Jak zmierzyć prędkość obrotową wału. Jak zmierzyć prędkość silnika indukcyjnego?

Częstotliwość obrotu wału (prędkość) silnika indukcyjnego (AM) jest bezpośrednio związana z liczbą biegunów uzwojenia. Liczba biegunów jest podana w szeregu nie tylko krajowych silników elektrycznych, ale dość często również w silnikach importowanych. Na przykład AIR112M6 lub W22 160M2P liczba biegunów odpowiednio sześć lub dwa. Jest to również typowe dla silników dźwigów MTN112-6 - sześciobiegunowych, MTN225M8 - ośmiobiegunowych.
Stosunek biegunów do obrotów wału silnika jest bardzo prosty. Każda liczba biegunów odpowiada określonej częstotliwości obrotu wału im. Jeżeli oznaczenie silnika asynchronicznego ma dwa bieguny (2P), to jego nominalna prędkość wału wynosi trzy tysiące obrotów na minutę (3000 obr./min). Jeśli silnik ma cztery bieguny (4P), to nominalna prędkość obrotowa wału wyjściowego wynosi półtora tysiąca obrotów na minutę (1500 obr./min). Jeśli silnik asynchroniczny ma sześć biegunów (6P), to prędkość wału wynosi tysiąc obrotów na minutę (1000 obr./min). Jeśli silnik ma osiem biegunów (8P), to prędkość obrotowa wału wynosi siedemset pięćdziesiąt obrotów na minutę (750 obr./min). Dwunastobiegunowy silnik (12P) ma prędkość wału pięćset obrotów na minutę (500 obr./min).
Ponadto, nawet w wielobiegowych silnikach indukcyjnych, liczba biegunów jest również w marce i również koreluje z prędkością wału. Ogólnie silniki elektryczne mogą mieć jedną, dwie, trzy lub cztery prędkości wału.
Silniki dwubiegowe mogą mieć następujące przełożenia liczby biegunów i prędkości wału:
- cztery i dwa bieguny (4/2) odpowiadają nominalnej prędkości wału półtora tysiąca obrotów na minutę (1500/3000);
- sześć i cztery bieguny (6/4) odpowiadają prędkości obrotowej wału na tysiąc i półtora tysiąca obrotów na minutę (1000/1500);
- dwanaście i sześć biegunów (12/6) - prędkości obrotowe wału przy pięciuset tysiącach obrotów na minutę (500/1000);
- osiem i cztery bieguny (8/4) - częstotliwość znamionowa siedemset pięćdziesiąt do półtora tysiąca obrotów na minutę (750/1500);
- osiem i sześć biegunów (8/6) - nominalnie dają siedemset pięćdziesiąt i tysiąc obrotów na minutę (750/1000).
Silniki trzybiegowe mają następujące przełożenia liczby biegunów i prędkości wału:
- sześć, cztery i dwa bieguny (6/4/2) odpowiadają tysiącowi, półtora i trzem tysiącom obrotów na minutę (1000/1500/3000);
- osiem, cztery i dwa bieguny (8/4/2) dają siedemset pięćdziesiąt, półtora tysiąca i trzy tysiące obrotów na minutę (750/1500/3000);
- osiem, sześć i cztery bieguny (8/6/4) odpowiadają siedmiuset pięćdziesięciu tysiącom i półtora tysiąca obrotów na minutę na wale wyjściowym (750/1000/1500).
Silniki czterobiegowe mają dwanaście na osiem na sześć i cztery bieguny (12/8/6/4), to znaczy prędkości obrotowe wału wynoszą pięćset siedemset pięćdziesiąt, tysiąc i półtora tysiąca obrotów na minutę ( 500/750/1000/1500).
Znając związek prędkości wału z liczbą biegunów, nawet według marki, określenie prędkości wału wyjściowego silnika elektrycznego wcale nie jest trudne.
Ponadto w przypadku importowanych silników elektrycznych bieguny są oznaczone w ten sam sposób, oznaczenie rpm = rpm.
Zobacz też.

Istniała potrzeba ustalenia mocy lub prędkości obrotowej wału i innych parametrów silnika elektrycznego, ale po dokładnym zbadaniu na jego korpusie nie było tabliczki (szyldika) z jej nazwą i parametrami technicznymi. Będziesz musiał sam to ustalić, ponieważ istnieje kilka sposobów i rozważymy je poniżej.

Moc silnika elektrycznego to szybkość konwersji energii elektrycznej, zwykle określa się ją w watach.

Aby zrozumieć, jak to działa, potrzebujemy 2 wielkości: prądu i napięcia. Siła prądu to liczba prądu, który przepływa przez przekrój przez określony czas, zwykle określa się go w amperach. Napięcie - wartość równa pracy przesuwania ładunku między 2 punktami obwodu, zwykle określa się ją w woltach.

Do obliczenia mocy stosuje się wzór N = A / t, gdzie:

N - moc;

A co z pracą;

Często silnik elektryczny pochodzi z fabryki o określonych parametrach technicznych. Ale deklarowana moc nie zawsze odpowiada rzeczywistej i najprawdopodobniej może oznaczać tylko maksymalną moc przepływu elektrycznego.

Jeśli więc na przykład elektronarzędzie wskazuje moc 500 watów, wcale nie oznacza to, że narzędzie budzi się, aby zużyć dokładnie 500 watów.

Silniki elektryczne wytwarzają standardową moc dyskretną, typy linii 1,5, 2,2, 4 kW.

Doświadczony elektryk może z łatwością odróżnić od 1,5 do 2,2 kW po prostu patrząc na jego wymiary. Ponadto będzie mógł określić liczbę obrotów silnika na podstawie wielkości stojana, liczby par biegunów oraz średnicy wału.

Owijarka będzie jeszcze bardziej doświadczona w tej kwestii, specjalista, który przewija silniki elektryczne ze 100% pewnością określi parametry techniczne Twojego silnika elektrycznego.

Jeśli tabliczka znamionowa silnika zostanie zgubiona w celu obliczenia mocy silnika, należy zmierzyć prąd na uzwojeniach wirnika i użyć standardowego wzoru, aby obliczyć pobór mocy silnika elektrycznego.

Główne sposoby określania mocy silnika

Wyznaczanie mocy prądem... Aby to zrobić, podłączamy silnik do sieci i kontrolujemy napięcie. Następnie, jeden po drugim, w obwodzie każdego z uzwojeń stojana włączamy amperomierz i mierzymy pobierany prąd. Po znalezieniu sumy zużytych prądów wynikową liczbę należy pomnożyć przez stałe napięcie, w wyniku czego otrzymujemy liczbę określającą moc silnika elektrycznego w watach.

Określ moc według rozmiaru... Należy zmierzyć średnicę rdzenia (od wewnątrz) i jego długość.

Mnożymy synchroniczną częstotliwość obrotu wału przez średnicę rdzenia (w centymetrach), otrzymaną liczbę mnożymy przez 3,14, a następnie dzielimy przez częstotliwość sieci pomnożoną przez 120. Otrzymana wartość mocy budzi się w kilowaty.

Dozowanie według licznika... Metoda jest uważana za najprostszą. Aby to zrobić, dla czystości eksperymentu wyłączamy wszystkie obciążenia w domu. Następnie musisz włączyć silnik na określony czas (na przykład 10 minut).Szczotka się budzi, widać różnicę w kilowatach, na niej można łatwo obliczyć, ile kilowatów zużywa silnik. Najwygodniejszym sposobem jest użycie przenośnego licznika elektrycznego, który pokazuje zużycie w kilowatach (watach) w czasie rzeczywistym.

Aby określić rzeczywisty wskaźnik mocy wytwarzanej przez silnik, konieczne jest wyznaczenie prędkości obrotowej brutto, mierzonej liczbą obrotów na sekundę, siły pociągowej silnika.

Prędkość mnoży się kolejno przez 6,28, siłę i promień wału, które można obliczyć za pomocą suwmiarki z noniuszem. Znaleziona wartość mocy jest wyrażona w watach.

Określ roboczą liczbę obrotów silnika.

Moc określamy zgodnie z tabelami obliczeniowymi... Za pomocą suwmiarki z noniuszem mierzymy średnicę wałka, długość silnika (bez wystającego wałka) oraz odległość do osi, mierzymy zwis wałka i jego wystającą część, średnicę kołnierza, jeśli dowolna, a także odległość otworów montażowych.

Na podstawie tych danych, korzystając z tabeli przestawnej, możesz łatwo określić moc silnika i inne cechy.

1,1 kW

1,5 kw

Często konieczne jest zmniejszenie prędkości obrotowej silnika wykonującego określone zadania w mechanizmie. Zmniejszenie liczby obrotów silnika elektrycznego można osiągnąć za pomocą standardowych obwodów sterujących.

Silniki prądu przemiennego są często wykorzystywane w działalności człowieka, w maszynach do obróbki metali, transporcie, mechanizmach dźwigów i innych urządzeniach. Silniki przetwarzają prąd przemienny na obrót wału i zespołów. Stosowane są głównie silniki asynchroniczne prądu przemiennego.

Wirnik, podobnie jak stojan silnika, składa się ze zwojów drutu ułożonego w rdzeniu wykonanym ze specjalnej stali. Klasyfikacja silników elektrycznych wynika ze sposobu układania uzwojenia.

Do rdzenia wkłada się uzwojenie z prętów mosiężnych i miedzianych, na krawędziach zakładane są pierścienie. Taka cewka drutu nazywana jest wirnikiem klatkowym (KR). Silniki elektryczne małej mocy mają odlane ze sobą zarówno pręty, jak i tarcze. W przypadku silników elektrycznych o dużym momencie obrotowym części są odlewane osobno, a następnie spawane. Uzwojenie stojana można podłączyć na dwa sposoby: trójkąt, gwiazda.

Wirnik fazowy składa się z trójfazowego uzwojenia wirnika połączonego pierścieniami ślizgowymi i szczotkami z zasilaniem. Uzwojenie jest połączone w gwiazdę.

Obliczanie liczby obrotów silnika indukcyjnego

Typowym silnikiem w obrabiarkach i urządzeniach podnoszących jest silnik klatkowy, więc należy wziąć za przykład do obliczeń. Do uzwojenia stojana doprowadzone jest napięcie sieciowe. Uzwojenia są odsunięte od siebie o 120 stopni. Powstałe pole indukcji elektromagnetycznej wzbudza w uzwojeniu prąd elektryczny. Wirnik zaczyna pracować pod wpływem EMC.

Główną cechą silnika jest liczba obrotów na minutę. Obliczamy tę wartość:

n = 60 f/p, obr./min;

gdzie f to częstotliwość sieci, herc, p to liczba biegunów stojana (w parach).

Na obudowie silnika znajduje się tabliczka znamionowa. Jeśli go tam nie ma, możesz samodzielnie obliczyć liczbę obrotów wału urządzenia, korzystając z innych dostępnych danych. Obliczenie odbywa się na trzy sposoby.

1. Obliczenie liczby cewek, które porównuje się z normami dla różnych napięć, przedstawia tabela:

1. Obliczanie prędkości pracy o krok średnicy uzwojenia według wzoru:

2 p = Z 1 / y, gdzie 2p to liczba biegunów, Z 1 to liczba żłobków w stojanie, y to podziałka uzwojenia.

Z tabeli wybieramy odpowiednią prędkość obrotową silnika:

1. Liczbę biegunów obliczamy według parametrów rdzenia za pomocą wzoru:

2p = 0,35 Z 1 b/h lub 2 p = 0,5 D i/h,

gdzie 2p to liczba biegunów, Z 1 to liczba rowków, b to rozmiar zęba, cm, h to wysokość grzbietu, cm, D i to średnica wzdłuż zębów, patrz.

Zgodnie z wynikami obliczeń i indukcji następuje liczba zwojów uzwojenia, porównywana z wartościami silnika zgodnie z paszportem.

Jak zmienić prędkość obrotową silnika?

Możliwa jest zmiana prędkości obrotowej mechanizmu sprzętowego na różne sposoby, na przykład mechanicznych skrzyń biegów ze zmianą biegów, sprzęgieł i innych urządzeń. Ale nie zawsze jest to możliwe. W praktyce istnieje 7 sposobów korygowania prędkości napędów o zmiennej prędkości. Wszystkie metody są podzielone na dwa główne obszary.

1. Korekcja pola magnetycznego poprzez wpływ na częstotliwość prądu, zmniejszenie lub zwiększenie liczby par biegunów, korekta napięcia. Kierunek jest charakterystyczny dla silników z wirnikiem klatkowym (KR).
2. Poślizg jest korygowany napięciem zasilającym, dodając kolejny rezystor do obwodu wirnika, tworząc podwójne zasilanie za pomocą kaskady zaworów. Ten kierunek jest używany dla wirników z fazami.

• Tunery częstotliwości są dostępne z dwoma rodzajami sterowania: skalarnym, wektorowym. Przy sterowaniu skalarnym urządzenie pracuje przy określonych wartościach różnicy potencjałów wyjściowych i częstotliwości, pracują w prymitywnych urządzeniach gospodarstwa domowego, np. wentylatorach. W przypadku sterowania wektorowego prąd jest ustawiany dość dokładnie.
• Przy wyborze urządzenia decydującą rolę odgrywają parametry mocy. Wartość mocy rozszerza zakres użytkowania, upraszcza konserwację.
• Przy wyborze urządzenia brany jest pod uwagę przedział napięcia roboczego sieci, co zmniejsza ryzyko jego awarii z powodu gwałtownych spadków różnicy potencjałów. Jeśli napięcie jest zbyt wysokie, kondensatory sieciowe mogą eksplodować.
• Ważnym czynnikiem jest częstotliwość. O jego wartości decydują wymagania produkcyjne. Najmniejsza wartość wskazuje na możliwość wykorzystania prędkości w optymalnym trybie pracy. Aby uzyskać większy przedział częstotliwości, stosuje się przemienniki częstotliwości ze sterowaniem wektorowym. W rzeczywistości często stosuje się falowniki o zakresie częstotliwości od 10 do 10 Hz.
• Przetwornica częstotliwości, która ma wiele różnych wyjść i wejść, jest wygodna w użyciu, ale jej koszt jest wyższy, a konfiguracja jest trudniejsza. Złącza częstotliwości są trzech typów: analogowe, dyskretne, cyfrowe. Komunikacja poleceń wejściowych typu odwrotnego odbywa się poprzez złącza analogowe. Zaciski cyfrowe dostarczają dane wejściowe z czujników typu cyfrowego.
• Wybierając model przemiennika częstotliwości, musisz ocenić magistralę sterowania. Jego charakterystyka jest dopasowana do układu falownika, który określa ilość padów. Najlepszym wyborem jest przetwornica częstotliwości z zapasową ilością złącz do dalszej modernizacji urządzenia.
• Przy wyborze preferowane są częstotliwości, które mogą wytrzymać duże przeciążenia (15% wyższe niż moc silnika). Aby nie pomylić się przy zakupie przetwornicy częstotliwości, przeczytaj instrukcje. Zawiera główne parametry pracy sprzętu. Jeśli potrzebujesz urządzenia do maksymalnych obciążeń, musisz wybrać przetwornicę częstotliwości, która utrzymuje prąd w szczycie pracy wyższy niż 10% wartości nominalnej.

Jak podłączyć przetwornicę częstotliwości

Jeśli kabel do podłączenia ma napięcie 220 V z 1-szą fazą, stosowany jest schemat „delta”. Nie podłączać przetwornicy częstotliwości, jeśli prąd wyjściowy jest wyższy niż 50% wartości znamionowej.

Jeśli kabel zasilający jest trójfazowy 380 V, powstaje obwód „gwiazdowy”. Aby ułatwić podłączenie zasilania, styki i zaciski posiadają oznaczenia literowe.

• Styki R, S, T służą do łączenia zasilania w fazach.
• Zaciski U, V, W służą do podłączenia silnika. Aby odwrócić, wystarczy zmienić połączenie dwóch przewodów ze sobą.

Urządzenie musi posiadać blok z zaciskiem uziemiającym. Więcej informacji o tym, jak się połączyć.

Jak konserwować przetwornice częstotliwości?

Do długotrwałej pracy falownika wymagane jest monitorowanie jego stanu i przestrzeganie instrukcji:

1. Usuń kurz z elementów wewnętrznych. Do usuwania kurzu za pomocą sprężonego powietrza można użyć kompresora. Odkurzacz nie nadaje się do tych celów.
2. Okresowo monitoruj stan jednostek, wymieniaj je. Żywotność kondensatorów elektrolitycznych wynosi pięć lat, wkładki bezpiecznikowe dziesięć lat. Wentylatory chłodzące działają przez 3 lata do czasu wymiany. Pętle są używane od sześciu lat.
3. Niezbędne jest monitorowanie napięcia szyny DC i temperatury maszyn. W podwyższonych temperaturach pasta termoprzewodząca wysycha i niszczy kondensatory. Co 3 lata na zaciski zasilania nakładana jest warstwa pasty przewodzącej.
4. Warunki i tryb pracy muszą być ściśle przestrzegane. Temperatura otoczenia nie powinna przekraczać 40 stopni. Kurz i wilgoć mają negatywny wpływ na stan elementów roboczych urządzenia.

Zwrot z przetwornicy częstotliwości

Energia elektryczna stale drożeje, szefowie organizacji zmuszeni są oszczędzać na różne sposoby. W warunkach przemysłowych większość energii zużywają mechanizmy z silnikami elektrycznymi.

Producenci urządzeń do maszyn i zespołów elektrycznych oferują specjalne urządzenia i urządzenia do sterowania silnikami elektrycznymi. Takie urządzenia oszczędzają energię elektryczną. Nazywane są falownikami lub przetwornicami częstotliwości.

Koszty finansowe zakupu chastotnika nie zawsze uzasadniają oszczędności kosztów, ponieważ ich koszt jest porównywalny z kosztem. Nie zawsze jest możliwe szybkie wyposażenie napędu mechanizmu w falownik. Jakie trudności pojawiają się w tym przypadku? Przyjrzyjmy się sposobom uruchamiania silników asynchronicznych, aby zrozumieć zalety falowników.

Metody rozruchu silnika

Można zdefiniować 4 metody uruchamiania silników.

1. Podłączenie bezpośrednie, dla silników do 10 kW. Metoda jest nieskuteczna w przypadku przyspieszania, zwiększania momentu obrotowego, przeciążeń. Prądy są 7 razy wyższe niż nominalne.
2. Włączenie z możliwością wyboru schematów „trójkątnych” i „gwiazdowych”.
3. Integracja softstartu.
4. Zastosowanie falownika. Metoda jest szczególnie skuteczna w ochronie silnika, przyspieszenia, momentu obrotowego, oszczędności energii.

Uzasadnienie biznesowe dla efektu falownika

Czas zwrotu falownika jest obliczany na podstawie stosunku kosztów zakupu do oszczędności energii. Oszczędności wynoszą zwykle od 20 do 40% mocy znamionowej silnika.

Koszty są obniżane przez czynniki zwiększające wydajność przemienników częstotliwości:

1. Zmniejszone koszty utrzymania.
2. Zwiększony zasób silnika.

Oszczędności są obliczane:

gdzie E - oszczędzanie pieniędzy w rublach;

R pch - moc falownika;

H - godziny pracy dziennie;

D to liczba dni;

K jest współczynnikiem oczekiwanego procentu oszczędności;

T to taryfa energetyczna w rublach.

Czas zwrotu jest równy stosunkowi kosztu zakupu falownika do oszczędności w pieniądzu. Z obliczeń wynika, że ​​okres zwrotu wynosi od 3 miesięcy do 3 lat. To zależy od mocy silnika.

Podczas obsługi dowolnej maszyny nie można obejść się bez silnika elektrycznego. Wiele osób kupuje silnik elektryczny z własnej ręki bez żadnej dokumentacji. W takiej sytuacji pojawia się problem z określeniem prędkości silnika elektrycznego. Aby rozwiązać ten problem, możesz użyć kilku metod.

Wszystkie główne cechy silnika elektrycznego muszą być wskazane na metalowej plakietce umieszczonej na jego korpusie. Ale w praktyce albo brakuje tagu, albo informacja została skasowana podczas pracy.

Ponieważ prędkość liniowa jednostajnie zmienia kierunek, ruchu po okręgu nie można nazwać jednostajnym, jest on równomiernie przyspieszany.

Prędkość kątowa

Wybierz punkt na okręgu 1 ... Zbudujmy promień. W jednostce czasu punkt przesunie się do punktu 2 ... W tym przypadku promień opisuje kąt. Prędkość kątowa jest liczbowo równa kątowi obrotu promienia na jednostkę czasu.

Okres i częstotliwość

Okres rotacji T- to czas, w którym ciało wykonuje jeden obrót.

Prędkość obrotowa to liczba obrotów na sekundę.

Częstotliwość i okres są powiązane stosunkiem

Zależność prędkości kątowej

Prędkość liniowa

Każdy punkt na okręgu porusza się z określoną prędkością. Ta prędkość nazywa się liniową. Kierunek wektora prędkości liniowej zawsze pokrywa się ze styczną do okręgu. Na przykład iskry spod młynka poruszają się, powtarzając kierunek prędkości chwilowej.

Rozważmy punkt na kole, który wykonuje jeden obrót, czas spędzony to kropka T... Ścieżka, którą pokonuje punkt, to długość koła.

Przyspieszenie dośrodkowe

Podczas poruszania się po okręgu wektor przyspieszenia jest zawsze prostopadły do ​​wektora prędkości, skierowany do środka okręgu.

Korzystając z poprzednich wzorów, możemy wyprowadzić następujące relacje

Punkty leżące na jednej prostej wychodzącej ze środka okręgu (np. mogą to być punkty leżące na szprychach koła) będą miały tę samą prędkość kątową, okres i częstotliwość. Oznacza to, że będą się obracać w ten sam sposób, ale z różnymi prędkościami liniowymi. Im dalej punkt znajduje się od środka, tym szybciej będzie się poruszał.

Prawo dodawania prędkości obowiązuje również dla ruchu obrotowego. Jeżeli ruch ciała lub układu odniesienia nie jest jednorodny, to prawo stosuje się do prędkości chwilowych. Na przykład prędkość osoby idącej wzdłuż krawędzi obracającej się karuzeli jest równa sumie wektorowej liniowej prędkości obrotu krawędzi karuzeli i prędkości ruchu tej osoby.

Ziemia uczestniczy w dwóch głównych ruchach obrotowych: dobowym (wokół własnej osi) i orbitalnym (wokół Słońca). Okres obrotu Ziemi wokół Słońca wynosi 1 rok lub 365 dni. Ziemia obraca się wokół własnej osi z zachodu na wschód, okres tego obrotu wynosi 1 dzień lub 24 godziny. Szerokość geograficzna to kąt między płaszczyzną równikową a kierunkiem od środka Ziemi do punktu na jej powierzchni.

Zgodnie z drugim prawem Newtona, siła jest przyczyną każdego przyspieszenia. Jeśli poruszające się ciało doświadcza przyspieszenia dośrodkowego, to natura sił powodujących to przyspieszenie może być inna. Na przykład, jeśli ciało porusza się po okręgu na przywiązanej do niego linie, to działającą siłą jest siła sprężystości.

Jeżeli ciało leżące na dysku obraca się wraz z dyskiem wokół własnej osi, to taką siłą jest siła tarcia. Jeśli siła przestanie działać, ciało poruszy się w linii prostej.

Rozważ ruch punktu na okręgu od A do B. Prędkość liniowa jest równa v A oraz v B odpowiednio. Przyspieszenie - zmiana prędkości na jednostkę czasu. Znajdźmy różnicę w wektorach.