Иногда случается, что вам нужно узнать мощность какого-то электродвигателя, а на шильдике она стёрлась или вообще не указана, или нужно узнать ток, а на шильдике удалось найти только мощность. Но простой формулы P=UI здесь недостаточно.
Поэтому давайте поговорим о расчёте мощности трёхфазного асинхронного электродвигателя при разных известных вводных.
Общие сведения
Сначала посмотрим на табличку двигателя (она же шильдик или бирка).
Что мы здесь видим:
- Схемы подключения (треугольник и звезда).
- Номинальные напряжения при соединении треугольником и звездой.
- Номинальные токи при соединении треугольником и звездой.
- Мощность.
- Коэффициент полезного действия (КПД) также может обозначаться буквой η (греческая «эта»).
- CosФ – коэффициент мощности (отношение активной мощности к полной).
Теперь по поводу мощности обратимся к ГОСТ IEC 60034-1-2014, к пунктам 3.2, 3.3 и 5.5.3:
А в пункте 10.2 перечислены данные, которые должны быть указаны на табличках электродвигателей, в пункте перечисления k сказано: «номинальная(ые) мощность(и) или диапазон номинальной мощности.»
Из этого, думаю, понятно, что на табличках указывается именно механическая мощность.
Ещё нам нужно запомнить одну формулу:
Это формула активной мощности трёхфазного электродвигателя, где: U — номинальное напряжение (линейное), I — номинальный ток (линейный) cosФ — коэффициент мощности, η — коэффициент полезного действия.
Теперь давайте разбираться с формулой и расчётами!
Если известен ток, но неизвестна мощность
Представим, что на нашем шильдике от времени затёрлась и исчезла мощность, но вам зачем-то очень понадобилось её найти, тогда нужно посмотреть на номинальные напряжение и ток для соответствующей схемы соединения (пусть у нас будет звезда).
Тогда если мы умножим номинальное напряжение на номинальный ток и на корень из 3 мы получим полную мощность S:
Если получившийся результат умножим на cosФ, то получим активную мощность. cosФ мы можем посмотреть на шильдике или в справочниках, у нас он 0,87:
Теперь умножим активную мощность на КПД и получим механическую мощность:
Расчёты дали 22 010 Вт или 22 кВт, и это совпадает с тем, что изначально было указано на шильдике.
Если известна мощность, но нужно найти ток
Вторая ситуация, когда вам понадобилось узнать номинальный ток, но взглянув на шильдик, вы смогли прочитать только мощность, кпд и cosФ.
В таком случае из следующей формулы нужно выразить силу тока I:
Примечание — мощность часто указывают в киловаттах, нужно её перевести в ватты (умножить на 1000).
Мы получили номинальный ток для схемы соединения звездой в 43А, что сходится с тем, что было указано на шильдике изначально.
Если на двигателе нет таблички
На практике случается и такое, что есть электродвигатель, но его параметры неизвестны, поскольку на нём нет таблички или же она есть, но на ней нет никаких данных. Для этого можно измерить размеры вала или креплений двигателя, а далее воспользоваться каталогами двигателей конкретной серии. Например, для двигателей серии АИР есть такая таблица:
Нужно измерить диаметр вала и тогда можно определить мощности. Что нужно учесть?
- С одним и тем же диаметром вала производятся двигатели разной мощности.
- У двигателей с малым числом оборотов больше крутящий момент при той же мощности. Соответственно для привода в движения нагрузки не получится использовать один и тот же вал. Поэтому двигатель одной мощности может быть с разным диаметром вала, при этом чем меньше число оборотов, тем толще вал.
Следовательно, чтобы определить мощность таким способом нужно знать обороты, их вы можете либо просто замерить, запустив двигатель, либо разобрать двигатель и посмотреть обмотки и количество пазов на статоре.
Подведём итоги
Целью статьи было показать читателю, как найти мощность или ток электродвигателя, если неизвестен один из параметров, а также напомнить основную формулу для трёхфазных нагрузок из курса ТОЭ. При этом необязательно что вы узнаете его из таблички, например, ток можно измерить во время работы, но учитывайте, что потребляемый электродвигателем ток изменяется при изменении нагрузки. Поэтому ток двигателя на холостом ходу будет меньше, он может быть в диапазоне 20-80% от номинального, в зависимости от оборотов и мощности. Если двигатель перегружен, то ток будет выше номинального и расчёты тоже не дадут точных значений. Кроме этого был рассмотрен один более «практичный» способ.
Если у вас остались вопросы или хотели бы увидеть статью на какую-то интересующую вас тему, делитесь этим в обсуждениях.
Алексей Бартош специально для ЭТМ