Номинальная мощность электродвигателя советы электрика

Подбор электродвигателя по параметрам

Возникают ситуации, когда выходит из строя электродвигатель, который был выпущен еще в советское время. Сразу конечно проще и дешевле будет попытаться его отремонтировать по этой инструкции для асинхронных моторов или по этой— для синхронных моделей.

Но если есть не устраняемые повреждения корпуса, фазного ротора и т. п., тогда придется покупать новый взамен старому, а это не так то просто будет сделать, как может показаться на первый взгляд.

Из этой статьи Вы узнаете как правильно подобрать и заменить электродвигатель асинхронного типа, которые стоят в сборе с насосами, на компрессорах, станках, некоторых моделях стиральных машин и т. д.

Синхронные электромоторы стоят в бытовой технике и электроинструменте, поэтому найти и заменить Вам поможет сервисный центр производителя. А на распространенные модели, например электроинструмента Makita и Bosch- запчасти Вы без труда найдете и на рынке.

Подбор электродвигателя по параметрам на шильде

На каждом модели электродвигателя есть шильдик или металлическая пластина, на которой указывается модель мотора и все его основные технические характеристики.

Новые модели электродвигателей выпускаются с меньшими габаритами и размерами устройств соединения с приводом. Поэтому аналог старому электродвигателю подобраться не удастся. Придется мудрить при установке электродвигателя: либо установить переходную пластину для крепления болтами мотора к станине, либо необходимо будет расточить отверстие полумуфты под размер вала и шпоночный паз.

Параметры подбора электродвигателя:

  1. Серия электродвигателя, например АО, АИР, АМУ, АОД, и т. д. Это очень важный параметр, потому что каждая серия обладает своими индивидуальными характеристиками: режим работы и запуска, с повышенным скольжением или пусковым моментом, наличие переключения скоростей, электрического тормоза и т. п. Поэтому для безотказной и эффективной работы выбирайте двигатель из такой же серии или аналогичной по характеристикам.
  2. Варианты монтажа на лапы, большой или малый фланец, с одним или двумя концами вала и т. п.
  3. Выбор по мощности. Номинальная мощность электродвигателя- Pном в кВт указывается на шильдике, только не путайте ее с мощностью передаваемой на вал. Очень важно подбирать электродвигатель точно по той мощности, которая необходима, избегая ее занижения или преувеличения.
  4. Рабочее напряжение. Мотор может быть рассчитан только на работу от одного напряжения величиной 220 В или 380 В, или на двойное- по схеме звезда-треугольник 220/380 Вольт или 380/660 В.
  5. Частота вращения вала, которая может быть максимум 3000 оборотов в минуту, 1400, 900 и т. д. Очень важный параметр, потому что частота вращения вала электродвигателя должна точно соответствовать необходимой величине для приводимых им устройств.
  6. Степень защиты от внешних воздействий, указывающая на защищенность электромотора от пыли, струй воды и т. п. Например, с IP54 можно использовать электродвигатель во влажных помещениях и на улице под дождем, но нет защиты от струй воды.
  7. Варианты климатического исполнения— для Украины, Республики Беларусь и средней полосы России, как правило применяется УХЛ — холодный климат с рабочими температурами от +40 до -60 градусов С. Есть еще У — умеренный климат (+40… -45 гр. С) , Т — тропический климат (+50… -10 гр. С) и ОМ — морской климат (+45… -40 гр. С).
  8. Второстепенные параметры, есть модели 2ух, 3х, 4х скоростные, с повышенным скольжением или пусковым моментом и т. п. Как правило, необходимы для работы на производстве.

Я не выделял отдельно параметры КПД- коэффициент полезного действия и cos φ — коэффициент мощности. При выборе они не имеют значения, потому что у современных моделей эти характеристики будут все равно лучше.

Подбор электродвигателя по параметрам, если нет шильдика

При отсутствии таблички или шильды с техническими параметрами на электродвигателе, подобрать замену гораздо сложнее.
Сразу необходимо будет узнать рабочее напряжение, мощность и частоту (количество оборотов) вращения вала, а также необходимость для электродвигателя — в увеличенном пусковом моменте, повышенном скольжении, нескольких скоростях и т. п.

Далее необходимо измерить основные размеры:

  1. Диаметр вала и его высоту (размер от его центра до «пола»).
  2. Вылет вала или длину его выступающей части.
  3. Расстояния крепежных отверстий и размер от вала до центра первого отверстия на лапе.
  4. При наличии фланца. Необходимо измерить его диаметр и расстояния по центрам крепежных отверстий.

После того как снимете все размеры и узнаете технические характеристики электродвигателя- переходите к подбору по справочнику. Электронную версию Вы найдете здесь.

FAQ по электродвигателям

1. Какие электродвигатели применяются чаще всего?

Наиболее распространены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Они имеют сравнительно простую конструкцию и относительно недороги.

Для работы асинхронного двигателя требуется трехфазное напряжение, создающее на обмотках статора вращающееся магнитное поле. Это поле приводит в движение ротор двигателя, который передает крутящий момент на нагрузку, например, на пропеллер вентилятора или редуктор конвейера. Изменяя конфигурацию обмоток статора, можно менять основные характеристики привода – частоту оборотов и мощность на валу. В случае работы асинхронного электродвигателя в однофазной сети применяют фазосдвигающие и пусковые конденсаторы.

Также в настоящее время находят применение двигатели постоянного тока. Данные приводы имеют щетки, подверженные износу и искрению. Кроме того, необходима обмотка подмагничивания (возбуждения), на которую подается постоянное напряжение. Несмотря на эти недостатки, электродвигатели постоянного тока используются там, где необходимо быстрое изменение скорости вращения и контроль момента, а также при мощностях более 100 кВт.

В быту также применяют коллекторные (щеточные) электродвигатели переменного тока, которые имеют низкую надежность по сравнению с асинхронными.

2. Какие способы управления электродвигателями используются на практике?

Управление электродвигателем подразумевает возможность изменения его скорости и мощности. Так, если на асинхронный двигатель подать напряжение заданной величины и частоты, он будет вращаться с номинальной скоростью и сможет обеспечить мощность на валу не более номинала. Если же нужно понизить или повысить скорость электродвигателя, используют преобразователи частоты. ПЧ может обеспечить нужный режим разгона и торможения, а также позволит оперативно управлять частотой работы.

Для обеспечения требуемого разгона и торможения без изменения рабочей частоты применяют устройство плавного пуска (УПП). Если нужно управлять только разгоном двигателя, используют схему включения «звезда-треугольник».

Для запуска двигателей без ПЧ и УПП широко применяются контакторы, которые позволяют дистанционно управлять пуском, остановом и реверсом.

3. Как прозвонить электродвигатель и определить его сопротивление?

Асинхронный электродвигатель, как правило, имеет три обмотки. У каждой обмотки есть по два вывода, которые должны быть обозначены в клеммной коробке двигателя. Если выводы обмоток известны, то можно легко прозвонить каждую из них и сравнить величину сопротивления с остальными обмотками. Если величины сопротивлений отличаются не более, чем на 1%, то скорее всего, обмотки исправны.

Сопротивление обмоток электродвигателя измеряется с помощью омметра, как и сопротивление обмоток трансформатора. Чем больше мощность двигателя, тем меньше сопротивление его обмоток, и наоборот.

4. Как определить мощность электродвигателя?

Проще всего определить номинальную мощность электродвигателя по шильдику. На нем указана механическая мощность (мощность на валу), значение которой всегда меньше потребляемой мощности за счет потерь на трение и нагрев. Однако, если шильдик на корпусе двигателя отсутствует, можно очень приблизительно оценить характеристики привода по его габаритам. При одинаковой мощности двигатель с бо́льшим диаметром вала будет иметь более высокую мощность на валу и меньшую частоту оборотов.

Также мощность можно определить по нагрузке и по настройкам защитных устройств, через которые питается двигатель (мотор-автомат, тепловое реле).

Еще один способ – включаем двигатель на номинальную мощность, обеспечив нужную нагрузку на валу. После этого измеряем токоизмерительными клещами ток, который должен быть одинаков по всем обмоткам. Для приблизительной оценки мощности асинхронного двигателя, подключенного по схеме «звезда», нужно разделить номинальный измеренный ток на 2.

5. Как увеличить или уменьшить обороты электродвигателя?

Управление скоростью вращения двигателя необходимо в трех режимах работы – при разгоне, торможении, и в рабочем режиме.

Наиболее универсальный способ управления оборотами — использование частотного преобразователя. Настройками ПЧ можно добиться любой частоты вращения в пределах технической возможности. При этом можно управлять и другими параметрами электродвигателя, а также следить за его состоянием во время работы. Частоту можно менять и плавно, и ступенчато.

Управление оборотами двигателя в режиме разгона и торможения возможно при использовании УПП. Это устройство позволяет значительно снизить пусковой ток за счет плавного разгона с медленным увеличением оборотов.

6. Как рассчитать ток и мощность электродвигателя?

Бывает так, что известен ток асинхронного двигателя (по измерениям в номинальном режиме или по шильдику), но неизвестна его мощность. Как в таком случае рассчитать мощность? Обычно используют следующую формулу:

где:
Р – номинальная полезная мощность на валу двигателя в Вт (указывается на шильдике),
I – ток двигателя, А,
U – напряжение питания обмоток (380 В при подключении в «звезду», 220 В при подключении в «треугольник»),
cosφ, η – коэффициенты мощности и полезного действия для учета потерь (обычно 0,7…0,8).

Для расчета тока по известной мощности пользуются обратной формулой:

Для двигателей мощностью 1,5 кВт и более, обмотки которых подключены в «звезду» (это подключение используется чаще всего), существует простое эмпирическое правило – чтобы приблизительно оценить ток двигателя, нужно умножить его мощность на 2.

7. Как увеличить мощность электродвигателя?

Номинальная мощность на валу, которая указывается на шильдике двигателя, обычно ограничивается допустимым током, а значит – нагревом корпуса привода. Поэтому при увеличении мощности необходимо предпринять дополнительные меры по охлаждению электродвигателя, установив отдельный вентилятор.

При использовании преобразователя частоты для повышения мощности можно изменить несущую частоту ШИМ, однако следует избегать перегрева ПЧ. Мощность также можно увеличить с помощью редуктора или ременной передачи, пожертвовав количеством оборотов, если это допустимо.

Если приведенные советы неприменимы – придётся менять двигатель на более мощный.

8. Каковы потери мощности при подключении трехфазного двигателя к однофазной сети (380 на 220)?

При таком подключении используются пусковой и рабочий фазосдвигающие конденсаторы. Номинальную мощность на валу в данном случае получить не удастся, и потери мощности составят 20-30% от номинала. Это происходит из-за невозможности обеспечить отсутствие перекоса по фазам при изменении нагрузки.

9. Какие исполнения двигателей бывают?

В зависимости от исполнения электродвигатели классифицируются по способу монтажа, классу защиты, климатическому исполнению. Существует два основных способа монтажа асинхронных электродвигателей – на лапах и через фланец. Оба варианта исполнения в различных комбинациях показаны в таблице ниже.

Виды климатического исполнения предполагают использование двигателя в определенных климатических зонах: умеренный климат (У), холодный климат (ХЛ), умеренно-холодный климат (УХЛ), тропический климат (Т), общеклиматическое исполнение (О), общеклиматическое морское исполнение (ОМ), всеклиматическое исполнение (В). Также различают категории размещения (на открытом воздухе, под навесом или в помещении и т.д.).

Класс защиты обозначает характер защиты двигателя от попадания пыли и влаги. Наиболее часто встречаются приводы с классами IP55 и IP55.

10. Зачем электродвигателю тормоз?

В некоторых устройствах (лифтах, электроталях, лебедках) при остановке двигателя необходимо зафиксировать его вал в неподвижном состоянии. Для этого применяют электромагнитный механический тормоз, который входит в конструкцию двигателя и располагается в его задней части. Управление тормозом осуществляется с помощью частотного преобразователя или схемы на контакторах.

11. Как двигатель обозначается на электрических схемах?

Электродвигатель обозначается на схемах с помощью буквы «М», вписанной в круг. Также на схемах могут быть указаны порядковый номер двигателя, количество фаз (1 или 3), род тока (переменный или постоянный), способ включения обмоток ( «звезда» или «треугольник»), мощность. Примеры обозначений показаны ниже.

12. Почему греется электродвигатель?

Двигатель может нагреваться по одной из следующих причин:

  • износ подшипников и повышенное механическое трение
  • увеличение нагрузки на валу
  • перекос напряжения питания
  • пропадание фазы
  • замыкание в обмотке
  • проблема с обдувом (охлаждением)

Нагрев двигателя резко снижает его ресурс и КПД, а также может приводить к поломке привода.

13. Типичные неисправности электродвигателей

Выделяют два вида неисправностей электродвигателей: электрические и механические.

К электрическим относятся неисправности, связанные с обмоткой:

  • межвитковое замыкание
  • замыкание обмотки на корпус
  • обрыв обмотки

Для устранения этих неисправностей требуется перемотка двигателя.

  • износ и трение в подшипниках
  • проворачивание ротора на валу
  • повреждение корпуса двигателя
  • проворачивание или повреждение крыльчатки обдува

Замена подшипников должна производиться регулярно с учетом их износа и срока службы. Крыльчатка также меняется в случае повреждения. Остальные неисправности устранению практически не подлежат, и единственный выход — замена двигателя.

Если у вас есть вопросы, ответы на которые вы не нашли в данной статье, напишите нам. Будем рады помочь!

Подбор электродвигателя по параметрам

Возникают ситуации, когда выходит из строя электродвигатель, который был выпущен еще в советское время. Сразу конечно проще и дешевле будет попытаться его отремонтировать по этой инструкции для асинхронных моторов или по этой— для синхронных моделей.

Но если есть не устраняемые повреждения корпуса, фазного ротора и т. п., тогда придется покупать новый взамен старому, а это не так то просто будет сделать, как может показаться на первый взгляд.

Из этой статьи Вы узнаете как правильно подобрать и заменить электродвигатель асинхронного типа, которые стоят в сборе с насосами, на компрессорах, станках, некоторых моделях стиральных машин и т. д.

Синхронные электромоторы стоят в бытовой технике и электроинструменте, поэтому найти и заменить Вам поможет сервисный центр производителя. А на распространенные модели, например электроинструмента Makita и Bosch- запчасти Вы без труда найдете и на рынке.

Подбор электродвигателя по параметрам на шильде

На каждом модели электродвигателя есть шильдик или металлическая пластина, на которой указывается модель мотора и все его основные технические характеристики.

Новые модели электродвигателей выпускаются с меньшими габаритами и размерами устройств соединения с приводом. Поэтому аналог старому электродвигателю подобраться не удастся. Придется мудрить при установке электродвигателя: либо установить переходную пластину для крепления болтами мотора к станине, либо необходимо будет расточить отверстие полумуфты под размер вала и шпоночный паз.

Параметры подбора электродвигателя:

  1. Серия электродвигателя, например АО, АИР, АМУ, АОД, и т. д. Это очень важный параметр, потому что каждая серия обладает своими индивидуальными характеристиками: режим работы и запуска, с повышенным скольжением или пусковым моментом, наличие переключения скоростей, электрического тормоза и т. п. Поэтому для безотказной и эффективной работы выбирайте двигатель из такой же серии или аналогичной по характеристикам.
  2. Варианты монтажа на лапы, большой или малый фланец, с одним или двумя концами вала и т. п.
  3. Выбор по мощности. Номинальная мощность электродвигателя- Pном в кВт указывается на шильдике, только не путайте ее с мощностью передаваемой на вал. Очень важно подбирать электродвигатель точно по той мощности, которая необходима, избегая ее занижения или преувеличения.
  4. Рабочее напряжение. Мотор может быть рассчитан только на работу от одного напряжения величиной 220 В или 380 В, или на двойное- по схеме звезда-треугольник 220/380 Вольт или 380/660 В.
  5. Частота вращения вала, которая может быть максимум 3000 оборотов в минуту, 1400, 900 и т. д. Очень важный параметр, потому что частота вращения вала электродвигателя должна точно соответствовать необходимой величине для приводимых им устройств.
  6. Степень защиты от внешних воздействий, указывающая на защищенность электромотора от пыли, струй воды и т. п. Например, с IP54 можно использовать электродвигатель во влажных помещениях и на улице под дождем, но нет защиты от струй воды.
  7. Варианты климатического исполнения— для Украины, Республики Беларусь и средней полосы России, как правило применяется УХЛ — холодный климат с рабочими температурами от +40 до -60 градусов С. Есть еще У — умеренный климат (+40… -45 гр. С) , Т — тропический климат (+50… -10 гр. С) и ОМ — морской климат (+45… -40 гр. С).
  8. Второстепенные параметры, есть модели 2ух, 3х, 4х скоростные, с повышенным скольжением или пусковым моментом и т. п. Как правило, необходимы для работы на производстве.

Я не выделял отдельно параметры КПД- коэффициент полезного действия и cos φ — коэффициент мощности. При выборе они не имеют значения, потому что у современных моделей эти характеристики будут все равно лучше.

Подбор электродвигателя по параметрам, если нет шильдика

При отсутствии таблички или шильды с техническими параметрами на электродвигателе, подобрать замену гораздо сложнее.
Сразу необходимо будет узнать рабочее напряжение, мощность и частоту (количество оборотов) вращения вала, а также необходимость для электродвигателя — в увеличенном пусковом моменте, повышенном скольжении, нескольких скоростях и т. п.

Далее необходимо измерить основные размеры:

  1. Диаметр вала и его высоту (размер от его центра до «пола»).
  2. Вылет вала или длину его выступающей части.
  3. Расстояния крепежных отверстий и размер от вала до центра первого отверстия на лапе.
  4. При наличии фланца. Необходимо измерить его диаметр и расстояния по центрам крепежных отверстий.

После того как снимете все размеры и узнаете технические характеристики электродвигателя- переходите к подбору по справочнику. Электронную версию Вы найдете здесь.

Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей

В данной статье осветим тему механических и электрических характеристик электродвигателей. На примере асинхронного двигателя рассмотрим такие параметры как мощность, работа, КПД, косинус фи, вращающий момент, угловая скорость, линейная скорость и частота. Все эти характеристики оказываются важными при проектировании оборудования, в котором электродвигатели служат в качестве приводных. Сегодня особенно широко распространены в промышленности именно асинхронные электродвигатели, поэтому на их характеристиках и остановимся. Для примера рассмотрим АИР80В2У3.

Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

На шильдике (на паспортной табличке) электродвигателя указывается всегда номинальная механическая мощность на валу данного двигателя. Это не та электрическая мощность, которую данный электродвигатель потребляет из сети.

Так, например, для двигателя АИР80В2У3, номинал в 2200 ватт соответствует именно механической мощности на валу. То есть в оптимальном рабочем режиме данный двигатель способен выполнять механическую работу 2200 джоулей каждую секунду. Обозначим эту мощность как P1 = 2200 Вт.

Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Чтобы определить номинальную активную электрическую мощность асинхронного электродвигателя, опираясь на данные с шильдика, необходимо принять в расчет КПД. Так, для данного электродвигателя КПД составляет 83%.

Что это значит? Это значит, что только часть активной мощности, подаваемой из сети на обмотки статора двигателя, и безвозвратно потребляемой двигателем, преобразуется в механическую мощность на валу. Активная мощность равна P = P1/КПД. Для нашего примера, по представленному шильдику видим, что P1 = 2200, КПД = 83%. Значит P = 2200/0,83 = 2650 Вт.

Номинальная полная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Полная электрическая мощность, подаваемая на статор электродвигателя от сети всегда больше механической мощности на валу и больше активной мощности, безвозвратно потребляемой электродвигателем.

Для нахождения полной мощности достаточно активную мощность разделить на косинус фи. Таким образом, полная мощность S = P/Cosφ. Для нашего примера P = 2650 Вт, Cosφ = 0,87. Следовательно полная мощность S = 2650/0,87 = 3046 ВА.

Номинальная реактивная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Часть полной мощности, подаваемой на обмотки статора асинхронного электродвигателя, возвращается в сеть. Это реактивная мощность Q.

Реактивная мощность связана с полной мощностью через sinφ, и связана с активной и с полной мощностью через квадратный корень. Для нашего примера:

Q = √( 3046 2 – 2650 2 ) = 1502 ВАР

Реактивная мощность Q измеряется в ВАР — в вольт-амперах реактивных.

Теперь давайте рассмотрим механические характеристики нашего асинхронного двигателя: номинальный рабочий момент на валу, угловую скорость, линейную скорость, частоту вращения ротора и ее связь с частотой питания электродвигателя.

Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя

На шильдике мы видим, что при питании переменным током частотой в 50 Гц, ротор двигателя совершает при номинальной нагрузке 2870 оборотов в минуту, обозначим эту частоту как n1.

Что это значит? Поскольку магнитное поле в обмотках статора создается переменным током частотой 50 Гц, то для двигателя с одной парой полюсов (коим является АИР80В2У3) частота «вращения» магнитного поля, синхронная частота n, оказывается равной 3000 оборотов в минуту, что тождественно 50 оборотам в секунду. Но поскольку двигатель асинхронный, то ротор вращается с отставанием на величину скольжения s.

Значение s можно определить, разделив разность синхронной и асинхронной частот на синхронную частоту, и выразив это значение в процентах:

s = ( ( n – n1 )/ n) *100%

Для нашего примера s = ( (3000 – 2870)/3000 ) *100% = 4,3%.

Угловая скорость асинхронного двигателя

Угловая скорость ω выражается в радианах в секунду. Для определения угловой скорости достаточно частоту вращения ротора n1 перевести в обороты в секунду (f), и умножить на 2 Пи, поскольку один полный оборот составляет 2 Пи или 2*3,14159 радиан. Для двигателя АИР80В2У3 асинхронная частота n1 составляет 2870 оборотов в минуту, что соответствует 2870/60 = 47,833 оборотам в секунду.

Умножая на 2 Пи, имеем: 47,833*2*3,14159 = 300,543 рад/с. Можно перевести в градусы, для этого вместо 2 Пи подставить 360 градусов, тогда для нашего примера получится 360*47,833 = 17220 градусов в секунду. Однако подобные расчеты обычно ведут именно в радианах в секунду. Поэтому угловая скорость ω = 2*Пи*f, где f = n1/60.

Линейная скорость асинхронного электродвигателя

Линейная скорость v относится к оборудованию, на котором асинхронный двигатель установлен в качестве привода. Так, если на вал двигателя установлен шкив или, скажем, наждачный диск, известного радиуса R, то линейная скорость точки на краю шкива или диска может быть найдена по формуле:

Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя

Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется номинальным вращающим моментом Мн. Вращающий момент М связан с механической мощностью P1 через угловую скорость следующим образом:

Вращающий момент или момент силы, действующей на определенном расстоянии от центра вращения, для двигателя сохраняется, причем с ростом радиуса уменьшается сила, а чем радиус меньше, тем больше сила, поскольку:

Так, чем больше радиус шкива, тем меньшая сила действует на его краю, а наибольшая сила действует непосредственно на валу электродвигателя.

Для приведенного в качестве примера двигателя АИР80В2У3 мощность P1 равна 2200 Вт, а частота n1 равна 2870 оборотов в минуту или f = 47,833 оборота в секунду. Следовательно угловая скорость составляет 2*Пи*f, то есть 300,543 рад/с, и номинальный вращающий момент Мн равен P1/(2*Пи*f). Мн = 2200/(2*3,14159*47,833) = 7,32 Н*м.

Таким образом, исходя из данных, указанных на шильдике асинхронного электродвигателя, можно найти все основные электрические и механические его параметры.

Надеемся, что данная статья помогла вам разобраться в том, как связаны между собой угловая скорость, частота, вращающий момент, активная, полезная и полная мощность, а также КПД электродвигателя.

Источники:

http://tehprivod.su/poleznaya-informatsiya/faq-po-elektrodvigatelyam.html

http://jelektro.ru/covety-elektrika/podbor-jelektrodvigatelja.html

http://electrik.info/main/school/1159-harakteristiki-asinhronnyh-elektrodvigateley.html

http://electrik.info/protection/1126-toki-u-avtomaticheskih-vyklyuchateley.html

Ссылка на основную публикацию