Трёхфазный асинхронный электромотор – расчёт нагрузки в момент работы

Трёхфазный асинхронный электромотор – расчёт нагрузки в момент работы

Трёхфазные асинхронные двигатели традиционно имеют в составе конструкции три отдельных обмотки – катушки индуктивности. Подключение обмоток выполняется схематично «звездой» / «треугольником». Однако конфигурация «звезды» видится более распространённым и предпочтительным вариантом. Конструкцию и размещение катушек трехфазный асинхронный электромотор имеет в таком исполнении, при котором три магнитных поля создают вращающий момент на роторе, заставляя последний вращаться.

Трёхфазный асинхронный электромотор – главные качества

Как таковой — трёхфазный асинхронный электромотор широко применим к различным промышленным устройствам, системам, механизмам. Двигателями с питанием на три фазы обеспечивается эффективная работа при участии самых различных нагрузок:

  • насосы,
  • компрессоры,
  • клапаны,
  • конвейеры,
  • другие приводные устройства.

Трёхфазные асинхронные электромоторы относительно просты по конструкции, эффективны в действии, малые по размерам, не такие дорогостоящие, как однофазные двигатели, наделённые сопоставимыми характеристиками. К тому же трёхфазным асинхронным электромоторам присуще ещё одно ярко выраженное свойство – долговечность.

Как рассчитать факторы мощности трёхфазного электромотора?

Чтобы иметь возможность рассчитать фактор мощности асинхронного электродвигателя на три фазы, можно воспользоваться первой классический формулой:

Hм = √3 * Iл * Vл * Eэф * Pм / 746;

где значения формулы: – параметр мощности, л.с.; – линейное напряжение, В; – линейный ток, А; Eэф – эффективность электромотора; – коэффициент мощности.

Следовательно, если исходить из первой формулы, линейный ток на фазу (Fлт полной нагрузки) для трёхфазного асинхронного электромотора, работающего на максимальной мощности, допустимо рассчитать второй формулой:

Fлт = Iл = Hм * 746 / √3 * Vл * Eэф * Pм;

Аналогичным образом, при условии известного параметра мощности трёхфазного асинхронного электромотора, линейный ток на фазу (Fлт) рассчитывается применением третьей формулы:

Fлт = Iл = KW * 1000 / √3 * Vл * Eэф * Pм;

Когда же известно номинальное значение мощности трёхфазного асинхронного электродвигателя (KVA), параметр Fлт доступно рассчитать, применяя четвёртую формулу:

Fлт = Iл = KVA * 1000 / √3 * Vл;

Наконец, если стоит задача выполнить расчёт параметра тока заторможенного ротора трёхфазного асинхронного электромотора (ARз), расчёт проводится при помощи пятой формулы:

ARз = 577 * Hм * KVA / Hм / Vр;

где: KVA / Hм — это скольжение ротора асинхронного электромотора на три фазы, рассчитанное как % снижения частоты вращения от синхронной частоты вращения, до фактической частоты вращения (таблица ниже); – это номинальное рабочее напряжение трёхфазного асинхронного электродвигателя.

Таблица: Коды значений параметров скольжения ротора трёхфазного асинхронного электродвигателя

Кодировка  для электромотора Значение KVA / Hм
A 0 – 3.14
B 3.15 – 3.54
C 3.55 – 3.99
D 4.0 – 4.49
E 4.5 – 4.99
F 5.0 – 5.59
G 5.6 – 6.29
H 6.3 – 7.09
I 7.1 – 7.99
K 8.0 – 8.99
L 9.0 – 9.99
M 10.0 – 11.19
N 11.2 – 12.49
P 12.5 – 13.99
R 14.0 – 15.99
S 16.0 – 17.99
T 18.0 – 19.99
U 20.0 – 22.39
V 22.4 -> и выше

При условиях, когда фактическое рабочее линейное напряжение отличается, тогда параметр заторможенного ротора трёхфазного асинхронного электромотора изменяется прямо пропорционально изменению сетевого напряжения (ARз * (Vл / Vр)).

Понятие важных моментов параметра линейного тока

Очевидно: фактическая мощность асинхронного электродвигателя на три фазы зависит от линейного напряжения (Vл), приложенного на клеммы электромотора.

Трёхфазный асинхронный электромотор в режиме высокой нагрузки
Пример эксплуатации на практике трёхфазного асинхронного электромотора с подключенной высокой нагрузкой, предварительно рассчитанной при помощи рассматриваемых математических формул

Кроме того, линейный ток (Iл), потребляемый электродвигателем, также зависит от параметра Vл и от фактической механической нагрузки, приложенной к валу ротора. Важно понимать следующие моменты, касающиеся параметра Iл:

  1. Момент пуска двигателя сопровождается максимальным токовым значением, поскольку мотором преодолевается механическая инерция, вызванная в основном механической нагрузкой. Это значение также известно как токовая составляющая заторможенного ротора (Aзр).
  2. Рост частоты вращения ротора уменьшает значение Iл до границы установления рабочего значения, соответствующего мощности Hм, передаваемой нагрузке. Наивысшее значение Iл соответствует номинальному току электродвигателя (параметру полной нагрузки).

Таким образом, с полной уверенностью можно утверждать, что токовое значение, протекающее через нагрузку трёхфазного асинхронного электродвигателя, является суммой значений токов перехода и устойчивого состояния:

Iл = Iп + Iус;

где:  — фазный ток, текущий по нагрузке, через переключатель или реле; Iп – переходной ток, который пренебрежимо мал для резистивных нагрузок, поэтому Iл фактически равен Iус.

Однако для нагрузок электродвигателя переходное значение Iп логично считать эквивалентом параметра заторможенного ротора, а значение Iус логично считать эквивалентом полной токовой нагрузки.

Значения тока заторможенного ротора в 5-7 раз превышают токи полной нагрузки в течение короткого временного промежутка (нескольких секунд). Точное завышение зависит от типа электродвигателя и конкретного применения.

Пример расчета линейного тока трёхфазного электромотора

Предположим, стоит задача рассчитать линейные токи фаз при полной нагрузке и заторможенном роторе для трёхфазного асинхронного электромотора мощностью 5 л.с.

Подаваемое на электродвигатель напряжение равно 440 вольтам переменного тока. Параметр КПД равен 85% при коэффициенте мощности — 0,7 с кодом скольжения ротора — «E». Электрический мотор работает при температуре окружающей среды — 40°C.

Для расчётов на первом этапе применяется вторая формула из тех, что рассматривались выше:

Fлт = Iл = Hм * 746 / √3 * Vл * Eэф * Pм;

Fлт = 5 * 746 / 1.73 * 440 * 0.85 * 0.7 = 8.2А (на фазу);

Для определения номинальных характеристик заблокированного ротора в диапазоне от малых до высоких значений, расчет выполняется по пятой формуле:

ARз = 577 * Hм * KVA / Hм / Vр;

ARз = 577 * 5 * 4.5 (нижний предел) / 440 = 29.5А/с;

То есть параметры заблокированного ротора для данного случая расчёта мощности трёхфазного электромотора находятся в диапазоне значений 29.5 — 32.8А/с на каждую фазу.


При помощи информации: Crydom