Mekaniska och elektriska egenskaper hos induktionsmotorer

Den här artikeln kommer att belysa ämnet för elektriska motorers mekaniska och elektriska egenskaper. Använd en asynkronmotor som exempel och tänk på sådana parametrar som effekt, arbete, verkningsgrad, kosinusfi, vridmoment, vinkelhastighet, linjär hastighet och frekvens. Alla dessa egenskaper är viktiga vid utformning av utrustning där elmotorer fungerar som drivmotorer. Speciellt asynkrona elektriska motorer är särskilt utbredda i branschen idag, så vi kommer att stanna vid deras egenskaper. Tänk till exempel på AIR80V2U3.

Klassad mekanisk effekt hos en induktionsmotor

Motorns typskylt (på typskylten) indikerar alltid den mekaniska kraften på motorens axel. Detta är inte den elektriska kraften som denna elmotor förbrukar från nätverket.

Så, till exempel, för en AIR80V2U3-motor, motsvarar ett värde på 2200 watt exakt den mekaniska kraften på axeln. Det vill säga, i optimalt driftläge kan denna motor utföra mekaniskt arbete på 2200 joule varje sekund. Vi anger denna kraft som P1 = 2200 W.

Nominell aktiv elektrisk effekt från en induktionsmotor

För att bestämma den nominella aktiva elektriska kraften hos en induktionsmotor, baserat på data från typskylten, är det nödvändigt att ta hänsyn till effektiviteten. Så för denna elmotor är verkningsgraden 83%.

Vad betyder detta? Detta innebär att endast en del av den aktiva kraften som tillförs från nätet till statorns lindningar av motorn, och som oåterkalleligt förbrukas av motorn, omvandlas till mekanisk kraft på axeln. Aktiv effekt är P = P1 / Effektivitet. För vårt exempel ser vi enligt den presenterade typskylten att P1 = 2200, effektivitet = 83%. Så P = 2200 / 0,83 = 2650 watt.

Nominell elektrisk effekt från en induktionsmotor

Den totala elkraften som matas till elmotorns stator från elnätet är alltid större än den mekaniska kraften på axeln och mer än den aktiva effekten som oåterkalleligen förbrukas av elmotorn.

För att hitta den fulla kraften räcker det att dela upp den aktiva kraften i kosinus phi. Således är den totala kraften S = P / Cosφ. För vårt exempel är P = 2650 W, Cosφ = 0,87. Därför är den totala effekten S = 2650 / 0,87 = 3046 VA.

Nominell reaktiv elektrisk effekt från en induktionsmotor

En del av den totala kraften som tillförs statorlindningarna i induktionsmotorn återförs till nätet. Det är det reaktiv effekt Q.

Q = √(S² - P²)

Reaktiv kraft är relaterad till synlig kraft genom sinφ och är relaterad till aktiv och synlig kraft genom kvadratrot. För vårt exempel:

Q = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

Reaktiv effekt Q mäts i VAR - i reaktiva volt-ampere.

Låt oss nu titta på de mekaniska egenskaperna hos vår induktionsmotor: nominellt manövreringsmoment på axeln, vinkelhastighet, linjär hastighet, rotorhastighet och dess förhållande till elmotorns frekvens.

Rotationshastighet för en induktionsmotor

På typskylten ser vi att det drivs av växelström 50 Hz, motorrotorn fungerar med en nominell belastning på 2870 varv / minut, vi anger denna frekvens som n1.

Vad betyder detta? Eftersom magnetfältet i statorlindningarna skapas av en växelström med en frekvens av 50 Hz, för en motor med ett par poler (som är AIR80V2U3), är frekvensen för "rotationen" av magnetfältet, den synkrona frekvensen n, lika med 3000 rpm, vilket är identiskt med 50 rpm. Men eftersom motorn är asynkron, roterar rotorn bakom med en glidmängd s.

Värdet på s kan bestämmas genom att dividera skillnaden mellan de synkrona och asynkrona frekvenserna med den synkrona frekvensen och uttrycka detta värde i procent:

s = ((n – n1)/n)*100%

För vårt exempel s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.

Asynkron motorvinkelhastighet

Vinkelhastigheten ω uttrycks i radianer per sekund. För att bestämma vinkelhastigheten räcker det att översätta rotorhastigheten n1 till varv per sekund (f) och multiplicera med 2 Pi, eftersom en full varv är 2 Pi eller 2 * 3,14159 radianer. För AIR80V2U3-motorn är den asynkrona frekvensen n 2870 rpm, vilket motsvarar 2870/60 = 47.833 rpm.

Genom att multiplicera med 2 Pi har vi: 47,833 * 2 * 3,14159 = 300,543 rad / s. Du kan översätta till grader, för detta istället för 2 Pi ersättare 360 ​​grader, då för vårt exempel får vi 360 * 47,833 = 17220 grader per sekund. Men sådana beräkningar utförs vanligtvis exakt i radianer per sekund. Därför är vinkelhastigheten ω = 2 * Pi * f, där f = n1 / 60.

Linjär hastighet för en induktionsmotor

Linjär hastighet v avser utrustning på vilken en induktionsmotor är monterad som en drivenhet. Så om en remskiva eller, till exempel, en emery-skiva med känd radie R är installerad på motoraxeln, kan den linjära hastigheten för punkten på kanten av remskivan eller skivan hittas med formeln:

v = cor

Märkt vridmoment för induktionsmotor

Varje induktionsmotor kännetecknas av ett nominellt vridmoment Mn. Momentet M är relaterat till den mekaniska effekten P1 genom vinkelhastigheten enligt följande:

P = ωM

Vridmomentet eller kraftmomentet som verkar på ett visst avstånd från rotationscentret bibehålls för motorn, och med ökande radie minskar kraften, och ju mindre radien är, desto större är kraften eftersom:

M = FR

Så ju större remskivans radie är, desto mindre kraft verkar på dess kant och den största kraften verkar direkt på elmotorns axel.

För AIR80V2U3-motorn som exempel är effekten P1 2200 W, och frekvensen n1 är 2870 rpm eller f = 47.833 rpm. Därför är vinkelhastigheten 2 * Pi * f, dvs. 300,543 rad / s, och det nominella vridmomentet Mn är P1 / (2 * Pi * f). Mn = 2200 / (2 * 3,14159 * 47,833) = 7,32 N * m.

Baserat på de uppgifter som anges på induktionsmotorns typskylt kan du alltså hitta alla de viktigaste elektriska och mekaniska parametrarna.

Vi hoppas att den här artikeln hjälpte dig att förstå hur vinkelhastighet, frekvens, vridmoment, aktiv, användbar och uppenbar effekt samt elmotorns effektivitet är relaterade.