Потребляемая мощность электродвигателя
 |
|---|
Если вы работаете с электродвигателями или собираетесь с ними иметь дело, то необходимо знать, как по шильдику двигателя определить его потребляемую электрическую мощность от сети. Разберем для примера один из шильдиков. Если посмотреть, то среди прочих параметров можно, казалось бы, найти и значение мощности Р. Как видно, напротив буквы Р стоит значение 13кВт. Однако, как могут думать некоторые, это вовсе не его электрическая мощность. На шильдике двигателей указывается их полезная механическая мощность на валу, которая также обозначается киловаттами. Так как же найти потребляемую электродвигателем мощность из сети. Для этого надо обратить внимание еще на другие величины, указанные на шильдике двигателя - это его КПД и cosφ. Причем КПД может быть обозначен как и просто буквами КПД, так и буквой η, что и видно на шильдике. Конечно, можно сразу написать искомую формулу со всеми значениями, но мы разберем всё по порядку. Для начала необходимо учесть связь между полезной механической мощностью на валу Р, указанной на шильдике электродвигателя и указанным КПД. Через эти величины можно найти его активную мощность, которую потребляет двигатель от сети. Находится она из соотношения: Ра=Р/η. Т.е. в нашем случае потребляемая электродвигателем из сети активная мощность равна Ра=13кВт/0,9=14,44кВт. Но это не все. Теперь надо учесть тот факт, что в общем случае каждое устройство потребляет из сети не только активную, но и реактивную энергию. И двигатель тому не исключение. И чтобы найти потребляемую им полную мощность(не реактивную, а именно полную), необходимо воспользоваться соотношением из треугольника мощностей (см.рис.3 в разделе Мощность переменного тока): S=Pa/cosφ=14,44/0,9=16кBA. Реактивная мощность обозначается, как известно, через Q и в данном случае 
. Подставив значения, получим, что реактивная мощность, потребляемая электродвигателем из сети равна S=6,98квар(киловольт-ампер реактивный). Ну, а если отбросить все вышеоговоренное, то в конечном итоге потребляемая двигателем мощность определяется по формуле 
, где Р - механическая полезная мощность на валу, указанная на шильдике, η - КПД электродвигателя, φ - угол между активной и полной мощностью. В левой части выражения формула для определения полной мощности конкретно двигателя, а в правой - формула полной мощности любой трехфазной системы. И двигатель тому не исключение. Посчитав полную мощность электродвигателя для случая соединения звездой с применением правой части, получим, что:
. Т.е. мощность электродигателя можно считать по любой понравившейся формуле.Теперь обратим внимание на тот факт, что асинхронные 3-х фазные двигатели можно включать как звездой, так и трегольником, но на разные линейные напряжения. Именно по этой причине на шильдике и указаны параметры для обоих способов включения.
Причем, как нетрудно заметить, ток, указанный при включении звездой на линейное напряжение 380В, меньше тока при включении треугольником на линейное напряжение, но уже не 380В, а 220В. Почему так? Потому что при таком включении в обоих случаях на обмотках двигателя будет расчетное фазное напряжение 220В, на которое и мотались обмотки электродвигателя. Т.е. как бы вы не включали двигатель, звездой ли на линейное напряжение 380В или треугольником на линейное напряжение 220В, в обоих вариантах на каждой из обмоток будет 220В. Однако, электрическая мощность электродвигателя при этом останется, что и требуется в таких случаях, неизменной - 16кВА. И проверить это легко
. А вот линейные токи будут разными. И если при включении такого двигателя на 3-х фазное линейное напряжение 380В линейный ток во всех фазах будет равен току через обмотки и составит 24,3А, то при включении двигателя на 3-х фазное линейное напряжение 220В ток во всех фазах составит 43А, а вот через обмотки будет равен, как и при включении "звездой", 24,3А. Такая особенность возникает из-за того, что согласно закона Кирхгофа для узлов, мы получим, что токи через обмоткм равны: IAB=IA+IAC=24,3А, IBC=IB+IAB=24,3А, ICA=IC+IBC=24,3А. Все это продемонстрировано на рис.1 и рис.2.
Иногда на шильдике двигателя можно увидеть обозначение не 220/380 для включения треугольником и звездой соответственно, а 380/660. Это означает, что данный двигатель для его работы в номинальном режиме должен включаться либо "треугольником" на линейное напряжение 380В, либо "звездой" на линейное напряжение 660В. Пример такого шильдика приведен на рисунке. Рссмотрим его параметры. Полезная механическая мощность на валу 5,5кВт. КПД двигателя не приведен, поэтому найти активную электрическую его мощность по формуле Ра=Р/η, как по первому шильдику мы не можем. Однако, мы всегда можем воспользоваться формулой мощности 3-х фазной цепи с учетом cosφ. При включении "треугольником" на 380В имеем:
. Откуда Ра=1,732*380*11,8*0,83=6,45кВт. Таким же образом можно было найти активную мощность первого двигателя по первому шильдику. Но вернемся к рассматриваемому двигателю. Если нас интересует его КПД, то мы можем воспользоваться уже выше рассмотренной формулой Ра=Р/η, откуда η=Р/Ра. Поэтому η=5,5/6,45=0,853. А это 85,3%. Для случая 660В имеем: Ра=1,732*660*6,8*0,83=6,45кВт. Т.е. как и говорилось выше, независимо от схемы включения в соответствии с заданными линейными напряжениями, номинальная электрическая мощность двигателя неизменна. Полную мощность данного электродвигателя можно вычислить либо как S=Pa/cosφ=6,45/0,853=7,56кВА, либо как 
для "треугольника", либо как 
. Небольшая разница в сотых из-за предыдущих округленных значений. Но, в общем-то, как видим, нет разницы каким образом вычислять.|
|
Иногда на шильдиках двигателей указывают класс изоляции. Класс изоляции означает термический класс изоляционных материалов двигателя.Каждый изоляционный материал имеет границу температуры, которая не должна быть превышена.
Температура электродвигателя влияет на срок его службы и является точной индикацией состояния двигателя во время эксплуатации. Если температура электродвигателя на 10°C превышает предельно допустимые значения для определённого класса нагревостойкости изоляции, то срок службы изоляции может сократиться на 50%.
Классы изоляции (классы нагревостойкости) и предельное увеличение температуры ( ΔТ) указаны в стандарте IEС 62114. Максимально допустимое увеличение температуры при номинальной нагрузке и напряжении соответствует классу нагревостойкости электродвигателя. Классу нагревостойкости В соответствует 130°С, класс F равен 155°С и класс H и С равен 180°С.
Разница между классами Н и С в использовании пропиточных материалов. Материалы класса С - без пропиткии.
Указанные данные соответствуют номинальному режиму эксплуатации электродвигателя.
класс изоляции |
основные компоненты |
допустимая температура нагрева, °С |
класс А |
хлопчатобумажные ткани, пряжа, бумага, целлюлоза, шелк |
105° |
класс В |
слюда, асбест, стекловолокно, органические связующие |
130° |
класс F |
те же, что и для класс В плюс синтетические связующие |
155° |
класс H |
те же, что и для класс В плюс кремнийорганические связующие |
180° |
класс C |
слюда, керамика, кварц, неорганические связующие |
180° |
 |