Promlebedka.ru

Авто ДРайв
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое номинальная мощность и потребляемая мощность двигателя

Номинальная и фактическая мощность

Вольт-ампер (ВА или VA) – единица, используемая для обозначения полной мощности переменного тока, определяемая как произведение силы тока действующей в цепи (измеряется в амперах, сокращенно A) и напряжения на зажимах цепи (измеряется в вольтах, сокращенно B).

Ватт (Вт или W) – единица , применяемая для измерения мощности. Своим названием данная единица обязана шотландско-ирландскому изобретателю Джеймсу Уатту. 1 ватт – мощность, при которой за время равное 1с. совершается работа в 1Дж. Ватт является единицей активной мощности, значит, 1 ватт – мощность постоянного электрического тока силой 1A при напряжении равном 1B.

!Выбирая дизельный генератор нужно помнить о том, что полная мощность, потребляемая прибором, измеряется в кВА, а активная мощность, затрачиваемая на то, чтобы совершить полезную работу измеряется в кВт. Полная мощность рассчитывается как сумма двух слагаемых реактивной мощности и активной мощности. Весьма часто отношение полной и активной мощностей имеет различные значения для разных потребителей, поэтому, для того, чтобы найти суммарную мощность всего потребляющего оборудования требуется провести суммирование полных, а не активных мощностей оборудования.

Мощность большинства промышленных электроприборов определяется в ваттах, это активная мощность, выделяющаяся на резистивной нагрузке (лампочка, нагревательные приборы, холодильник и т.п.).

Обычно под потребляемой мощностью понимают именно активную мощность, полностью идущую на полезную работу. В случае, если речь идет об активном потребителе (чайник, лампа накаливания), то на нем, как правило, написаны номинальное напряжение и номинальная мощность в Вт, этой информации достаточно, чтобы вычислить косинус «фи».

Угол «фи» – это угол между напряжением и током. Для активных потребителей угол «фи» равен 0, а, как известно, cos(0) = 1. Для того, чтобы вычислить активную мощность (обозначается P) нужно найти произведение трех множителей: тока через потребитель, напряжения на потребителе, косинуса «фи», то есть провести расчёты по формуле

Рассмотрим пример для ТЭНа. Так как это активный потребитель, то cos(0) = 1. Полная мощность (обозначаемая S) будет равна 10кВА. Следовательно, P=10× cos(0)=10 кВт — активная мощность.

Если же речь идет о потребителях, имеющих не только активное, но и реактивное сопротивление, то на них, как правило, указывается P в Вт (активная мощность) и величина косинуса «фи».

Приведем пример для двигателя, на бирке которого написано: P=5 кВт, сos(φ)=0.8, отсюда следует, что этот двигатель, работая в номинальном режиме будет потреблять S = P/сos(φ)=5/0,8= 6,25 кВа — полная (активная) мощность и Q = (U×I)/sin(φ) — реактивная мощность.

Чтобы найти номинальный ток двигателя необходимо разделить его полную мощность S на рабочее напряжение равное 220 B.

Однако номинальный ток можно также прочитать на бирке.

Чтобы увидеть разницу между кВА и кВт на практике, изучите товары в разделе Дизельные генераторы >>

Почему мощность на генераторах указывается в ВА?

Ответ следующий: пусть мощность стабилизатора напряжения, указанная на бирке равна 10000 ВА, если к этому трансформатору подключить некоторое количество ТЭНов, то отдаваемая трансформатором мощность (трансформатор работает в номинальном режиме) не превысит 10000 Вт.

В данном примере все сходится. Однако, если же подключить к стабилизатору напряжения катушку индуктивности (много катушек) или электродвигатель со значением сos(φ)=0.8. В итоге мощность отдаваемая стабилизатором будет равна 8000 Вт. Если же для электродвигателя сos(ф)=0.85, то отдаваемая мощность будет равна 8500 Вт. Отсюда следует, что надпись 10000Ва на бирке трансформатора не будет соответствовать действительности. Именно поэтому, мощность генераторов (стабилизаторов и трансформаторов напряжения) определяется в полной мощности (для рассмотренного примера 1000 кВА).

Коэффициент мощности рассчитывается как соотношение средней мощности переменного тока и произведения действующих в цепи значений тока и напряжения. Максимальное значение,которое может принимать коэффициент мощности равно 1.

При рассмотрении синусоидального переменного тока, для определения коэффициента мощности используется формула:

r и Z – соответственно активное и полное сопротивления цепи, а угол φ– это разность фаз напряжения и тока. Отметим, что коэффициент мощности может принимать значения меньшие 1, даже в цепях с только активным сопротивлением, если в них присутствуют нелинейные участки, так как происходит изменение формы кривых тока и напряжения.

Коэффициент мощности равен также косинусу угла фаз между основаниями кривых тока и напряжения. Коэффициент мощности – отношение активной мощности к полной мощности: сos(φ) = активная мощность/полная мощность = P/S (Вт/ВА). Коэффициент мощности – это комплексная характеристика нелинейных и линейных искажений, которые вносятся в сеть нагрузкой.

Значения, принимаемые коэффициентом мощности:

  • 1.00 – очень хороший показатель;
  • 0.95 — хорошее значение;
  • 0.90 — удовлетворительное значение;
  • 0.80 — среднее значение;
  • 0.70 — низкое значение;
  • 0.60 — плохое значение.
Читать еще:  Двигатели с воспламенением от сжатия что это

Для того, чтобы увидеть отличия кВА и кВт на конкретном примере, перейдите в раздел Стабилизаторы напряжения >>

Мощность электродвигателя. Секреты энергоэкономии.

Мы часто сталкиваемся со спорными точками зрения на достаточно простые вещи, которые касаются физики, поэтому заранее просим прощения у специалистов за простой язык и «разжевывание». В этой статье мы детально разберем понятия мощности электродвигателя, методы нахождения потребляемой мощности из сети, а также попробуем понять как можно сэкономить на электроэнергии. Сразу оговоримся, что разбирать будем асинхронный тип электродвигателя как наиболее часто используемый.

Итак, любой электродвигатель имеет базовые характеристики, которые указывает завод-производитель на шильде каждого своего изделия.

Как видим, на шильде указаны:

1) Тип электродвигателя и заводской номер

2) Количество фаз 3, частота тока 50 Hz, подключение треугольник/звезда 220/380В, номинальные токи 2,7/1,6А

3) Номинальная мощность электродвигателя на валу 0,55кВт, номинальная частота вращения вала 1360 об/мин, КПД 75%, косинус фи 0,71

4) Режим работы S1 (постоянный), класс изоляции обмоток F, ГОСТ

5) Степень защиты от пыли и влаги IP54, год выпуска

Как же определить какова потребляемая мощность электродвигателя от сети? Для начала разберемся в понятиях. Номинальная мощность электродвигателя, которая указывается на шильдике электродвигателя это та мощность, которую электродвигатель выдает в установившемся номинальном режиме работы при условии сбалансированной оптимальной работы всего механизма, который приводят электродвигателем. Каждый механизм имеет свою энергетическую характеристику и оптимальный режим работы с точки зрения энергопотребления. Таким образом, первая задача, которую стоит решить для достижения минимизации потребляемой энергии – это правильный подбор электродвигателя для привода того или иного механизма.

Потребляемая мощность электродвигателя от сети является динамической величиной и зависит от нагрузки на валу электродвигателя и потерь мощности на неполезной работе, такой как трение, нагрев и т.д. Наилучший способ определения потребляемой из сети мощности – это эмпирический, поскольку любые расчетные методики дадут значительную погрешность, а погрешности в вопросах энергоэффективности недопустимы. Таким образом, для максимально точного определения потребляемой мощности электродвигателя от сети рекомендуем «погонять» приводимый механизм в различных стандартных режимах работы, измеряя и фиксируя токи в каждом из режимов при помощи токосъемных инструментов. А еще лучше – воспользоваться цифровым счетчиком электрической энергии.

Легко заметить, что в нагруженных режимах работы таких как пуск, работа под нагрузкой, номинальный режим, торможение, токи в обмотках увеличиваются, повышаются ЭДС, крутящий момент на валу и т.д. Отсюда следует вторая задача, которую следует решить для снижения потребляемой мощности электродвигателя – задача снижения линейных токов в режимах высокого потребления электроэнергии.

Путем регулирования частоты тока

Этот метод получил пока наибольшее распространения ни смотря на высокие расходы на внедрение, частотное регулирование производится при помощи специальных частотных преобразователей, стоимость которых часто превышает в несколько раз стоимость самого электропривода. Очень безопасный и эффективный метод снижения мгновенной мощности электродвигателя.

Регулирование напряжения

Экономия электроэнергии путем регулирования частоты вращения электродвигателя плавным изменением напряжения питания при помощи регулятора напряжения. Этот метод применим в некоторых случаях, однако опасен остановками электродвигателя из-за т.н. опрокидывания, когда момент сопротивления механизма выше, чем мощность электродвигателя на валу вследствие непропорционального снижения питающего напряжения. Также такой метод локально снизить мощность электродвигателя требует дополнительных средств контроля режимов работы электродвигателя, контроля температуры обмоток, контроля частоты вращения, мощности электродвигателя на валу.

Решение вопроса влияния несимметричности напряжения сети на мощность электродвигателя.

Качество напряжения сети непосредственно влияет на потребление электроэнергии. На симметричность напряжения влияют сами потребители электроэнергии неравномерной нагрузкой по фазам, используя устройства нелинейной нагрузки. Самые «весомые» создатели нелинейной нагрузки – подстанции электротранспорта. Из-за несимметричности напряжения в асинхронном двигателе создается эллиптическое магнитное поле и несколько крутящих моментов, один из которых тормозит систему и расходует энергию.

Реактивная мощность электродвигателя. Внедрение компенсаторов.

Как известно, потребляемая из сети электрооборудованием мощность состоит из ряда составляющий, главными из которых являются активная и реактивная мощность. Последние годы в мире динамично развивается направление по внедрению компенсаторов реактивной мощности, что позволяет экономить электроэнергию промышленным потребителям.

Микроконтроллеры

Также перспективным направлением по экономии электроэнергии при использовании асинхронных двигателей является внедрение микроконтроллеров, которые позволяют в режиме реального времени мониторить момент сопротивления приводимого оборудования и соотносить его с крутящим моментом электродвигателя. При снижении момента сопротивления, микроконтроллер передает команду регулятору напряжения. Такая компенсацию реализуется без изменения частоты вращения, поэтому применима только для оборудования, не требующего регулировки частоты.

Ambiorix

«Например, двигатель 10 кВт всегда будет потреблять 10 кВт независимо от нагрузки на него. Он сказал, что потребляемая мощность составляет P = 3 VIpf (pf = коэффициент мощности) для 3-фазного асинхронного двигателя».

Читать еще:  Ваз 2106 при запуске двигателя стреляет из карбюратора

Если бы это было так, двигатели, которые мы знаем сейчас, вероятно, не существовали бы.

Поскольку V является постоянным, произведение (I x PF) также должно оставаться постоянным. Поскольку коэффициент мощности варьируется от 0 до 1, двигатель будет работать с невероятно низким коэффициентом мощности при полной нагрузке. Вы могли бы решить эту проблему только в том случае, если бы двигатели имели невероятно большой размер, или если бы PF входил в стандартную комплектацию каждого двигателя.

Алгоритм расчета энергопотребления УЭЦН

Активная мощность, потребляемая УЭЦН

    Рд — активная мощность, потребляемая электродвигателем, кВт; ?Рк — потери активной мощности в кабельной линии, кВт; ?тр — фактический КПД трансформатора; ?су — фактический КПД станции управления; ?фв – фактический КПД выходного фильтра; ?фс — фактический КПД сетевого фильтра.

В формуле не учтены потери мощности в сетевой линии, параметры которой не регламентируются нормативной документацией на УЭЦН. Величину этих потерь можно рассчитать, зная параметры сетевого кабеля: сопротивление токоведущих жил, длину кабеля и величину тока на входе в станцию управления.

Активная мощность, потребляемая электродвигателем

    Nн — мощность, потребляемая насосом, кВт;
    Nг — мощность, потребляемая гидрозащитой, кВт;
    Nп — мощность, потребляемая предвключенным устройством, кВт;
    ?фд — фактический КПД электродвигателя.

Мощность, потребляемая насосом

Потребляемая насосом мощность при изменении частоты его вращения:

КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность насоса

PГ = ρ x g x Q x H [Вт]

ρ — плотность жидкости [кг/м 3 ]
g — ускорение свободного падения [м/сек 2 ]
Q — расход [м 3 /сек]
H — напор [м]

Для насосов, у которых всасывающий и напорный патрубки имеют одинаковый диаметр и находятся на одном уровне, напор можно рассчитать по упрощённой формуле:

H = (p2 — p1) / (ρ x g) [м]

p2 — давление на напорном патрубке [Па]
p1 — давление на всасывающем патрубке [Па]

Таким образом, гидравлическая мощность насоса пропорциональна перепаду давления и расходу:

Если диаметр напорного патрубка меньше диаметра всасывающего патрубка, то для расчёта гидравлической мощности насоса напор необходимо увеличить на величину:

v2 — скорость жидкости в напорном патрубке [м/с]
v1 — скорость жидкости во всасывающем патрубке [м/с]
Q — расход [м 3 /с]
g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]
d2 — внутренний диаметр напорного патрубка [м]
d1 — внутренний диаметр всасывающего патрубка [м]

Если напорный и всасывающий патрубок расположены не на одной линии, то напор нужно ещё увеличить на разницу высот между двумя патрубками:

Потребляемая мощность насоса

Если вал насоса жёстко соединён с валом двигателя, то потребляемая мощность насоса равна механической мощности на валу электродвигателя.

КПД насоса

КПД насоса равен отношению гидравлической мощности к потребляемой:

Насос выбирается так, чтобы в рабочей точке его КПД был максимальным (см. рис.).

Механическая мощность на валу электродвигателя:

ηД — КПД электродвигателя,
PЭ — электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети.

Электрическая мощность, потребляемая 3-х фазным электродвигателем из сети

PЭ = √3 х U х I х cos φ

U — напряжение сети [В]
I — ток, потребляемый электродвигателем [А]
cos φ — косинус угла между векторами тока и напряжения

Выводы: как вычислить КПД насоса

  • С помощью специального прибора с токовыми клещами измеряем электрическую мощность PЭ, потребляемую электродвигателем из сети. Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, то ПЧ сам измеряет мощность и сохраняет это значение в одном из своих параметров
  • С шильдика электродвигателя списываем его КПД и вычисляем мощность на валу PВ. На шильдике, конечно, указана и номинальная мощность электродвигателя, но в данном случае нас интересует мощность электродвигателя в рабочей точке насоса
  • Если между двигателем и насосом существует жёсткая механическая связь (а не ременная передача, редуктор или муфта с проскальзыванием), то считаем потребляемую насосом мощность РП равной мощности на валу электродвигателя РВ
  • Измеряем перепад давления на напорном и всасывающем патрубках и вычисляем напор (если необходимо, то корректируем его с учётом разницы диаметров и высот напорного и всасывающего патрубков)
  • Измеряем расход и рассчитываем гидравлическую мощность насоса РГ
  • Вычисляем КПД насоса.

Если КПД насоса оказался ниже, чем вы ожидали, то стоит задуматься о профилактике, ремонте или замене насоса.

Ранние разработки

В 1821 году, после открытия феномена связи электричества и магнетизма, датским химиком Эрстедом, теоремы Ампера и закона Био — Савара, английский физик Майкл Фарадей построил два аппарата, которые он назвал «электромагнитное вращение»: непрерывное круговое движение магнитной силы вокруг провода — это фактическая демонстрация первого электродвигателя.

В 1822 году Питер Барлоу построил то, что можно считать первым электродвигателем в истории: «колесо Барлоу». Это устройство представляет собой простой металлический диск, нарезанный звездой, и концы которого погружаются в чашку, содержащую ртуть, обеспечивающая текущий поток. Однако он создает только силу, способную ее поворачивать, не допуская ее практического применения.

Читать еще:  Бензин лукойл экто 100 для каких двигателей

Первый экспериментально используемый коммутатор был изобретен в 1832 году Уильямом Стерджоном. Первый двигатель постоянного тока, изготовленный с целью продажи, был изобретен Томасом Давенпортом в 1834 году и запатентован в 1837 году. Эти двигатели не испытали никакого промышленного развития из-за высокой стоимости батарей в то время.

Электродвигатель с DC

Коммутируемый аппарат постоянного тока имеет набор вращающихся обмоток, намотанных на якорь, установленный на вращающемся валу. На валу также имеется коммутатор, долговременный поворотный электрический выключатель, который периодически меняет поток тока в обмотках ротора при вращении вала. Таким образом, каждый мостовой мотор постоянного тока имеет переменный ток, проходящий через вращающиеся обмотки. Ток протекает через одну или несколько пар щеток, которые несут на коммутаторе; щеточки соединяют внешний источник электроэнергии с вращающейся арматурой.

Вращающаяся арматура состоит из одной или нескольких катушек проволоки, намотанной вокруг ламинированного ферромагнитного сердечника. Ток от щетки протекает через коммутатор и одну обмотку якоря, делая его временным магнитом (электромагнитом). Магнитное поле, создаваемое якорем, взаимодействует со стационарным магнитным полем, создаваемым либо PM, либо другой обмоткой (полевой катушкой), как часть каркаса двигателя.

Сила между двумя магнитными полями имеет тенденцию вращать вал двигателя. Коммутатор переключает питание на катушки при повороте ротора, удерживая магнитные полюса, от когда-либо полностью совпадающего с магнитными полюсами поля статора, так что ротор никогда не останавливается (как стрелка компаса), а скорее вращается пока есть питание.

Хотя большинство коммутаторов являются цилиндрическими, некоторые из них представляют собой плоские диски, состоящие из нескольких сегментов (как правило, не менее трех), установленных на изоляторе.

Большие щетки желательны для большей площади контакта щетки, для максимизации мощности двигателя, но небольшие щеточки желательны для малой массы, чтобы максимизировать скорость, с которой двигатель может работать, без чрезмерного отскока и искрения щеток. Более жесткие пружины для щеток также могут использоваться для создания щеток заданной массы на более высокой скорости, но за счет больших потерь из-за трения и износа ускоренной щетки и коммутатора. Поэтому конструкция электродвигателя постоянного тока влечет за собой компромисс между выходной мощностью, скоростью и эффективностью/износом.

Конструкция двигателей с DC:

  • Схема арматуры — обмотка, в ней переносится ток нагрузки, который может быть неподвижной или вращающейся частью двигателя или генератора.
  • Полевая схема — набор обмоток, создающих магнитное поле, так что электромагнитная индукция может существовать в электрических машинах.
  • Коммутация. Механическая техника, в которой может быть достигнута ректификация, или благодаря чему может быть получен постоянный ток.

Существует четыре основных типов электродвигателей постоянного тока:

  1. Электродвигатель с шунтовой намоткой.
  2. Электродвигатель постоянного тока.
  3. Комбинированный двигатель.
  4. Двигатель PM.

Энергоэффективность

Рациональное потребление энергии при сохраняющейся высокой мощности сокращает текущие производственные затраты при одновременном увеличении производительности электродвигателя. Поэтому при выборе привода обязательно учитывается класс энергоэффективности.

В технической документации и каталогах обязательно указывается класс энергоэффективности двигателя. Он зависит от показателя КПД.

Проводимые в тестовом и рабочем режимах экспериментальные исследования показывают, что электродвигатель мощностью 55 кВт высокого класса энергоэффективности сокращает потребление электроэнергии на 8-10 тысяч кВт ежегодно.

Источник: Компания «Техпривод»

Посчитать потребляемую мощность двигателя

Предлагаем определить тип двигателя. Помогает сделать шильдик. Указывается полная мощность (реактивная плюс активная, соединенные через косинус угла сдвига фаз, называемый коэффициентом мощности). Если известен тип двигателя (выяснили, руководствуясь изображениям, внешним видом), справочники позволят найти мощность. Неудивительно: габариты тесно связаны с параметром, каждый производитель максимально хочет экономить выпуском продукции. Размеры оптимизированы, типичный набор параметров следующий:

  1. Диаметр вала.
  2. Высота оси от основания (станины).

Двигатели АИР описаны, размеры, мощность указаны здесь: http://wp.electrostal.com.ua/kakoy-diametr-vala-u-elektrodvigatelya/. Соответственно, можно без инструментов понять детали. Увидите, аналогичного рода информация отыщется практически на любые типы моторов. Шильдик сорван, можно некоторое время потратить, отыскивая похожие модели в интернете. Россия уступает Китаю разнообразием электрических двигателей. Шанс успеха высок.

Полагаем, перечислили доступные способы определения мощности, тока, невелика проблема потратить 1000 рублей, получая нужные средства. Учитывая, что рубль сгорает, шаг будет казаться разумным. Проще определить мощность электродвигателя, пользуясь справочником. Требуется знать модель, вал измерите штангенциркулем.

Заканчиваем обзор, надеемся, постоянные читатели знают отличия асинхронного двигателя от коллекторного. Различия опускаем. Обратите также внимание: большим пусковым током страдают асинхронные двигатели. У коллекторных разброс невысок.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector