מאפיינים מכניים וחשמליים של מנועי אינדוקציה

מאמר זה ידגיש את נושא המאפיינים המכניים והחשמליים של מנועים חשמליים. השתמש במנוע אסינכרוני כדוגמה, קח בחשבון פרמטרים כמו כוח, עבודה, יעילות, פיוס קוסמי, מומנט, מהירות זוויתית, מהירות ליניארית ותדר. כל המאפיינים הללו חשובים בעת תכנון ציוד בו מנועים חשמליים משמשים כמנועי הנעה. מנועים חשמליים אסינכרוניים במיוחד נפוצים במיוחד בתעשייה כיום, ולכן נתעכב על המאפיינים שלהם. לדוגמה, שקול את AIR80V2U3.

כוח מכני מדורג של מנוע אינדוקציה

לוחית השלט (על לוח השלט) של המנוע מציינת תמיד את ההספק המכני המדורג על ציר המנוע. זה לא הכוח החשמלי שמנוע חשמלי זה צורך מהרשת.

כך, למשל, למנוע AIR80V2U3, הדירוג של 2200 וואט מתאים בדיוק לכוח המכני על הפיר. כלומר במצב הפעלה אופטימלי, מנוע זה מסוגל לבצע עבודה מכנית של 2200 ג'ול בכל שנייה. אנו מציינים כוח זה כ- P1 = 2200 W.

כוח חשמלי פעיל מדורג של מנוע אינדוקציה

כדי לקבוע את הכוח החשמלי הפעיל המדורג של מנוע אינדוקציה, על סמך הנתונים מלוח השלט, יש לקחת בחשבון את היעילות. אז, עבור מנוע חשמלי זה, היעילות היא 83%.

מה המשמעות של זה? המשמעות היא שרק חלק מההספק הפעיל שמספק מהרשת לרצועות הסטטור של המנוע, וצרוך באופן בלתי הפיך על ידי המנוע, מומר לכוח מכני על הפיר. כוח פעיל הוא P = P1 / יעילות. לדוגמא שלנו, על פי לוחית השמש שהוצגה, אנו רואים כי P1 = 2200, יעילות = 83%. אז P = 2200 / 0.83 = 2650 וואט.

מדורג כוח חשמלי לכאורה של מנוע אינדוקציה

ההספק החשמלי הכולל המסופק לסטטור של המנוע החשמלי מהחשמל הוא תמיד גדול יותר מההספק המכני על הפיר ויותר מההספק הפעיל שנצרך באופן בלתי הפיך על ידי המנוע החשמלי.

כדי למצוא את העוצמה המלאה, זה מספיק כדי לחלק את הכוח הפעיל לפי קוסינוס. לפיכך, הכוח הכולל הוא S = P / Cosφ. לדוגמא שלנו, P = 2650 W, Cosφ = 0.87. לכן, הכוח הכולל S = 2650 / 0.87 = 3046 VA.

כוח חשמלי תגובתי מדורג של מנוע אינדוקציה

חלק מהכוח הכולל המסופק לסיבובי הסטטור של מנוע האינדוקציה מוחזר לרשת. זה כן כוח תגובתי ש.

ש = √(ס² - ע²)

כוח תגובתי קשור לכוח לכאורה דרך sinφ, וקשור לכוח פעיל וכביכול דרך שורש ריבועי. לדוגמא שלנו:

ש = √(3046² - 2650²) = 1502 VAR

הספק התגובה Q נמדד ב- VAR - ב אמפר וולט תגובתי.

כעת בואו נסתכל על המאפיינים המכניים של מנוע האינדוקציה שלנו: מומנט הפעלה נומינלי על הפיר, מהירות זוויתית, מהירות ליניארית, מהירות הרוטור והקשר שלו לתדר של המנוע החשמלי.

מהירות סיבוב של מנוע אינדוקציה

על לוחית השלט אנו רואים כי כאשר מופעל על ידי זרם חילופין 50 הרץ, רוטור המנוע מופיע בעומס נומינלי של 2870 סל"ד. אנו מציינים את התדר הזה כ- n1.

מה המשמעות של זה? מכיוון שהשדה המגנטי בהתפתלויות הסטטור נוצר על ידי זרם חילופי עם תדר של 50 הרץ, עבור מנוע עם זוג קטבים אחד (שהוא AIR80V2U3), תדירות ה"סיבוב "של השדה המגנטי, התדר הסינכרוני n, שווה ל 3000 סל"ד, זהה ל 50 סל"ד. אך מכיוון שהמנוע אסינכרוני, הרוטור מסתובב מאחור בכמות חלקה.

ניתן לקבוע את הערך של s על ידי חלוקת ההבדל בין התדרים הסינכרוניים לאסינכרוניים בתדר הסינכרוני, והבעת ערך זה באחוזים:

s = ((n – n1)/n)*100%

לדוגמא שלנו, s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.

מהירות זוויתית מוטורית אסינכרונית

המהירות הזוויתית ω מתבטאת ברדיאנים בשנייה. כדי לקבוע את מהירות הזווית, מספיק לתרגם את מהירות הרוטור n1 לסיבובים בשנייה (f), ולהכפיל ב 2 Pi, שכן מהפכה מלאה אחת היא 2 Pi או 2 * 3.14159 רדיאנים. עבור מנוע AIR80V2U3, התדר האסינכרוני n1 הוא 2870 סל"ד, התואם 2870/60 = 47.833 סל"ד.

הכפלת 2 Pi יש לנו: 47.833 * 2 * 3.14159 = 300.543 rad / s. אתה יכול לתרגם לתארים, בשביל זה במקום 2 Pi תחליף 360 מעלות, אז למשל שלנו נקבל 360 * 47.833 = 17220 מעלות לשנייה. עם זאת, חישובים כאלה מתבצעים בדרך כלל בדיוק ברדיאנים בשנייה. לכן, מהירות הזווית ω = 2 * Pi * f, כאשר f = n1 / 60.

מהירות לינארית של מנוע אינדוקציה

מהירות לינארית v מתייחסת לציוד שעליו מורכב מנוע אינדוקציה ככונן. כך שאם גלגלת או נניח דיסק דיסק ברדיוס ידוע R מותקן על ציר המנוע, אז ניתן למצוא את המהירות הלינארית של הנקודה בשולי הגלגלת או הדיסק על ידי הנוסחה:

v = ωR

מומנט מדורג של מנוע אינדוקציה

כל מנוע אינדוקציה מאופיין על ידי מומנט מומנט Mn. המומנט M קשור לכוח המכני P1 דרך מהירות הזווית כדלקמן:

P = ωמ

מומנט או רגע הכוח הפועלים במרחק מסוים ממרכז הסיבוב נשמר עבור המנוע, ועם הרדיוס ההולך וגובר, הכוח פוחת, וככל שהרדיוס קטן יותר, הכוח גדול יותר מכיוון:

M = FR

אז ככל שרדיוס הגלגלת גדול יותר, כך פחות כוח פועל בשוליו, והכוח הגדול ביותר פועל ישירות על ציר המנוע החשמלי.

למנוע AIR80V2U3 כדוגמה, P1 הספק הוא 2200 W, והתדר n1 הוא 2870 סל"ד או f = 47.833 סל"ד. לכן המהירות הזוויתית היא 2 * Pi * f, כלומר 300.543 רד / ש, והמומנט הנומינלי Mn הוא P1 / (2 * Pi * f). Mn = 2200 / (2 * 3.14159 * 47.833) = 7.32 N * m.

לפיכך, על סמך הנתונים המצוינים על לוחית השלט של מנוע האינדוקציה, תוכלו למצוא את כל הפרמטרים החשמליים והמכניים העיקריים.

אנו מקווים כי מאמר זה עזר לך להבין כיצד המהירות הזוויתית, התדר, המומנט, העוצמה הפעילה, השימושית והכאורה, כמו גם היעילות של המנוע החשמלי קשורים.

Comments

[#1 מייקל]

לא ידעתי לחשב את מלוא העוצמה של מנוע אינדוקציה, עכשיו אני יודע.

[#2]

תודה על המאמר. כמובן שרבים מהם מוכרים לחשמלאים, אבל זה אף פעם לא כואב לרענן את היסודות בזיכרון. יתר על כן, בעסק שלנו כל יום הוא חדשנות.

[#3]

מחבר המאמר צריך להיות זהיר יותר בעת ייעוד סמלים: בנוסחה P = wM, כתוב P1 = wM, ובנוסחה M = FR, M = fR

[#4 אלכסנדר]

תודה, תודה!
מאמר נהדר!