = (Аи + Аа)/2, где Аи и Аа представляют собой соответственно изотермическое и адиабатическое сжатие.

Значение работы, которую необходимо совершить до появления требуемого давления, можно определить с помощью таблицы: Типичная работа компрессора характеризуется продолжительным режимом работы. Реверсивные электроприводы, как правило, отсутствуют, включения и выключения крайне редкие. Поэтому наиболее оптимальным вариантом, обеспечивающим нормальную работу компрессоров, будет синхронный электрический двигатель.

Расчет пускового тока электродвигателя

В момент запуска электродвигателя его вал остается в неподвижном состоянии. Для того чтобы он начал раскручиваться, необходимо приложить усилие, значительно больше номинального. В связи с этим пусковой ток также превышает номинал. В процессе раскручивания вала происходит постепенное плавное уменьшение тока.

Влияние пусковых токов негативно сказывается на работе оборудования, в основном из-за резких провалов напряжения. Для того чтобы уменьшить их отрицательное воздействие, применяются различные способы. В процессе разгона, схемы электродвигателя переключаются со звезды на треугольник, используются частотные преобразователи и электронные устройства плавного пуска.

Вначале рассчитывается значение номинального тока двигателя, в соответствии с его типом и номинальной мощностью. Для устройств постоянного тока формула будет выглядеть следующим образом:

У электродвигателей переменного тока номинальный ток определяется по другой формуле:

Все параметры имеют соответствующие обозначения:

• РН – значение номинальной мощности двигателя;
• UH – значение номинального напряжения двигателя;
• ηH–КПД электродвигателя;
• cosfH – соответствует коэффициенту мощности двигателя.

После расчетов номинального тока можно вычислить значение пускового тока по формуле:, в которой:

• IH – номинальное значение тока, определенное ранее;
• Кп–кратность постоянного тока к номиналу.

Значение пускового тока рассчитывается для каждого двигателя, имеющегося в электрической цепи. В соответствии с его величиной выбирается автоматический выключатель, обеспечивающий защиту всей цепи.

Угловая скорость и угловое ускорение

Вращательное движение можно охарактеризовать угловой скоростью: ω = ∆φ/∆t.

Угловая скорость характеризует скорость вращения тела и равняется отношению изменения угла поворота ко времени, за которое оно произошло. Измеряется в радианах за секунду: = рад/с.

Угловая скорость вращения связана с линейной скоростью следующим соотношением: v = Rω, где R – радиус окружности, по которой двигается тело.

Вращательное движение тела характеризуется еще одной физической величиной — угловым ускорением, которое равно отношению изменения угловой скорости ко времени, за которое оно произошло: ε = ∆ω/∆t. Единица измерения углового ускорения: = рад/с 2 .

Угловая скорость и угловое ускорение являются псевдовекторами, направление которых зависит от направления вращения. Его можно определить по правилу правого винта.

Проверка на короткое замыкание

Еще одной популярной поломкой электродвигателей, независимо от модели и типа, является короткое замыкание. Чтобы его выявить, нужно:

• установить максимальное значение измеряемого сопротивления;
• один из щупов подсоединить к корпусу;
• второй из щупов последовательно подсоединять к выводу всех фаз.

Высокие показатели сопротивления (сотни и тысячи мегаом) в результате такой проверки говорят от исправности электродвигателя.

Если совершить те же действия в режиме «Прозвона», то звук мультиметра будет говорить о наличии нарушения обмоток и наличии короткого замыкания. Такая поломка может не только вывести двигатель из строя, но и стать угрозой для жизни человека.

Расчет мощности электродвигателя для насоса

Выбор электродвигателя для насосной установки зависит от конкретных условий, прежде всего – от схемы водоснабжения. В большинстве случаев подача воды производится с помощью водонапорного бака или водонапорного котла. Для приведения в действие всей системы используются центробежные насосы с асинхронными двигателями.

Выбор оптимальной мощности насоса осуществляется в зависимости от потребности в подаче и напоре жидкости. Подача насоса Q_H измеряется в литрах, подаваемых в 1 час, и обозначается как л/ч. Данный параметр определяется по следующей формуле: Qн = Qmaxч = (kч х kсут х Qср.сут) / (24 η), где Qmaxч — возможный максимальный часовой расход воды, л/ч, kч – коэффициент неравномерности часового расхода, kсут — коэффициент неравномерности суточного расхода (1,1 – 1,3), η — КПД насосной установки, с учетом потерь воды), Qср.сут — значение среднесуточного расхода воды (л/сут).

Оптимальный напор воды должен обеспечивать ее подачу в установленное место при условии необходимого давления. Требуемые параметры напора насоса (Ннтр) зависят от высоты всасывания (Нвс) и высоты нагнетания (Ннг), которые в сумме определяют показатели статического напора (Нс), потери в трубопроводах (Hп) и разность давлений верхнего (Рву) и нижнего (Рну) уровней.

Исходя из того, что значение напора будет равно H = P/ρg, где Р — давление (Па), ρ — плотность жидкости (кг/м3), g = 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения, g — удельный вес жидкости (кг/м3), получается следующая формула: Ннтр = Hc + Hп + (1/ρ) х (Рву – Рну).

После вычисления расхода воды и напора по каталогу уже можно выбрать насос с наиболее подходящими параметрами. Чтобы не ошибиться с мощностью электродвигателя, ее нужно определить по формуле: Pдв = (kз х ρ х Qн х Нн) / (ηн х ηп), где kз является коэффициентом запаса, зависящим от мощности электродвигателя насоса и составляет 1,05 – 1,7. Этот показатель учитывает возможные утечки воды из трубопровода из-за неплотных соединений, разрывов трубопровода и прочих факторов, поэтому электродвигатели для насосов должны иметь некоторый запас мощности. Чем больше мощность, тем меньше коэффициент запаса можно принять.

Например,при мощности электродвигателя насоса 2 кВт – kз = 1,5, 3,0 кВт – kз = 1,33, 5 кВт – kз =1,2, при мощности больше 10 кВт- kз = 1,05 – 1,1. Другие параметры означают: ηп – КПД передачи (прямая передача – 1,0, клиноременная – 0,98, зубчатая – 0,97, плоскоременная – 0,95), ηн — КПД насосов поршневых 0,7 – 0,9, центробежных 0,4 – 0,8, вихревых 0,25 – 0,5.

Двигатели постоянного тока

Принцип работы основан на электромагнитном преобразовании энергии. Широко применяются в промышленности, транспортных и других установках, где требуется плавное регулирование скорости вращения (прокатные станы, мощные металлорежущие станки, электрическая тяга на транспорте и т. д.).

Различаются двигатели с параллельным, независимым, последовательным и смешанным возбуждением.

• Двигатели постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением, подключенные к сети с постоянным напряжением, может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме и переходить из одного режима работы в другой. Двигатели с параллельным возбуждением имеют параллельное подключение обмотки возбуждения с обмоткой якоря к сети. Если в двигателе обмотка якоря и обмотка возбуждения подключены к источникам питания с различными напряжениями, то его называют двигателем с независимым возбуждением. Такие двигатели применяют в электрических приводах, у которых питание обмотки якоря осуществляется от генератора или полупроводникового преобразователя.
• Двигатели с последовательным возбуждением широко применяются в различных электрических приводах, особенно там, где имеется изменение нагрузочного момента в широких пределах и тяжелые условия пуска (грузоподъемные и поворотные механизмы, тяговый привод и пр.).
• Двигатель со смешанным возбуждением, благодаря магнитному потоку создает совместное действие двух обмоток возбуждения – параллельной и последовательной.