Mechanische und elektrische Eigenschaften von Induktionsmotoren

Dieser Artikel wird das Thema der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Elektromotoren hervorheben. Berücksichtigen Sie am Beispiel eines Asynchronmotors Parameter wie Leistung, Arbeit, Wirkungsgrad, Kosinus-Phi, Drehmoment, Winkelgeschwindigkeit, Lineargeschwindigkeit und Frequenz. All diese Eigenschaften sind wichtig bei der Konstruktion von Geräten, bei denen Elektromotoren als Antriebsmotoren dienen. Besonders asynchrone Elektromotoren sind in der heutigen Industrie besonders verbreitet, daher werden wir uns mit ihren Eigenschaften befassen. Betrachten Sie beispielsweise den AIR80V2U3.

Nennleistung eines Induktionsmotors

Das Typenschild (auf dem Typenschild) des Motors gibt immer die mechanische Nennleistung auf der Welle des Motors an. Dies ist nicht die elektrische Energie, die dieser Elektromotor aus dem Netzwerk verbraucht.

So entspricht beispielsweise für einen AIR80V2U3-Motor eine Leistung von 2200 Watt genau der mechanischen Leistung auf der Welle. Das heißt, im optimalen Betriebsmodus kann dieser Motor mechanische Arbeiten mit 2200 Joule pro Sekunde ausführen. Wir bezeichnen diese Leistung als P1 = 2200 W.

Nennwirkleistung eines Induktionsmotors

Um die Nennwirkleistung eines Induktionsmotors anhand der Daten auf dem Typenschild zu bestimmen, muss der Wirkungsgrad berücksichtigt werden. Für diesen Elektromotor beträgt der Wirkungsgrad also 83%.

Was bedeutet das? Dies bedeutet, dass nur ein Teil der Wirkleistung, die vom Netzwerk an die Statorwicklungen des Motors geliefert und vom Motor unwiderruflich verbraucht wird, in mechanische Leistung auf der Welle umgewandelt wird. Die Wirkleistung beträgt P = P1 / Wirkungsgrad. In unserem Beispiel sehen wir gemäß dem dargestellten Typenschild, dass P1 = 2200, Wirkungsgrad = 83%. Also P = 2200 / 0,83 = 2650 Watt.

Nennscheinleistung eines Induktionsmotors

Die gesamte elektrische Leistung, die dem Stator des Elektromotors vom Netz zugeführt wird, ist immer größer als die mechanische Leistung auf der Welle und größer als die vom Elektromotor unwiderruflich verbrauchte Wirkleistung.

Um die volle Leistung zu finden, reicht es aus, die Wirkleistung in Cosinus-Phi zu unterteilen. Somit ist die Gesamtleistung S = P / Cosφ. In unserem Beispiel ist P = 2650 W, Cosφ = 0,87. Daher ist die Gesamtleistung S = 2650 / 0,87 = 3046 VA.

Nennblindleistung eines Induktionsmotors

Ein Teil der Gesamtleistung, die den Statorwicklungen des Induktionsmotors zugeführt wird, wird an das Netzwerk zurückgespeist. Das Blindleistung Q..

Q = √(S.² - P.²)

Die Blindleistung bezieht sich auf die Scheinleistung durch sinφ und auf die Wirk- und Scheinleistung durch die Quadratwurzel. Für unser Beispiel:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

Die Blindleistung Q wird in VAR gemessen - in Blindvoltampere.

Betrachten wir nun die mechanischen Eigenschaften unseres Induktionsmotors: Nennbetriebsdrehmoment auf der Welle, Winkelgeschwindigkeit, Lineardrehzahl, Rotordrehzahl und ihre Beziehung zur Frequenz des Elektromotors.

Rotordrehzahl eines Induktionsmotors

Auf dem Typenschild sehen wir das bei Wechselstromversorgung 50 HzWenn der Motorrotor bei einer Nennlast von 2870 Umdrehungen pro Minute arbeitet, bezeichnen wir diese Frequenz als n1.

Was bedeutet das? Da das Magnetfeld in den Statorwicklungen durch einen Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz erzeugt wird, beträgt bei einem Motor mit einem Polpaar (AIR80V2U3) die Frequenz der "Drehung" des Magnetfelds, der Synchronfrequenz n, 3000 U / min, was mit 50 U / min identisch ist. Da der Motor jedoch asynchron ist, dreht sich der Rotor um einen Schlupfbetrag s nach hinten.

Der Wert von s kann bestimmt werden, indem die Differenz zwischen der synchronen und der asynchronen Frequenz durch die synchrone Frequenz dividiert und dieser Wert als Prozentsatz ausgedrückt wird:

s = ((n – n1)/n)*100%

In unserem Beispiel ist s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.

Winkelgeschwindigkeit des Asynchronmotors

Die Winkelgeschwindigkeit ω wird im Bogenmaß pro Sekunde ausgedrückt. Um die Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen, reicht es aus, die Rotordrehzahl n1 in Umdrehungen pro Sekunde (f) umzurechnen und mit 2 Pi zu multiplizieren, da eine volle Umdrehung 2 Pi oder 2 * 3,14159 Radian beträgt. Für den AIR80V2U3-Motor beträgt die asynchrone Frequenz n1 2870 U / min, was 2870/60 = 47,833 U / min entspricht.

Multipliziert mit 2 Pi ergibt sich: 47,833 * 2 * 3,14159 = 300,543 rad / s. Sie können in Grad übersetzen, dafür anstelle von 2 Pi-Ersatz 360 Grad, dann erhalten wir für unser Beispiel 360 * 47,833 = 17220 Grad pro Sekunde. Solche Berechnungen werden jedoch üblicherweise genau im Bogenmaß pro Sekunde durchgeführt. Daher ist die Winkelgeschwindigkeit ω = 2 · Pi · f, wobei f = n1 / 60 ist.

Lineardrehzahl eines Induktionsmotors

Die Lineargeschwindigkeit v bezieht sich auf Geräte, an denen ein Induktionsmotor als Antrieb montiert ist. Wenn also eine Riemenscheibe oder beispielsweise eine Schmirgelscheibe mit bekanntem Radius R auf der Motorwelle installiert ist, kann die lineare Geschwindigkeit des Punktes am Rand der Riemenscheibe oder Scheibe durch die Formel ermittelt werden:

v = ωR

Nenndrehmoment des Induktionsmotors

Jeder Induktionsmotor ist durch ein Nenndrehmoment Mn gekennzeichnet. Das Drehmoment M hängt wie folgt mit der mechanischen Leistung P1 über die Winkelgeschwindigkeit zusammen:

P = ωM.

Das Drehmoment oder Moment der Kraft, das in einem bestimmten Abstand vom Drehpunkt wirkt, wird für den Motor beibehalten, und mit zunehmendem Radius nimmt die Kraft ab, und je kleiner der Radius ist, desto größer ist die Kraft, weil:

M = FR

Je größer der Radius der Riemenscheibe ist, desto weniger Kraft wirkt auf ihre Kante und die größte Kraft wirkt direkt auf die Welle des Elektromotors.

Für den AIR80V2U3-Motor als Beispiel beträgt die Leistung P1 2200 W und die Frequenz n1 2870 U / min oder f = 47,833 U / min. Daher beträgt die Winkelgeschwindigkeit 2 · Pi · f, d. H. 300,543 rad / s, und das Nenndrehmoment Mn beträgt P1 / (2 · Pi · f). Mn = 2200 / (2 · 3,14159 · 47,833) = 7,32 N · m.

Anhand der auf dem Typenschild des Induktionsmotors angegebenen Daten finden Sie somit alle wichtigen elektrischen und mechanischen Parameter.

Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen geholfen hat zu verstehen, wie Winkelgeschwindigkeit, Frequenz, Drehmoment, aktive, nützliche und scheinbare Leistung sowie der Wirkungsgrad des Elektromotors zusammenhängen.