Расчет мощности трехфазного тока

В статье для упрощения обозначений линейные величины напряжения, тока и мощности трехфазной системы будут даваться без индексов, т. е. U, I и P. Мощность трехфазного тока равна тройной мощности одной фазы. При соединении в звезду PY=3UфIф

cosфи=3UфIcosфи. При соединении в треугольник P=3UфIфcosфи=3UIфcosфи. На практике применяется формула, в которой ток и напряжение обозначают линейные величины и для соединения в звезду и в треугольник. В первое уравнение подставим Uф=U/3, а во второе …

В статье для упрощения обозначений линейные величины напряжения, тока и мощности трехфазной системы будут даваться без индексов, т. е. U, I и P.

Мощность трехфазного тока равна тройной мощности одной фазы.

При соединении в звезду PY=3UфIфcos=3UфIcos.

При соединении в треугольник P=3UфIфcos=3UIфcos.

На практике применяется формула, в которой ток и напряжение обозначают линейные величины и для соединения в звезду и в треугольник. В первое уравнение подставим Uф=U/3, а во второе Iф=I/3, получим общую формулу P=3UI cos.

Примеры

1. Какую мощность P1 берет из сети трехфазный асинхронный двигатель, показанный на рис. 1 и 2, при соединении в звезду и треугольник, если линейное напряжение U=380 В, а линейный ток I=20 А при cos=0,7?

Вольтметр и амперметр показывают линейные значения, действующие значения.

Рис. 1.

Рис. 2.

Мощность двигателя по общей формуле будет:

P1=3UI cos=3380200,7=9203 Вт=9,2 кВт.

Если подсчитать мощность через фазные значения тока и напряжения, то при соединении в звезду фазный ток равен Iф=I=20 А, а фазное напряжение Uф=U/3=380/3,

значит, мощность

P1=3UфIф cos=3U/3Icos=3380/3200,7;

P1=3380/1,73200,7=9225 Вт 9,2 кВт.

При соединении в треугольник фазное напряжение Uф=U, а фазный ток Iф=I/3=20/3; таким образом,

P1=3UфIф cos=3UI/3cos;

P1=338020/1,730,7=9225 Вт 9,2 кВт.

2. В четырехпроводную сеть трехфазного тока между линейными и нулевым проводами включены лампы, а к трем линейным проводам подключается двигатель Д, как показано на рис. 3.

Рис. 3.

На каждую фазу включены 100 ламп по 40 Вт каждая и 10 двигателей мощностью по 5 кВт. Какие активную и полную мощности должен отдавать генератор Г при sin=0,8? Каковы токи фазный, линейный и в нулевом проводе генератора при линейном напряжении U=380 В?

Общая мощность ламп Pл=310040 Вт =12000 Вт =12 кВт.

Лампы находятся под фазным напряжением Uф=U/3=380/1,73=220 В.

Общая мощность трехфазных двигателей Pд=105 кВт =50 кВт.

10.12.2016 Без рубрики

Расчет номинального тока электродвигателя | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Решил написать статью о расчете номинального тока для трехфазного электродвигателя.

Этот вопрос является актуальным и кажется на первый взгляд не таким и сложным, но почему-то в расчетах зачастую возникают ошибки.

В качестве примера для расчета я возьму трехфазный асинхронный двигатель АИР71А4 мощностью 0,55 (кВт).

Вот его внешний вид и бирка с техническими данными.

Если двигатель Вы планируете подключать в трехфазную сеть 380 (В), то значит его обмотки нужно соединить по схеме «звезда», т.е. на клеммнике необходимо соединить выводы V2, U2 и W2 между собой с помощью специальных перемычек.

При подключении этого двигателя в трехфазную сеть напряжением 220 (В) его обмотки необходимо соединить треугольником, т.е. установить три перемычки: U1-W2, V1-U2 и W1-V2.

Если же Вы решите подключить этот двигатель в однофазную сеть 220 (В), то его обмотки также должны быть соединены треугольником.

Для информации: почитайте подробную статью о схемах соединения обмоток в «звезду» и «треугольник».

Для правильного выбора автоматического выключателя (или предохранителей) и тепловых реле для защиты двигателя, а также для выбора контактора для его управления, в первую очередь нам нужно знать номинальный ток двигателя для конкретной схемы соединения обмоток.

Обычно, номинальные токи указаны прямо на бирке, поэтому можно смело ориентироваться на них. Но иногда циферки не видны или стерты, а известна только лишь мощность двигателя или другие его параметры.

Такое очень часто встречается, но еще чаще бирка вообще отсутствует или так затерта, что на ней абсолютно ничего не видно — приходится только догадываться, что там изображено.

Но это отдельный случай и что делать в таких ситуациях, я расскажу Вам в ближайшее время.

В данной же статье я хочу акцентировать Ваше внимание на формулу по расчету тока двигателя, потому что даже не все «специалисты» ее знают, хотя может и знают, но не хотят вспомнить основы электротехники.

Итак, приступим.

Внимание! Мощность на шильдике двигателя указывается не электрическая, а механическая, т.е. полезная механическая мощность на валу двигателя. Об этом отчетливо говорится в действующем ГОСТ Р 52776-2007, п.5.5.3:

Полезную механическую мощность обозначают, как Р2.

Чаще всего мощность двигателя указывают не в ваттах (Вт), а в киловаттах (кВт). Для тех кто забыл, читайте статью о том, как перевести ватты в киловатты и наоборот.

Еще реже, на бирке указывают мощность в лошадиных силах (л.с.), но такого я ни разу еще не встречал на своей практике. Для информации: 1 (л.с.) = 745,7 (Ватт).

Но нас интересует именно электрическая мощность, т.е. мощность, потребляемая двигателем из сети. Активная электрическая мощность обозначается, как Р1 и она всегда будет больше механической мощности Р2, т.к. в ней учтены все потери двигателя.

1. Механические потери (Рмех.)

К механическим потерям относятся трение в подшипниках и вентиляция. Их величина напрямую зависит от оборотов двигателя, т.е. чем выше скорость, тем больше механические потери.

У асинхронных трехфазных двигателей с фазным ротором еще учитываются потери между щетками и контактными кольцами. Более подробно об устройстве асинхронных двигателей Вы можете почитать здесь.

2. Магнитные потери (Рмагн.)

Магнитные потери возникают в «железе» магнитопровода. К ним относятся потери на гистерезис и вихревые токи при перемагничивании сердечника.

Величина магнитных потерь в статоре зависит от частоты перемагничивания его сердечника. Частота всегда постоянная и составляет 50 (Гц).

Магнитные потери в роторе зависят от частоты перемагничивания ротора. Эта частота составляет 2-4 (Гц) и напрямую зависит от величины скольжения двигателя. Но магнитные потери в роторе имеют малую величину, поэтому в расчетах чаще всего не учитываются.

3. Электрические потери в статорной обмотке (Рэ1)

Электрические потери в обмотке статора вызваны их нагревом от проходящих по ним токам. Чем больше ток, чем больше нагружен двигатель, тем больше электрические потери — все логично.

4. Электрические потери в роторе (Рэ2)

Электрические потери в роторе аналогичны потерям в статорной обмотке.

5. Прочие добавочные потери (Рдоб.)

К добавочным потерям можно отнести высшие гармоники магнитодвижущей силы, пульсацию магнитной индукции в зубцах и прочее. Эти потери очень трудно учесть, поэтому их принимают обычно, как 0,5% от потребляемой активной мощности Р1.

Все Вы знаете, что в двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую. Если объяснить чуть подробнее, то при подведенной к двигателю электрической активной мощности Р1, некоторая ее часть затрачивается на электрические потери в обмотке статора и магнитные потери в магнитопроводе. Затем остаточная электромагнитная мощность передается на ротор, где она расходуется на электрические потери в роторе и преобразуется в механическую мощность. Часть механической мощности уменьшается за счет механических и добавочных потерь. В итоге, оставшаяся механическая мощность — это и есть полезная мощность Р2 на валу двигателя.

Все эти потери и заложены в единственный параметр — коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, который обозначается символом «η» и определяется по формуле:

η = Р2/Р1

Кстати, КПД примерно равен 0,75-0,88 для двигателей мощностью до 10 (кВт) и 0,9-0,94 для двигателей свыше 10 (кВт).

Еще раз обратимся к данным, рассматриваемого в этой статье двигателя АИР71А4.

На его шильдике указаны следующие данные:

• тип двигателя АИР71А4
• заводской номер № ХХХХХ
• род тока — переменный
• количество фаз — трехфазный
• частота питающей сети 50 (Гц)
• схема соединения обмоток ∆/Y
• номинальное напряжение 220/380 (В)
• номинальный ток при треугольнике 2,7 (А) / при звезде 1,6 (А)
• номинальная полезная мощность на валу Р2 = 0,55 (кВт) = 550 (Вт)
• частота вращения 1360 (об/мин)
• КПД 75% (η = 0,75)
• коэффициент мощности cosφ = 0,71
• режим работы S1
• класс изоляции F
• класс защиты IP54
• название предприятия и страны изготовителя
• год выпуска 2007

Расчет номинального тока электродвигателя

В первую очередь необходимо найти электрическую активную потребляемую мощность Р1 из сети по формуле:

Р1 = Р2/η = 550/0,75 = 733,33 (Вт)

Величины мощностей подставляются в формулы в ваттах, а напряжение — в вольтах. КПД (η) и коэффициент мощности (cosφ) — являются безразмерными величинами.

Но этого не достаточно, потому что мы не учли коэффициент мощности (cosφ), а ведь двигатель — это активно-индуктивная нагрузка, поэтому для определения полной потребляемой мощности двигателя из сети воспользуемся формулой:

S = P1/cosφ = 733,33/0,71 = 1032,85 (ВА)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·380) = 1,57 (А)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·220) = 2,71 (А)

Как видите, получившиеся значения равны токам, указанным на бирке двигателя.

Для упрощения, выше приведенные формулы можно объединить в одну общую. В итоге получится:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η)

Поэтому, чтобы определить номинальный ток двигателя, необходимо в данную формулу подставлять механическую мощность Р2, взятую с бирки, с учетом КПД и коэффициента мощности (cosφ), которые указаны на той же бирке или в паспорте на электродвигатель.

Перепроверим формулу.

Ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·380·0,71·0,75) = 1,57 (А)

Ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·220·0,71·0,75) = 2,71 (А)

Надеюсь, что все понятно.

Примеры

Решил привести еще несколько примеров с разными типами двигателей и мощностями. Рассчитаем их номинальные токи и сравним с токами, указанными на их бирках.

1. Асинхронный двигатель 2АИ80А2ПА мощностью 1,5 (кВт)

Как видите, этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 380 (В), т.к. его обмотки собраны в звезду внутри двигателя, а в клеммник выведено всего три конца, поэтому:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 1500/(1,73·380·0,85·0,82) = 3,27 (А)

Полученный ток 3,27 (А) соответствует номинальному току 3,26 (А), указанному на бирке.

2. Асинхронный двигатель АОЛ2-32-4 мощностью 3 (кВт)

Данный двигатель можно подключать в трехфазную сеть напряжением, как на 380 (В) звездой, так и на 220 (В) треугольником, т.к. в клеммник у него выведено 6 концов:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·380·0,83·0,83) = 6,62 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·220·0,83·0,83) = 11,44 (А) — треугольник

Полученные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на бирке.

3. Асинхронный двигатель АИРС100А4 мощностью 4,25 (кВт)

Аналогично, предыдущему.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·380·0,78·0,82) = 10,1 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·220·0,78·0,82) = 17,45 (А) — треугольник

Расчетные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на шильдике двигателя.

4. Высоковольтный двигатель А4-450Х-6У3 мощностью 630 (кВт)

Этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 6 (кВ). Схема соединения его обмоток — звезда.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 630000/(1,73·6000·0,86·0,947) = 74,52 (А)

Расчетный ток 74,52 (А) соответствует номинальному току 74,5 (А), указанному на бирке.

Дополнение

Представленные выше формулы это конечно хорошо и по ним расчет получается более точным, но есть в простонародье более упрощенная и приблизительная формула для расчета номинального тока двигателя, которая наибольшее распространение получила среди домашних умельцев и мастеров.

Все просто. Берете мощность двигателя в киловаттах, указанную на бирке и умножаете ее на 2 — вот Вам и готовый результат. Только данное тождество уместно для двигателей 380 (В), собранных в звезду. Можете проверить и поумножать мощности приведенных выше двигателей. Но лично я же настаиваю Вам использовать более точные методы расчета.

P.S. А вот теперь, как мы уже определились с токами, можно приступать к выбору автоматического выключателя, предохранителей, тепловой защиты двигателя и контакторов для его управления. Об этом я расскажу Вам в следующих своих публикациях. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку сайта «Заметки электрика». До новых встреч.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

потребляемая мощность электродвигателя

Причем, как нетрудно заметить, ток, указанный при включении звездой на линейное напряжение 380В, меньше тока при включении треугольником на линейное напряжение, но уже не 380В, а 220В. Почему так? Потому что при таком включении в обоих случаях на обмотках двигателя будет расчетное фазное напряжение 220В, на которое и мотались обмотки электродвигателя. Т.е. как бы вы не включали двигатель, звездой ли на линейное напряжение 380В или треугольником на линейное напряжение 220В, в обоих вариантах на каждой из обмоток будет 220В. Однако, электрическая мощность электродвигателя при этом останется, что и требуется в таких случаях, неизменной — 16кВА. И проверить это легко. А вот линейные токи будут разными. И если при включении такого двигателя на 3-х фазное линейное напряжение 380В линейный ток во всех фазах будет равен току через обмотки и составит 24,3А, то при включении двигателя на 3-х фазное линейное напряжение 220В ток во всех фазах составит 43А, а вот через обмотки будет равен, как и при включении «звездой», 24,3А. Такая особенность возникает из-за того, что согласно закона Кирхгофа для узлов, мы получим, что токи через обмоткм равны: IAB=IA+IAC=24,3А, IBC=IB+IAB=24,3А, ICA=IC+IBC=24,3А. Все это продемонстрировано на рис.1 и рис.2.
Иногда на шильдике двигателя можно увидеть обозначение не 220/380 для включения треугольником и звездой соответственно, а 380/660. Это означает, что данный двигатель для его работы в номинальном режиме должен включаться либо «треугольником» на линейное напряжение 380В, либо «звездой» на линейное напряжение 660В. Пример такого шильдика приведен на рисунке. Рссмотрим его параметры. Полезная механическая мощность на валу 5,5кВт. КПД двигателя не приведен, поэтому найти активную электрическую его мощность по формуле Ра=Р/η, как по первому шильдику мы не можем. Однако, мы всегда можем воспользоваться формулой мощности 3-х фазной цепи с учетом cosφ. При включении «треугольником» на 380В имеем:. Откуда Ра=1,732*380*11,8*0,83=6,45кВт. Таким же образом можно было найти активную мощность первого двигателя по первому шильдику. Но вернемся к рассматриваемому двигателю. Если нас интересует его КПД, то мы можем воспользоваться уже выше рассмотренной формулой Ра=Р/η, откуда η=Р/Ра. Поэтому η=5,5/6,45=0,853. А это 85,3%. Для случая 660В имеем: Ра=1,732*660*6,8*0,83=6,45кВт. Т.е. как и говорилось выше, независимо от схемы включения в соответствии с заданными линейными напряжениями, номинальная электрическая мощность двигателя неизменна. Полную мощность данного электродвигателя можно вычислить либо как S=Pa/cosφ=6,45/0,853=7,56кВА, либо как для «треугольника», либо как . Небольшая разница в сотых из-за предыдущих округленных значений. Но, в общем-то, как видим, нет разницы каким образом вычислять.

Расчет тока электродвигателя

Новости / Расчет тока электродвигателя

Расчет тока электродвигателя

Расчет тока электродвигателя

Расчет номинального тока трехфазного асинхронного электродвигателя

Для корректного выбора системы электрификации подъемно – транспортного механизма будь то троллейный шинопровод или кабельный подвод, необходимо знать номинальный ток электрической установки.

Ниже приведена форма расчета трехфазного асинхронного электродвигателя переменного тока:

Iн=Pн/√3*Uн*cosφн*ηн или Pн/1,73*Uн*cosφн*ηн,

где Рн — номинальная мощность электродвигателя (Вт),

Uн — номинальное напряжение электродвигателя (В),

ηн — номинальный коэффициент полезного действия двигателя,

cos φн — номинальный коэффициент мощности двигателя.

Номинальные данные электродвигателя указываются на заводской шильде или в иной технической документации, прилагаемой к электродвигателю.

Для удобства приведем пример расчета:

Необходимо определить номинальный ток трехфазного асинхронного электродвигателя переменного тока,
если Рн = 25 кВт, номинальное напряжение Uн = 380 В, номинальный коэффициент
полезного действия ηн = 0,9, номинальный коэффициент мощности cos
φн = 0,8.

Номинальное напряжение трехфазной сети 380 В — соединение обмоток двигателя по схеме «звезда».
Номинальное напряжение трехфазной сети 220 В — соединение обмоток двигателя по схеме «треугольник».

Переводим номинальную мощность из кВт в Ватты:
Pн = 25 кВт = 1000*25 = 25000 Вт

Далее:
Iн = 25000/√3*380 * 0,8 * 0,9 = 25000/1,73*380*0,8*0,9 = 52,8 А.

Поделиться ссылкой:

• Рекомендуем
• Комментарии

IP65 степень герметичности оборудования

  IP-рейтинг (Ingress Protection Rating, входная защита) — система классификации степеней защиты оболочки электрооборудования от проникновения твёрдых предметов и воды в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96). К примеру, радиоуправление для крана F21-E1B имеет класс герметизации IP-65. Первая цифра означ…

МЕДЬ и МЕДНЫЙ ПРОКАТ

Марки меди и их химический состав  определен в ГОСТ 859-2001. Сокращенная информация о марках меди приведена ниже (указано минимальное содержание меди и предельное содержание только двух примесей – кислорода и фосфора): Марка Медь О2 P Способ получения, основные примеси М00к 99.98 0.01 - Медные катоды:продукт электролитического  рафинир…

Перевод крана на управление с пола

Перевод крана на управление с пола. При осуществлении перевода мостовых или козловых кранов, на дистанционное управление с пола могут быть применены кабельные пульты управления либо беспородные пульты управления грузоподъемными кранами. Полный перечень операций и систем контроля крановой кабины, должны соответствовать функционалу пульта, согласно РД 24.09…

Троллейный шинопровод HFP

Троллейный шинопровод HFP Описание — Контактно – защищенный троллейный шинопровод HFP H предназначен для внутренней и внешней установки. — Шинопроводы состоят из жесткого ПВХ корпуса и медных токопроводящих жил. Конструкция корпуса шинопровода и токосъемника исключают возможность перепутывания фаз. — Токосъемники выполнены в виде скользящей, холо…

Презентация завода Uting Telecontrol

Презентация завода Uting Telecontrol Видео презентация завода радиотехнических изделий Uting Telecontrol. Один из крупнейших производителей промышленного радиоуправления, пультов для кранов и прочих грузоподъемных механизмов. https://www.youtube.com/watch?v=hQiPE9z7E6Y…

Как повысить эффективность электродвигателя — Fluidbusiness

Большинство насосов приводятся в действие с помощью асинхронных электродвигателей, это означает, что  двигатели вносят вклад в общую эффективность насосной системы.

Данная статья посвящена исследованию ключевых аспектов эффективности электродвигателя, которые находятся под контролем пользователя. 2/3 всей вырабатываемой электроэнергии, потребляются электродвигателями, которые используются в различном оборудовании на промышленных площадках всего мира.

Электродвигатели развиваются на протяжении последних 150 лет. Не смотря на то, что существует большой выбор из различных конструкций двигателей (например синхронные, асинхронные или постоянного тока), наиболее используемым в промышленности на сегодняшний день является асинхронный электродвигатель переменного тока, т.к. является более надежным. Также асинхронный электродвигатель предпочтительнее при использовании частотного преобразователя. Достаточно высокая эффективность в сочетании с простотой изготовления, высокой надежностью и низкой ценой делает его самым широко-применяемым типом двигателя по всему миру.

Рисунок 1: Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

На рисунке 1 показана обычная компоновка асинхронного электродвигателя с тремя обмотками статора, которые расположены вокруг сердечника. Обмотка ротора состоит из медных или алюминиевых стержней, торцы которых накоротко замкнуты кольцами. Кольца изолированы от ротора. В подшипниковом узле, как правило, используются шарикоподшипники с консистентной смазкой, за исключением очень больших двигателей. Смазка масляным туманом может значительно увеличить срок службы подшипников. Во всех асинхронных электродвигателях используется трехфазный ток, за исключением самых маленьких промышленных процессов (ниже 2 л.с.). Для запуска фазных двигателей необходимы другие средства, такие как щетки или конденсаторный пуск (использование конденсатора во время пуска).

Проблема эффективности двигателя

При использовании электродвигателя в качестве привода насоса потери энергии и падение давления в результате неэффективности насоса обычно гораздо больше, чем потери энергии связанные с неэффективностью электродвигателя, но они не являются незначительными. Оптимизация эффективности электродвигателя насоса может обеспечить реальную экономию стоимости рабочего цикла на протяжении всего срока службы насоса/электродвигателя. Ключевыми факторами, которые влияют на эффективность асинхронного двигателя являются:

• относительная нагрузка двигателя (негабаритные двигатели находящиеся под нагрузкой)
• скорость вращения (число полюсов)
• размер двигателя (номинальная мощность)
• класс двигателя: обычный КПД в сравнении с энергоэффективностью в с равнении с высоким КПД

Эффективность электродвигателя при частичной загрузке

Как показано на рисунке 2, эффективность асинхронного электродвигателя изменяется вместе с  
относительной нагрузкой на электродвигатель по сравнению с номинальной характеристикой. Вплоть до  нагрузки в 50% эффективность большинства электродвигателей остается линейной и для некоторых электродвигателей достигает пика у отметки 75%. Электродвигатели могут работать при нагрузке меньше 50% только в течение короткого промежутка времени и не могут эксплуатироваться при нагрузках меньше 20% от номинальных. Таким образом, когда отрегулированные рабочие колеса или насосы возвращаются к своим кривым «напор-подача», необходимо оценить воздействие относительной нагрузки на электродвигатель.

Рисунок 2: Эффективность электродвигателя для 100-сильных моторов — Обычные кривые характеристик при нормальном диапазоне нагрузок электродвигателя

Скорость вращения

На рисунке 2 также показано влияние скорости вращения на максимально-достижимую эффективность. 4-х полюсный электродвигатель при номинальных 1800 об/мин выходит на самый высокий КДП, а 2-х полюсный при номинальных 3600 об/мин дает низкую эффективность. Таким образом, хотя насосы с номинальной частотой вращения 3600 об/мин могут быть более эффективными (и иметь низкую закупочную стоимость), чем насосы со скоростью вращения 1800 об/мин, электродвигатели последних могут быть более эффективными, плюс эти насосы, как правило, имеют более низкий NPSHR и энергию всасывания, не говоря уже о более длительном сроке службы. Также следует отметить, что номинальная мощность электродвигателя влияет на его эффективность, большие электродвигатели имеют большую эффективность, чем малые.

Скорость вращения асинхронного электродвигателя

Синхронная скорость вращения асинхронного электродвигателя рассчитывается по следующей формуле:
n = 120*f/p
где:
n = скорость вращения в об/мин
f = частота питающей сети (Гц)
p = количество полюсов (min = 2)

Для регулирования частоты вращения электродвигателя без использования внешних механических устройств необходимо регулировать напряжение и частоту подаваемого тока. Некоторые электродвигатели могут быть изготовлены с несколькими обмотками (количество полюсов) для достижения двух или более различных скоростей вращения.

Асинхронные электродвигатели вращаются со скоростью, которая меньше скорости вращения магнитного поля (на 1-3% при полной нагрузке). Разница между фактической и синхронной частотой вращения называется скольжением. Для новых более энергоэффективных электродвигателей скольжение имеет тенденцию уменьшаться в отличие от старых электродвигателей с обычным КПД. Это означает, что при заданной нагрузке энергоэффективные электродвигатели работают немного быстрее.

Рисунок 3. Эффективность при полной и частичной загрузке двигателя с низким и высоким КПД

Электродвигатели с высоким КПД

На рисунке 3 изображен пример возможного повышения эффективности, когда старый электродвигатель с обычной эффективностью заменяется новым, имеющим более высокий КПД. Как упоминалось ранее, электродвигатели с высоким КПД работают с меньшим скольжением, что дает некоторое увеличение скорости вращения, а следовательно напор насоса и производительность становятся несколько больше.

Однако, использование электродвигателей с высоким КПД в некоторых (с изменением подачи) процессах будет не оправданно, из-за большей скорости вращения (и напора насоса), до тех пор пока  существующие электродвигатели по-прежнему слабо загружены (работающие с низким КПД). Т.к. входная мощность на валу насоса пропорциональна скорости в кубе, простая замена старого электродвигателя новым с высоким КПД не обязательно приведет к снижению потребления энергии.

С другой стороны, если немного большая подача и напор для насоса — это хорошо, замена старого  
электродвигателя с обычным КПД на новый с высоким КПД может быть оправдана.

Коэффициент мощности электродвигателя

Другая проблема, которая входит в игру с характеристиками асинхронного электродвигателя (которая имеет косвенное влияние на энергопотребление) называется «Коэффициент Мощности«. Некоторые  
коммунальные предприятия обязывают клиентов платить дополнительные сборы за низкие значения  
коэффициентов мощности. Потери в сети происходят за счет того, что при меньшем коэффициенте  
мощности требуется большее количество тока, что приводит к серьезным потерям энергии. Как и КПД,  
коэффициент мощности электродвигателя также снижается с уменьшением нагрузки на него практически по линейному закону приблизительно до 50% нагрузки.

Определение коэффициента мощности:
Фазовый сдвиг (задержка) синусоидальной волны тока от синусоиды напряжения, который выбарабывает меньшее количество полезной мощности.
Сдвиг, вызванный необходимым током намагничивания двигателя
PF = Pi/KVA
Где:
KVA = VxIx(3)^0.5/1,000

Нижняя формула показывает, как коэффициент мощности влияет на входную мощность трехфазного  
электродвигателя (кВт). Обратите внимание, что чем ниже коэффициент мощности (больший сдвиг фазы ток-напряжение VA), тем меньше входная мощность при данном входном токе и напряжении.
Где:
Pi = VxIxPF(3)^0.5/1,000

Pi= трехфазный вход кВт
V= среднеквадратичное напряжение (среднее от 3 фаз)
I= среднеквадратичное значение силы тока в амперах (берется от 3 фаз)
PF= коэффициент мощности в виде дроби

Хотя коэффициент мощности не влияет напрямую на КПД электродвигателя, он оказывает влияние на потери  в сети, как это упоминалось выше. Однако, есть способы увеличения PF (коэффициента мощности), а именно:

• покупка электродвигателей с изначально высоким PF
• не покупайте слишком большие электродвигатели (коэффициент мощности падает вместе с уменьшением  
• нагрузки на электродвигатель)
• установка компенсирующих конденсаторов параллельно с обмотками электродвигателя
• увеличить полную загрузку коэффициента мощности до 95% (Max)
• преобразование в привод с частотным регулированием

Пусковые конденсаторы электродвигателей являются одним из наиболее поппулярных способов увеличения коэффициента мощности и имеют следующий список преимуществ:

• увеличение PF
• меньшение реактивного тока от электрооборудования через кабели и пускатели электродвигателейменьшее тепловыделение и потери мощности кВт
• По мере уменьшения нагрузки на электродвигатель растет возможность экономии, а PF  
• падает ниже 60%-70%. (возможная экономия 10%)
• Уменьшение сборов за коэффициент мощности
• Увеличение общей производительности системы
• Интеллектуальная система управления электродвигателем
• Частотно-регулируемый электропривод

Более высокое напряжение
Другим способом повышения КПД электродвигателя является повышение рабочего напряжения. Чем выше напряжение, тем ниже ток и, тем самым будут ниже потери в сети. Однако, высокое напряжение приведет к увеличению цены частотно-регулируемого привода и сделает работу более опасной.

Выводы
Таким образом, когда вы пытаетесь сократить энергопотребление насосных систем не забывайте о  
КДП электродвигателя и факторах, перечисленных выше, которые на него влияют.

Ток электрического двигателя, какой он должен быть и как определить силу тока электродвигателя, формулы.

Возможно Вам известно, что именно электрический ток, который протекает по обмоткам электрического двигателя заставляет его ротор вращаться вокруг своей оси! Именно по причине движения потока заряженных частиц (электронов) внутри медного проводника, порождающих электромагнитные силы, создается вращающий момент (из за отталкивания магнитных полей друг от друга). Следовательно, зная ток двигателя мы можем многое сказать о самом электродвигателе (его мощность, исправность, режим работы и т.д.).

Для начала предлагаю картинку с формулами, которые позволяют вычислить силу тока из основных характеристик электрического двигателя:

Немного пояснения к формулам. Первая формула определяет номинальный ток двигателя для постоянного тока, выражаемый в амперах. Вторая же формула вычисляет номинальную силу тока для переменного вида тока, также в амперах. Наиболее значимой характеристикой для электродвигателя (пожалуй и не только для него) является его электрическая мощность. Её величиной принято считать ваты, но поскольку мы оперируем относительно большими мощностями (в сравнении с небольшими потребителями, такими как зарядка телефона, светильник, телевизор и т.д.), то для удобства она уже выражается в киловаттах (кВт). Естественно в формуле указана номинальная мощность двигателя.

Не менее основной характеристикой, наравне с мощностью, является напряжение электродвигателя, которое подаётся на него в виде питания, и напрямую связанную с величиной тока двигателя. Выражается оно в вольтах (В). Стандартным напряжением считается 220 и 380 вольт. В однофазной сети используются электрические двигатели с напряжением питания 220 В. Ну, а в трёхфазной сети, естественно, двигатели ставят на напряжение 380 В. Хотя на трёхфазный двигатель можно подать и 220 вольт, применяя дополнительный конденсатор, для пуска.

Как и в любых других электрических устройствах и приборах у электродвигателя есть свои потери (зависящие от материала, качества сборки, конструкции и т.д.). Следовательно у каждого двигателя имеется свой коэффициент полезного действия. Он показывает, на сколько хорошо преобразуется электрическая энергия в электрическую (какой процент идет на полезное действие, а какой расходуется впустую). Естественно, этот КПД (коэффициент полезного действия, влияющий на ток двигателя) должен быть максимально возможным и стремится к 100%. В нашей формуле он перемножается на номинальное напряжение.

И последней характеристикой, значительно влияющей на ток двигателя, которая имеется в формуле (для переменного тока) является так называемый косинус фи. Что это такое? Вам должно быть известно, что переменный ток, протекая по катушке, имеет свойство сдвигаться не некоторый временной промежуток относительно напряжения. В свою очередь это не совсем благоприятное явление, которое отрицательно влияет на саму работу электродвигателя. Этот косинус фи в идеале должен быть равен единице. А в реальности он обычно немного меньше нее. Эта самая небольшая разница снижает общий КПД движка, увеличивая энергетические потери.

Таким образом мы с вами видим, что обычная формула нахождения тока двигателя через мощность и напряжение (ток равен электрическая мощность деленная на напряжение) приобретает более точный вид, путём введения в нее дополнительных факторов (характеристик), непосредственно влияющих на работу электродвигателя. Это коэффициент полезного действия и косинус фи (для переменного тока). Обычно все эти номинальные характеристики указываются на самом корпусе двигателя. И чтобы их узнать достаточно просто их прочитать. Но нередки случаи, когда эта самая маркировка стерлась. Тут то нам и пригодится формула.

Если нам особой точности в вычислении не нужно, то просто делим известную нам электрическую мощность на напряжение, получаем примерный номинальный ток двигателя. Если нам известно электрическое напряжение и сопротивление обмоток (которое можно измерить обычным тестером, мультиметром), то мы напряжение делим на сопротивление (выражается в омах). Ну и самым простым практическим способом узнать силу тока электродвигателя будет просто его измерить при работе движка амперметром, токовыми клещами. Учтите, для тех кто не знает, ток измеряется в разрыв цепи, то есть, мы измерительные щупы ставим как бы между самим разрывом провода, питающего двигатель.

P.S. С опытом Вы научитесь уже по размеру и внешнему виду самого движка определять его мощность, напряжение питания, ну и силу тока, которую он потребляет. Большинство электродвигателей стандартизированы, и сам внешний вид уже указывает на его основные характеристики. Ну, а для большей уверенности уже можно воспользоваться формулами или практическими измерениями.

Выбор электродвигателя и расчет его рабочих параметров

Правильность подбора электродвигателя, учитывающая специфику приводного механизма, условия работы и окружающей среды, определяет длительность безаварийной работы и надежность системы «двигатель – нагрузка».

Далее приведены рекомендации по выбору электродвигателя (последовательность, в которой они представлены, не является обязательной).

На первом этапе необходимо определиться с типом электрического двигателя. Ниже даны краткое описание, преимущества и недостатки, сферы предпочтительного применения основных типов двигателей.

Типы электрических двигателей

1. Двигатели постоянного тока

Основным преимуществом данных двигателей, которое определяло повсеместное их использование на этапе развития электрических приводов, является легкость плавного регулирования скорости в широких пределах. Поэтому с развитием полупроводниковой промышленности и появлением относительно недорогих преобразователей частоты процент их использования постоянно уменьшается. Там, где это возможно двигатели постоянного тока заменяются приводами на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Основные недостатки двигателя постоянного тока (невысокая надежность, сложность обслуживания и эксплуатации) обусловлены наличием коллекторного узла. Кроме того, для питания двигателя необходим источник постоянного тока или тиристорный преобразователь переменного напряжения в постоянное. При всех своих недостатках двигатели постоянного тока обладают высоким пусковым моментом и большой перегрузочной способностью. Что определило их использование в металлургической промышленности, станкостроении и на электротранспорте.

2. Синхронные двигатели

Основным преимуществом данных двигателей является то, что они могут работать с коэффициентом мощности cosφ=1, а в режиме перевозбуждения даже отдавать реактивную мощность в сеть, что благоприятно сказывается на характеристиках сети: увеличивается ее коэффициент мощности, уменьшаются потери и падение напряжения. Кроме того, синхронные двигатели устойчивы к колебаниям сети. Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению, при этом момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность их работы при аварийных понижениях напряжения. Больший воздушный зазор по сравнению с асинхронным двигателем и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше. Их особенностью также является постоянство скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу.

При всех достоинствах синхронного двигателя основными недостатками, ограничивающими их применение являются сложность конструкции, наличие возбудителя, высокая цена, сложность пуска. Поэтому синхронные двигатели преимущественно используются при мощностях свыше 100 кВт.

Основное применение – насосы, компрессоры, вентиляторы, двигатель-генераторные установки.

3. Асинхронные двигатели

По конструктивному принципу асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. При этом большинство используемых электродвигателей являются асинхронными с короткозамкнутым ротором. Столь широкое применение обусловлено простотой их конструкции, обслуживания и эксплуатации, высокой надежностью, относительно низкой стоимостью. Недостатками таких двигателей являются большой пусковой ток, относительно малый пусковой момент, чувствительность к изменениям параметров сети, а для плавного регулирования скорости необходим преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

Использование асинхронных двигателей с фазным ротором помогает снизить пусковой ток и существенно увеличить пусковой момент, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов. Однако, ввиду усложнения их конструкции, и как следствие, увеличения стоимости их применение ограничено. Основное применение – приводы механизмов с особо тяжелыми условиями пуска. Для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть использовано устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

В системах, где необходимо ступенчатое изменение скорости (например, лифты) используют многоскоростные асинхронные двигатели. В механизмах, требующих остановки за определенное время и фиксации вала при исчезновении напряжения питания, применяются асинхронные двигатели с электромагнитным тормозом (металлообрабатывающие станки, лебедки). Существуют также асинхронные двигатели с повышенным скольжением, которые предназначены для работы в повторно-кратковременных режимах, а также режимах с пульсирующей нагрузкой.

После того, как определен тип электродвигателя, полностью учитывающий специфику рабочего механизма и условия работы, необходимо определиться с рабочими параметрами двигателя: мощностью, номинальным и пусковым моментами, номинальными напряжением и током, режимом работы, коэффициентом мощности, классом энергоэффективности.

Мощность и моменты

В общем случае для квалифицированного подбора электродвигателя должна быть известна нагрузочная диаграмма механизма. Однако, в случае постоянной или слабо меняющейся нагрузки без регулирования скорости достаточно рассчитать требуемую мощность по теоретическим или эмпирическим формулам, зная рабочие параметры нагрузки. Ниже приведены формулы для расчета мощности двигателя P₂ [кВт] некоторых механизмов.

1. Вентилятор

где Q [м³/с] – производительность вентилятора,

Н [Па] – давление на выходе вентилятора,

η_вент, η_пер – КПД вентилятора и передаточного механизма соответственно,

k_з – коэффициент запаса.

2. Насос

где Q [м³/с] – производительность насоса,

g=9,8 м/с² – ускорение свободного падения,

H [м] – расчетная высота подъема,

ρ [кг/м³] – плотность перекачиваемой жидкости,

η_нас, η_пер – КПД насоса и передаточного механизма соответственно,

k_з – коэффициент запаса.

3. Поршневой компрессор

где Q [м³/с] – производительность компрессора,

А [Дж/м³] – работа изотермического и адиабатического сжатия атмосферного воздуха объемом 1 м³ давлением 1,1·10⁵ Па до требуемого давления,

η_компр, η_пер – КПД компрессора и передаточного механизма соответственно,

k_з – коэффициент запаса.

Кроме того, необходимо сопоставить пусковой момент двигателя (особенно в случае асинхронного с короткозамкнутым ротором) и рабочего механизма, так как некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление в момент трогания. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при замене трехфазного асинхронного двигателя на однофазный пусковой момент последнего почти в три раза меньше и механизм, успешно функционировавший ранее, может не тронуться с места.

Развиваемый электродвигателем момент M [Нм] и полезная мощность на валу Р₂ [кВт] связаны следующим соотношением

Полная мощность, потребляемая из сети:

для двигателей постоянного тока (она же активная)

для двигателей переменного тока

 

 

при этом потребляемые активная и реактивная мощности соответственно

В случае синхронного двигателя значение Q₁ может получиться отрицательным, это означает, что двигатель отдает реактивную мощность в сеть.

Важно отметить следующее. Не следует выбирать двигатель с большим запасом по мощности, так как это приведет к снижению его КПД, а в случае двигателя переменного тока также к снижению коэффициента мощности.

Напряжение и ток

При выборе напряжения электродвигателя необходимо учитывать возможности системы энергоснабжения предприятия. При этом нецелесообразно при больших мощностях выбирать двигатель с низким напряжением, так как это приведет к неоправданному удорожанию не только двигателя, но и питающих проводов и коммутационной аппаратуры вследствие увеличения расхода меди.

Если при трогании момент сопротивления нагрузки невелик и для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть применен способ пуска с переключением со «звезды» на «треугольник», необходимо предусмотреть вывод в клеммную коробку всех шести зажимов обмотки статора. В общем случае применение схемы соединения «звезда» является предпочтительным, так как в схеме «треугольник» имеется контур для протекания токов нулевой последовательности, которые приводят к нагреву обмотки и снижению КПД двигателя, в соединении «звезда» такой контур отсутствует.

Режим работы

Нагрузка электродвигателя в процессе работы может изменяться различным образом. ГОСТом предусмотрены восемь режимов работы.

1. Продолжительный S1 – режим работы при постоянной нагрузке в течение времени, за которое температура двигателя достигает установившегося значения. Мощность двигателя, работающего в данном режиме, рассчитывается исходя из потребляемой механизмом мощности. Формулы расчета мощности некоторых механизмов (насос, вентилятор, компрессор) приведены выше.
2. Кратковременный S2 – режим, при котором за время включения на постоянную нагрузку температура двигателя не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. В случае использования двигателя S1 для работы в режиме S2 необходимо проверить его только по перегрузочной способности, так как температура не успевает достичь допустимого значения.
3. Повторно-кратковременный S3 – режим с периодическим отключением двигателя, при котором за время включения температура не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения – температуры окружающей среды. Расчет мощности электродвигателя обычного исполнения для работы в режиме S3 производится по методам эквивалентных величин с учетом пауз и потерь в переходных режимах. Кроме того, двигатель необходимо проверить на допустимое число включений в час. В случае большого числа включений в час рекомендуется использовать двигатели с повышенным скольжением. Данные электродвигатели обладают повышенным сопротивлением обмотки ротора, а, следовательно, меньшими пусковыми и тормозными потерями.
4. Повторно-кратковременный с частыми пусками S4 и повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5. Данные режимы рассматриваются аналогично режиму S3.
5. Перемежающийся S6 – режим, при котором работа двигателя под нагрузкой, периодически заменяется работой на холостом ходу. Большинство двигателей, работающих в продолжительном режиме, имеют меняющийся график нагрузки.

При этом для обоснованного выбора двигателя с целью оптимального его использования рекомендуется применять методы эквивалентных величин.

Класс энергоэффективности

В настоящее время вопросам энергоэффективности уделяется огромное внимание. При этом под энергоэффективностью понимается рациональное использование энергетических ресурсов, с помощью которого достигается уменьшение потребления энергии при том же уровне мощности нагрузки. Основным показателем энергоэффективности двигателя является его коэффициент полезного действия

где Р₂ – полезная мощность на валу, Р₁ – потребляемая активная мощность из сети.

Стандартом IEC 60034-30 для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором были установлены три класса энергоэффективности: IE1, IE2, IE3.

 

Рис. 1. Классы энергоэффективности

Так, например, использование двигателя мощностью 55 кВт повышенного класса энергоэффективности позволяет сэкономить около 8000 кВт в год от одного двигателя.

Степень защиты IP, виды климатических условий и категорий размещения

ГОСТ Р МЭК 60034-5 – 2007 устанавливает классификацию степеней защиты, обеспечиваемых оболочками машин.

Обозначение степени защиты состоит из букв латинского алфавита IP и последующих двух цифр (например, IP55).

Большинство электродвигателей, выпускаемых в настоящее время, имеют степени защиты IP54 и IP55.

Категория размещения обозначается цифрой:

1 – на открытом воздухе;

2 – под навесом при отсутствии прямого солнечного воздействия и атмосферных осадков;

3 – в закрытых помещениях без искусственного регулирования климатических условий;

4 – в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.

Климатические условия:

У – умеренный климат;

УХЛ – умеренно холодный климат;

ХЛ – холодный климат;

Т – тропический климат.

Таким образом, при выборе электродвигателя необходимо учитывать условия окружающей среды (температура, влажность), а также необходимость защиты двигателя от воздействия инородных предметов и воды.

Например, использование электродвигателя с типом климатического исполнения и категорией размещения У3 на открытом воздухе является недопустимым.

Усилия, действующие на вал двигателя со стороны нагрузки

Наиболее нагруженными в двигателе являются подшипниковые узлы. Поэтому при выборе двигателя должны быть учтены радиальные и осевые усилия, действующие на рабочий конец вала двигателя со стороны нагрузки. Превышения допустимых значений сил приводит к ускоренному выходу из строя не только подшипников, но и всего двигателя (например, задевание ротора о статор).

Обычно допустимые значения сил для каждого подшипника приведены в каталогах. Рекомендуется в случае повышенных радиальных усилий (ременная передача) на рабочий конец вала установить роликовый подшипник, при этом предпочтительным является двигатель с чугунными подшипниковыми щитами.

Особенности конструкции двигателя при работе от преобразователя частоты

В настоящее время все большее распространение приобретает использование частотно-регулируемого привода (ЧРП), выполненного на основе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

При использовании частотно-регулируемого привода достигается:

1. экономия электроэнергии;

2. плавность пуска и снижение пусковых токов;

3. увеличение срока службы двигателя.

В общем случае стандартный электродвигатель нельзя использовать в составе частотно-регулируемого привода, так как при уменьшении скорости вращения снижается эффективность охлаждения. При регулировании скорости вверх от номинальной резко увеличивается нагрузка от собственного вентилятора. В обоих случаях уменьшается нагрузочная способность двигателя. Кроме того, в случае использования двигателя в системах точного регулирования необходим датчик положения ротора двигателя.

При работе электродвигателя от преобразователя частоты в контуре вал – фундаментная плита могут протекать токи. При этом возникает точечная эрозия на шариках и роликах, на беговых кольцах подшипников качения, а также на баббитовой поверхности подшипников скольжения. От электролиза смазка чернеет, подшипники греются. Для разрыва контура прохождения подшипниковых токов на неприводной конец вала устанавливается изолированный подшипник. При этом по условиям безопасности установка изолированных подшипников с двух сторон двигателя не допустима.

Величина подшипниковых токов становится опасной для безаварийной работы двигателя при напряжении между противоположными концами вала более 0,5 В. Поэтому установка изолированного подшипника обычно требуется для электродвигателей с высотой оси вращения более 280 мм.

 Примечание

Необходимо отметить, что в случае отклонения условий эксплуатации двигателя (например, температуры окружающей среды или высоты над уровнем моря), мощность нагрузки должна быть изменена. Кроме того, при снижении мощности нагрузки в определенные моменты времени для рационального использования двигателя может быть изменена схема соединения обмотки, а, следовательно, и фазное напряжение.

 

Популярные товары

Шины медные плетеные

Шины изолированные гибкие и твердые

Шинодержатели

Изоляторы

Индикаторы наличия напряжения

Расчет мощности трехфазного переменного тока

| Electrical Academia

В схеме распределения трехфазного переменного тока три однофазных источника переменного тока соединены между собой по схеме звезды или треугольника, чтобы сформировать трехпроводное питание в генераторе переменного тока, трансформаторе или электродвигателе, а иногда и в 4-х проводном. -проводка в генераторе или трансформаторе.

Если три однофазных источника переменного тока были синфазны друг с другом, и эти однофазные источники переменного тока имели равные номинальные мощности, общая мощность, доступная для подключенной нагрузки, была бы произведением трехфазного сетевого напряжения переменного тока. умноженный на 3-фазный линейный ток для любого из источников, умноженный на коэффициент 3, но это не так.

Чтобы использовать только три проводника цепи вместо шести, необходимых для подачи и возврата (по 2 каждого) из трех источников однофазного переменного тока, теперь три источника однофазного переменного тока производятся на электростанции, не совпадающей по фазе. друг с другом с коэффициентом 120 ⁰ :

При подключении по схеме звезды или треугольника общая мощность генератора переменного тока, двигателя или трансформатора (или другой трехфазной нагрузки переменного тока) является векторным сложением вместо прямое алгебраическое сложение.

Потому что ни один однофазный источник переменного тока не может выдать свое полное среднеквадратичное напряжение (среднеквадратичное или эффективное напряжение переменного тока — эквивалентно равному рабочему значению постоянного напряжения), когда вольтметр помещен на любые два из трех Для линейных (фазных) проводов полная мощность системы генерации, распределения или передачи электроэнергии трехфазного переменного тока увеличивается только в √3 (1,732) раз.

Опять же, предполагая равные номинальные мощности трех источников однофазного переменного тока, общая мощность, доступная для подключенной нагрузки трехфазного переменного тока, является произведением трехфазного сетевого напряжения переменного тока на трехфазный линейный ток, умноженного на модель √3 .По формуле:

Вольт-Ампер (ВА) = √3 × В _ЛИНИЯ × A _ЛИНИЯ

Или киловольт-ампер (кВА) = (√3 × V _LINE × A _LINE ) ÷ 1000 (/ k)

Треугольник мощности переменного тока

В цепи постоянного тока или в однофазной резистивной цепи переменного тока В цепи произведение линейного напряжения на линейный ток равно общей мощности, потребляемой схемой.

В трехфазной резистивной цепи переменного тока произведение √3 , умноженного на линейное напряжение, на линейный ток, равно общей мощности, потребляемой схемой.

Сопротивление цепи обозначается буквой R как в законе Ома [E = I × R, или V = A × R], так и в законе мощности Ватта [P = I ² × R, или P = A ² × R]. Когда ток в цепи течет против сопротивления; тепло выделяется (рассеивается) как мощность (истинная или активная мощность) цепи.

Рисунок 1. Реактивные элементы в цепи переменного тока

Во всех цепях переменного тока, кроме чисто резистивных цепей переменного тока, есть еще один элемент, который обеспечивает реактивное сопротивление . Реактивное сопротивление или реактивная нагрузка — это тип сопротивления потоку электрического тока, который не рассеивает электрическое сопротивление в виде тепла. Вместо этого реактивное сопротивление временно сохраняет электрическую энергию в элементе схемы. Сохраненная электрическая энергия возвращается в цепь при изменении условий цепи (как приложенного напряжения, так и потребляемого тока).

Переменный ток постоянно меняется по величине и периодически меняет направление тока на противоположное. Примером реактивного сопротивления является автомобильный аккумулятор, который может заряжаться и разряжаться при запуске двигателя и перезаряжаться во время работы двигателя. Как показано на рис. 1 , двумя запоминающими элементами в электрической цепи переменного тока являются конденсаторы и катушки индуктивности.

Конденсатор состоит из двух проводящих пластин с изолирующей непроводящей пластиной (диэлектриком) между ними.Конденсатор обозначается или упоминается как устройство напряжения, потому что он накапливает электрическую энергию в электростатическом поле через диэлектрик между по меньшей мере двумя проводящими пластинами или другими проводящими поверхностями.

Конденсатор формируется путем объединения проводников питания и возврата электрической цепи в общую трубу, кабелепровод или другую дорожку качения, либо в оболочке или броне многожильного кабеля. Однако при стандартной частоте распределения электроэнергии 60 Гц емкость цепи минимальна: индуктивное реактивное сопротивление является основным реактивным компонентом в цепи AC .

Катушка индуктивности состоит из намотанной или намотанной спиралью катушки из непрерывного провода (обычно установленной на железном сердечнике). Индуктор обозначается или упоминается как устройство тока, потому что он накапливает электрическую энергию в электромагнитном поле, которое окружает катушку с проводом. (Железный сердечник используется для концентрации «силовых линий» или «силовых линий» электромагнитного поля — окружающий воздух не является хорошим проводником этих магнитных линий.) провод либо поверх самого себя, либо вдоль границ стержня из черного металла или других металлических форм: генераторы или генераторы переменного тока, двигатели, трансформаторы, соленоиды для клапанов и реле, силовые контакторы и пускатели двигателей, а также катушки реактора — все это индуктивные нагрузки .

Рисунок 2 . Соотношение мощностей в цепи переменного тока

Как показано в треугольнике мощности переменного тока на рис. , Ваттность, представленная аббревиатурой W (ватты) или кВт (киловатты — тысячи ватт), представляет собой резистивную мощность (истинная или активная мощность) цепи. Мощность отражает выполняемую работу, будь то тепло, свет или вращающая сила электродвигателя.

Мощность, сохраняемая в цепи переменного тока конденсатором или катушкой индуктивности, обозначается аббревиатурой VAR (вольт-амперы, реактивные) или kVAR (киловар — тысячи вольт-ампер, реактивных).Сохраненная мощность, которая возвращается в схему либо конденсатором, когда происходит изменение величины напряжения цепи, либо индуктором, когда происходит изменение величины тока цепи, описывается как реактивная мощность . .

Полная мощность цепи переменного тока, показанная на Рис. 1-17 как гипотенуза треугольника мощности, определяется путем измерения мощности, подаваемой в цепь, с помощью вольтметра и амперметра и умножения их показаний. .Полная мощность , представленная аббревиатурой VA (вольт-амперы) или кВА (киловольт-амперы — тысячи вольт-ампер), представляет собой мощность, которую цепь питания должна обеспечивать для поддержки подключенной нагрузки. Электропитание переменного тока доступно как однофазное, так и трехфазное.

Коэффициент мощности цепи переменного тока

Коэффициент мощности цепи переменного тока (Рисунок 2) — это отношение истинной мощности, которая представляет собой мощность цепи, деленную на полную мощность схемы.

Коэффициент мощности (pf) всегда будет иметь значение 1 или меньше. По формуле:

pf = Вт ÷ вольт-амперы = P ÷ S

AC DC Формула для расчета тока полной нагрузки

Расчет тока полной нагрузки машины переменного и постоянного тока:

Ток полной нагрузки используется для разработки системы защиты электрооборудования.

Что такое ток полной нагрузки:

Ток полной нагрузки — это не что иное, как максимально допустимый ток.Входной ток к машине превышает ток полной нагрузки, значит, электрическая машина может быть повреждена. Из-за чрезмерного протекания тока машина производит дополнительное тепло (из-за P = I ² * R). Это может привести к повреждению изоляции или обмотки электрооборудования. Следовательно, эксплуатация машины при токе ниже полной нагрузки увеличивает срок службы электрического оборудования.

Нагрузки на двигатель переменного тока (переменный ток):

Нагрузки переменного тока состоят из резистивных нагрузок, индуктивных нагрузок.Активные нагрузки: водонагреватель, комнатный обогреватель и т. Д. Индуктивными нагрузками являются индукционная печь, однофазный асинхронный двигатель, трехфазный двигатель и т. Д.

Расчет тока полной нагрузки 3-фазный двигатель:

В большинстве трехфазных систем потребление электроэнергии происходит по схеме звезды и треугольника. Входная мощность (P) в системе одинакова, независимо от подключения.

Мощность в кВт (киловаттах)

В = напряжение +/- 10% в вольтах

I = ток полной нагрузки в амперах

Cos pi = коэффициент мощности

 Трехфазная мощность P = 3 В * I * Cos pi
  Следовательно, ток полной нагрузки трехфазного двигателя I = P / (3 * V * Cos pi)  

кВт = выходная мощность в ваттах …….Все данные указаны на паспортной табличке.

Посмотрите на приведенную выше формулу, трехфазный ток полной нагрузки равен мощности, деленной на 3 произведения линейного напряжения на нейтраль и коэффициента мощности.

Как мы уже говорили, ток полной нагрузки трехфазной системы зависит от типа подключения. Здесь

Iph => Фазный ток

Iline => Линейный ток

Для соединения звездой ток полной нагрузки Iline равен Iph

 Iph = Iline 

Для соединения треугольником ток полной нагрузки Iline равен 1.732 раза Iph

 Iph / 1.732 = Iline 

Следовательно, трехфазный ток полной нагрузки I равен

I = P / (1,732 * V * Cos pi)

Здесь трехфазный ток полной нагрузки равен мощности, деленной на 1,732-кратное линейное напряжение и коэффициент мощности.

Расчет тока полной нагрузки Однофазный двигатель:

Ток полной нагрузки I однофазного двигателя равен мощности P, деленной на коэффициент мощности, умноженный на напряжение между фазой и нейтралью.

 P = V * I * Cos pi 

Ток полной нагрузки I = P / (В x Cos pi) А

В = напряжение +/- 10% в вольтах

I = ток полной нагрузки в амперах

Cos pi = коэффициент мощности

кВт = выходная мощность в ваттах ……. Все данные указаны на паспортной табличке двигателя.

Расчет тока полной нагрузки Трехфазный змеевик нагревателя:

Для трехфазного тока полный ток нагрузки для резистивной нагрузки равен трехфазной мощности, деленной на 1.732 раза напряжения. Здесь коэффициент мощности будет равен единице для резистивных нагрузок.

Как вы знаете формулу мощности,

P = 1,732 x V x I

Ток полной нагрузки I,

I = P / 1,732 * В Ампер.

В = линейное напряжение

I = ток полной нагрузки в амперах

Если рассматривать среднее линейное напряжение, формула тока полной нагрузки принимает вид

I = P / 3 * В Ампер.

кВт = выходная мощность в ваттах …….Все данные указаны на табличке нагревателя.

Расчет тока полной нагрузки Однофазные нагреватели:

Формула мощности кВт

В = Напряжение

I = ток полной нагрузки в амперах

кВт = выходная мощность в ваттах ……. Все данные указаны на табличке нагревателя.

 P = V X I А 

Ток полной нагрузки для однофазного нагревателя составит,

I = P / V Ампер

Рассчитать через сопротивление:

1. Измерить сопротивление R змеевика нагревателя с помощью мультиметра.2 *
   рэнд

   См. Также : Как рассчитать падение напряжения

   Расчет тока полной нагрузки Машина постоянного тока (двигатель постоянного тока и генератор постоянного тока):

   постоянного тока => постоянного тока

    P = V X I 

   V = E ± Ia Ra ± Is Rsh + падение щеток (шунтирующая машина)

   V = E ± Ia (Ra + Rsh) + падение щеток (серийная машина)

   В = напряжение питания

   E = задняя ЭДС

   Ia = ток якоря

   Ra = сопротивление якоря

   Is = ток возбуждения

   Rsh = Полевое сопротивление

    Обратная ЭДС e = (pi * N * P * Z / 60 A) 

   Pi = Магнитный поток

   N = скорость машины

   P = количество полюсов

   Z = количество проводников

   A = количество параллельных путей

   P = A для лабораторной обмотки

   А = 2 для волновой обмотки

   мифов о токе полной нагрузки:

   1. Ток полной нагрузки Для алюминиевого кабеля — o.8 штук за квадратный метр
   2. для медного кабеля 1,2 на квадратный метр
   3. , 3 фазы, 415 В, 0,8 пФ, ток полной нагрузки двигателя 1 л.с. = 1,3 А.
   4. 1 фаза 230 В, 0,8 пФ, ток полной нагрузки двигателя 1 л.с. = 4 А.

   Калькулятор энергопотребления электродвигателя

   и формула 3-фазного двигателя

   Калькулятор потребляемой мощности электродвигателя:

   Выберите номинальную мощность двигателя в Вт, или кВт, или л.с., а также процент нагрузки и время работы в часах.Затем нажмите кнопку «Рассчитать», вы увидите общее энергопотребление двигателя.

   Наш калькулятор подходит для всех нагрузок, таких как двигатель постоянного тока, однофазный двигатель и трехфазный двигатель.

   Потребляемая мощность электродвигателя Формула:

   Общая потребляемая мощность E _(кВтч) равна 0,746 умножению общего количества часов работы t _(ч) в час, номинальной мощности P _(л.с.) в л.с. и X процента нагрузки.

   E _(кВтч) = 0.746 * P _(л.с.) * X * t _(час)

   Общая потребляемая мощность = 0,746 * мощность * процент нагрузки * часы работы.

   Если у вас есть данные в днях, преобразуйте дни в часы.

   т _(ч) = Общее количество дней * количество часов, отработанных в день

   Если двигатель P _(кВт) рассчитан в кВт, расчет потребляемой мощности будет равен

   .

   E _(кВтч) = P _(кВт) * X * t _(час)

   Если мощность двигателя P _(Вт) указана в ваттах, расчет потребляемой мощности будет равен

   .

   E _(кВтч) = 0.001 * P _(Ш) * X * t _(В)

   Примечание: 1 л.с. равно 0,746 кВт

   Здесь номинальную мощность в л.с. или кВт можно найти на паспортной табличке двигателя.

   Примечание. Паспортная табличка двигателя находится рядом с клеммной коробкой двигателя.

   Приведенные выше расчеты подходят для двигателя постоянного тока, однофазного двигателя переменного тока и трехфазного двигателя.

   Пример:

   Рассчитайте общую потребляемую мощность трехфазного двигателя мощностью 30 л.с., который работает в течение 38 дней при 70% полной нагрузки, а двигатель работает 14 часов в день.

   Шаг 1: Сначала подсчитайте общее количество часов

   T _(ч) = 38 * 14 = 532 часа

   Используйте нашу формулу расчета мощности,

   E _(кВтч) = 0,746 * 30 * 532 * 0,7 = 8334 кВтч

   Следовательно, общая мощность, потребляемая двигателем, составляет 8334 единицы или

   кВтч.

   Для расчета счета за электроэнергию просто умножьте общую мощность, потребляемую двигателем, на цену за кВтч.

   Стоимость электроэнергии = Общая потребляемая мощность * на цену кВтч

   В нашем примере

   возьмем 7.5 рупий за единицу означает, что общий счет за электроэнергию составит 11906 * 7,5 = рупий. 62507,34

   Как измерить трехфазный ток питания

   Когда вашему бизнесу нужно знать, какой у вас уровень власти.
   Вот как можно измерить трехфазный ток.

   Возможно, идея измерения трехфазного тока питания кого-то из вас пугает. В конце концов, использование трехфазных источников питания не обязательно означает понимание (или даже интерес) лежащей в основе математики.

   Тем не менее, некоторым из вас может быть немного любопытно, как оценивается мощность.

   Так как же рассчитать трехфазную мощность?

   Хотя вы, безусловно, можете взглянуть на техническую статью Википедии, мы думаем, что вы найдете наш простой подход к этой задаче немного более … подходящим для новичков.

   При этом, давайте сразу перейдем к делу. Наша первая задача — установить переменные.

   Размещение переменных в таблице

   Каждый хороший урок должен четко определять переменные в самом начале, и, разумеется, мы хотим, чтобы это был хороший урок.Следовательно, на этот раз мы кратко коснемся ватт, полной мощности и коэффициентов мощности.

   Ватт (Вт) — это показатель мощности. Эта единица измерения используется для измерения мощности, потребляемой цепью. Киловатты (кВт) также могут использоваться для измерения этой мощности; один киловатт эквивалентен 1000 ватт.

   Полная мощность (ВА или вольт-ампер) рассчитывается путем нахождения произведения напряжения и тока; Полная мощность также может быть измерена в киловольт-амперах (кВА). КВА равна 1000 вольт-ампер.

   Коэффициент мощности (pf) — это отношение между киловольт-амперами и киловаттами. Его можно представить как:

   кВт = кВА x пф

   Обратите внимание, что эту формулу можно алгебраически изменить, чтобы вычислить каждый компонент. Например, коэффициент мощности можно представить как:

   pf = кВт / кВА

   Напротив, киловольт-амперы могут быть представлены как:

   кВА = кВт / пф

   Расчет тока однофазной мощности

   Хотя наша конечная цель — научить вас рассчитывать трехфазный ток питания, мы (и большинство других людей) предполагаем, что обучение вас тому, как рассчитать однофазный ток питания, заложит некоторые важные основы для того, что у вас есть в вашем бизнесе сейчас. и
   то, что вам может понадобиться в будущем.

   Есть две причины для нашего предположения, первая из которых заключается в том, что вычисление однофазного силового тока намного проще, чем вычисление многофазного или трехфазного силового тока
   .

   Вторая, более важная причина связана с тем, что вы можете использовать логику и формулу для расчета однофазных силовых токов при расчете многофазных силовых токов.

   Но хватит разговоров. Давайте приступим к делу.

   Вообще говоря, вы не несете ответственности за вычисление всех значений переменных; некоторые, например, напряжение или коэффициент мощности, будут предоставлены. В конце концов, у вас, по-видимому, нет доступа к вольтметру или любому другому инструменту подобного рода.

   Сказав это, вы можете легко использовать переменные, значения которых вы знаете, для поиска любых неизвестных значений. Если, например, вам известен коэффициент мощности и мощность, вы можете быстро определить полную мощность.

   Помните, что коэффициент мощности — это отношение между киловольт-амперами и киловаттами. Это отношение ранее выражалось как:

   кВт = кВА x пф

   Если мы алгебраически переформулируем это уравнение, чтобы найти полную мощность (кВА), мы получим:

   кВА = кВт / пф

   Таким образом, мы можем разделить нашу мощность на коэффициент мощности, чтобы найти нашу полную мощность.

   Что же мы думаем об этой кажущейся мощности?

   На этом этапе мы должны ввести новую формулу, которая позволит нам рассчитать ток. К счастью, есть простой:

   .

   Ток = кВА (или ВА) / напряжение

   Используя эту формулу, мы просто делим рассчитанную нами кВА на напряжение (которое должно быть указано), чтобы вычислить ток.

   Расчет трехфазного тока питания

   Теперь, когда мы рассчитали однофазный ток питания, мы можем перейти к тому же самому для трехфазных силовых токов.Хотя существует формула для расчета трехфазных токов питания, мы научим вас более интуитивно понятному способу выполнения этой задачи.

   Однако, прежде чем мы перейдем к математике, вы должны точно понять, чем трехфазная система отличается от однофазной системы.

   Проще говоря, решающее различие между двумя системами — это напряжение; трехфазные системы имеют линейное напряжение (VLL) и фазное напряжение (VLN).

   Отношение между линейным напряжением и фазным напряжением можно записать как:

   VLN = VLL / sqrt (3)

   Для наших целей вам не нужно глубоко разбираться в этих двух переменных.Вам нужно только помнить об отношениях между ними.

   Вам также не стоит беспокоиться о вычислении их обоих; хотя бы один из них будет передан вам.

   Используя метод, который мы вам научим, общая идея состоит в том, чтобы преобразовать трехфазную систему в однофазную.

   Однако для того, чтобы выполнить это преобразование, вы должны понимать, что для наших целей здесь трехфазная система по существу вырабатывает в 3 раза больше киловатт, чем однофазная система; Эта разница в производимой мощности позволяет легко понять, почему некоторые люди переходят на трехфазное питание.

   Полная мощность также увеличивается в три раза в трехфазной системе.

   Тем не менее, чтобы рассчитать трехфазный ток питания с помощью этого метода, вам нужно разделить мощность на 3, прежде чем подставлять значение в эту формулу:

   кВА = кВт / пф

   Вы должны заметить, что это точно такая же формула, которая использовалась выше для однофазных систем.

   Затем вы должны следовать этой формуле, разделив кВА на напряжение (ваш VLN в случае трехфазной системы), чтобы рассчитать ток.

   Однако в этом случае есть дополнительный шаг.

   Помните, что вы разделили на 3, чтобы составить уравнение для однофазной системы. Таким образом, из-за этого разделения ваш ответ отражает только результат одной фазы.

   Чтобы найти выход трехфазной системы, с которой вы начали, вам нужно только умножить рассчитанный вами ток на 3.

   Просто, правда?

   Ну только если система сбалансирована.

   Хотя наши расчеты предполагают, что трехфазная система будет сбалансирована, на самом деле большинство систем не так удобно сбалансировано.То есть каждая фаза не всегда производит одинаковое количество энергии.

   В таких случаях вам придется полагаться на гораздо более сложную математику, чтобы получить точный ответ. Эта математика, однако, слишком сложна (полярные координаты и все такое), чтобы вдаваться в подробности здесь.

   Итак, что вы делаете?
   Как насчет большей МОЩНОСТИ?

   Как оказалось, некоторые источники говорят, что вы можете взять среднее значение трех фаз и использовать это значение в своих уравнениях.Тем не менее, следует отметить, что этот метод не даст точного ответа.

   Даже если вы не можете рассчитать точный ответ, имея дело с несбалансированной системой, вы, по крайней мере, выяснили (численно, конечно), что делает трехфазное питание таким популярным ребенком на игровой площадке, который нужен многим предприятиям. их сторона.

   А кто знает? Возможно, однажды вы даже захотите, чтобы он был на вашей стороне. Хотите узнать больше
   о мощности вашего предприятия или объекта? Позвоните в службу Precision Motor Repair для устройств Dyna-Phase
   и получите трехфазный ток питания, необходимый для более эффективной работы.

   формул асинхронного двигателя с расчетами

   Электродвигатели — это машины, которые преобразуют входную электрическую энергию в механическую энергию. Все двигатели состоят из статора (неподвижная часть) и ротора (вращающаяся часть). Поскольку двигатель работает от электричества, с его работой связаны различные свойства. К таким свойствам относятся количество полюсов, скорость, частота, скольжение, пусковой ток и номинальная мощность в лошадиных силах. Ранее мы публиковали книгу по двигателям переменного тока, в которой кратко объясняются все эти свойства, этот пост посвящен формулам асинхронных двигателей и примерам расчетов.

   Синхронная скорость, частота и полюса

   Синхронная скорость, частота и количество полюсов асинхронного двигателя связаны формулой:

   η _{синхронизация} = (120 * f _e ) / P

   η _{синхронизация} = синхронная скорость

   f _e = частота системы

   P = количество полюсов, установленных в машине

   Расчет: Найдите синхронную скорость 4-полюсного асинхронного двигателя, который работает с частотой 60 Гц.

   Решение: η _{синхронизация} = 120 * 60/4 = 1800 об / мин

   Мотор скольжения

   Пробуксовку двигателя можно найти по формуле:

   с = (η _синхр. -η _м ) / η _синхр. * 100

   η _{синхронизация} = Скорость магнитного поля

   η _м = Механическая частота вращения вала

   Расчет: Скорость ротора 4-полюсного асинхронного двигателя при 50 Гц составляет 1200 об / мин. Рассчитайте его скольжение.

   Решение: Скорость ротора = η _м = 1200 об / мин

   Где η _синхр. = 120 * 50/4 = 1500 об / мин

   с = (1500 — 1200) / 1500 * 100 = 20

   Крутящий момент, мощность и скорость

   τ _инд = P / ω _м

   τ _ind = Индуцированный крутящий момент в Нм

   P = мощность в кВт

   ω _м = Скорость в об / мин

   Расчет: Найдите крутящий момент на валу асинхронного двигателя мощностью 10 л.с., скорость ротора которого составляет 1500 об / мин.

   Решение: τ _ind = (10 л.с. * 746 кВт / л.с.) / (1500 об / мин * 2 π рад / об * 1 мин / 60 с) = 47,49 Нм

   Калькулятор пускового тока

   I _L = S _начало / (√3 * V _T ),

   , где S _start = Номинальная мощность двигателя * Кодовый коэффициент

   (Кодовый коэффициент — это число, которое зарезервировано для класса) Например, все двигатели класса A имеют фиксированный кодовый коэффициент, который в приведенном выше уравнении следует умножить на номинальную мощность.)

   В _T = Номинальное напряжение

   Расчет: Найдите пусковой ток 10 л.с., трехфазный двигатель 220 В класса А.

   Решение: Максимальное значение кВА / л.с. для двигателя класса A составляет 3,15 (кодовый коэффициент).

   S _start = 10 л.с. * 3,15 = 31,5 кВА

   I _L = 31,5 кВА / (√3 * 220) = 82,66 А

   Возможно, вы захотите узнать: Как рассчитать ток от HP

   Определение реактивной мощности — Руководство по электрическому монтажу

   Для большинства электрических нагрузок, таких как двигатели, ток I отстает от напряжения V на угол φ.

   Если токи и напряжения являются идеально синусоидальными сигналами , для представления может использоваться векторная диаграмма.

   На этой векторной диаграмме вектор тока можно разделить на две составляющие: одна в фазе с вектором напряжения (составляющая I _a ), вторая в квадратуре (отставание на 90 градусов) с вектором напряжения (составляющая I _r ). См. Рис. L1.

   I _a называется активной составляющей тока.

   I _r называется реактивной составляющей тока.

   Рис. L1 — Векторная диаграмма токов

   Предыдущая диаграмма, составленная для токов, также применима к мощности путем умножения каждого тока на общее напряжение V. См. Рис. L2.

   Таким образом, мы определяем:

   • Полная мощность : S = V x I (кВА)
   • Активная мощность : P = V x Ia (кВт)
   • Реактивная мощность : Q = V x Ir (квар)

   Рис.{2}}

   Коэффициент мощности, близкий к единице, означает, что полная мощность S минимальна. Это означает, что номинальные параметры электрического оборудования минимальны для передачи данной активной мощности P на нагрузку. Тогда реактивная мощность мала по сравнению с активной. мощность.

   Низкое значение коэффициента мощности указывает на противоположное состояние.

   Полезные формулы (для сбалансированных и почти сбалансированных нагрузок в 4-проводных системах):

   • Активная мощность P (в кВт)
     • Однофазный (1 фаза и нейтраль): P = V.I.cos φ
     • Однофазный (между фазами): P = U.I.cos φ
     • Трехфазный (3 провода или 3 провода + нейтраль): P = √3.U.I.cos φ
   • Реактивная мощность Q (в квар)
     • Однофазный (1 фаза и нейтраль): Q = V.I.sin φ
     • Однофазный (между фазами): Q = U.I.sin φ
     • Трехфазный (3 провода или 3 провода + нейтраль): Q = √3.U.I.sin φ
   • Полная мощность S (в кВА)
     • Однофазный (1 фаза и нейтраль): S = V.Я
     • Однофазный (между фазами): S = U.I
     • Трехфазный (3 провода или 3 провода + нейтраль): S = √3.U.I

   где:

   В = Напряжение между фазой и нейтралью
   U = Напряжение между фазами
   I = Линейный ток
   φ = Фазовый угол между векторами V и I.

   Пример расчета мощности (см.

   Рис. L3)

   Рис. L3 — Пример расчета активной и реактивной мощности

   Тип цепи		Полная мощность S (кВА)	Активная мощность P (кВт)	Реактивная мощность Q (квар)
   Однофазный (фаза и нейтраль)		S = VI	P = VI cos φ	Q = VI sin φ
   Однофазный (между фазами)		S = UI	P = UI cos φ	Q = UI sin φ
   Пример: нагрузка 5 кВт, cos φ = 0.5		10 кВА	5 кВт	8,7 квар
   Трехфазное 3-проводное или 3-проводное + нейтраль		S = 3 {\ displaystyle {\ sqrt {3}}} пользовательского интерфейса	P = 3 {\ displaystyle {\ sqrt {3}}} UI cos φ	Q = 3 {\ displaystyle {\ sqrt {3}}} грех пользовательского интерфейса φ
   Пример	Двигатель Pn = 51 кВт	65 кВА	56 кВт	33 квар
   	cos φ = 0,86
   	ρ = 0.91 (КПД двигателя)

   Расчеты для трехфазного примера, приведенного выше, следующие:

   Pn = поставленная мощность на валу = 51 кВт

   P = потребляемая активная мощность

   P = Pnρ = 510,91 = 56 кВт {\ displaystyle P = {\ frac {Pn} {\ rho}} = {\ frac {51} {0.91}} = 56 \, кВт}

   S = полная мощность

   S = Pcosφ = 560,86 = 65 кВА {\ displaystyle S = {\ frac {P} {cos \ varphi}} = {\ frac {56} {0.86}} = 65 \, кВА}

   Таким образом, при обращении к рис. L16 или использовании карманного калькулятора значение tan φ, соответствующее cos φ, равному 0.{2}}} = 33 \, квар}

   Рис. L4 — Расчетная диаграмма мощности

   Калькулятор трехфазной мощности переменного тока (сбалансированная нагрузка) • Калькулятор радиосигналов и электронных средств • Обмен данными в Интернете

   Однофазное и трехфазное питание

   Однофазное питание похоже на небольшую сельскую дорогу, обеспечивающую ограниченную мощность. Трехфазное питание похоже на магистраль и обычно предоставляется для коммерческих и промышленных зданий

   Однофазный распределительный трансформатор, устанавливаемый на столб, установленный в жилом районе в Канаде

   Термин «фаза» относится к распределению электрической энергии.Для людей, которые не разбираются в электричестве, однофазное и трехфазное питание можно сравнить с этими картинками. Однофазная сеть похожа на небольшую дорогу с ограниченной мощностью и в основном используется для жилых домов. Это просто и выгодно. Однако его нельзя использовать для работы трехфазных высокоэффективных двигателей. Это компромисс. С другой стороны, трехфазное питание похоже на шоссе и обычно предоставляется для коммерческих и промышленных зданий и очень редко для жилых домов. Все мощные нагрузки, такие как водонагреватели, большие двигатели и кондиционеры, получают питание от трехфазного источника питания.

   В однофазном питании используются два или три провода. Всегда есть один провод питания, называемый фазным проводом или проводом под напряжением, и один нейтральный провод. Между этими двумя проводами течет ток. Если однофазная система содержит заземляющий провод, то используются три провода. Однофазное питание хорошо, когда активны типовые нагрузки, то есть традиционное (лампы накаливания) освещение и обогрев. Этот тип распределения мощности не подходит для электродвигателей большой мощности.

   Блок трехфазных понижающих трансформаторов для энергоснабжения небольшого промышленного объекта.

   В трехфазной системе используются три провода питания (также называемые проводами под напряжением или линиями). Каждый провод несет синусоидальный ток со сдвигом фазы 120 ° относительно двух других проводов. Трехфазная система может использовать три или четыре провода. С четвертым нейтральным проводом трехфазная система может обеспечивать три отдельных однофазных источника питания, например, в жилых районах. Нагрузки (дома) подключаются таким образом, чтобы от каждой фазы потреблялась примерно одинаковая мощность. Нейтральный провод часто имеет уменьшенный размер, потому что фазные токи компенсируют друг друга, и если нагрузки хорошо сбалансированы, ток, протекающий по нейтральному проводу, почти равен нулю.Трехфазная система питания позволяет подавать постоянный поток энергии с постоянной скоростью. Это позволяет нам подключать больше нагрузки.

   Определения и формулы

   Генерация трехфазных напряжений

   Простой трехфазный генератор имеет три отдельные идентичные катушки (или обмотки), которые расположены так, что между тремя напряжениями (фазами) существует разность фаз 120 ° индуцируется в каждой из обмоток. Эти три фазы независимы друг от друга. Мгновенные напряжения в каждой фазе равны

   , где U _p — пиковое напряжение или амплитуда в вольтах, ω — угловая частота в радианах в секунду, а t время в секундах.Индуцированное напряжение в обмотке 2 отстает от напряжения в обмотке 1 на 120 °, а индуцированное напряжение в обмотке 3 отстает от напряжения в обмотке 1 на 240 °. Векторная диаграмма напряжений генератора и их формы сигналов показаны на рисунке ниже:

   Если коэффициент мощности равен 1, то каждое фазное напряжение, ток и мощность в трехфазной системе смещены от двух других на 120 °. ; последовательность фаз на этом рисунке — U₁, U₂, U₃, потому что U₁ ведет к U₂, U₂ ведет к U₃, а U₃ ведет к U₁.

   Преимущества трехфазных систем

   • Трехфазные двигатели имеют простую конструкцию, высокий пусковой момент, более высокий коэффициент мощности и высокий КПД, они более компактны и с меньшими потерями по сравнению с однофазными двигателями.
   • Передача и распределение трехфазного питания дешевле, чем однофазное питание. Это позволяет использовать более тонкую проволоку, что значительно снижает материальные и трудовые затраты.
   • В отличие от однофазной пульсирующей мощности, вырабатываемой однофазной системой, трехфазная мгновенная мощность является постоянной, что обеспечивает плавную и безвибрационную работу двигателей и другого оборудования.
   • Трехфазные электрические трансформаторы имеют меньшие размеры по сравнению с однофазными трансформаторами.
   • Трехфазная система может использоваться для питания однофазной нагрузки.
   • Выпрямление постоянного тока трехфазного напряжения намного более плавное, чем выпрямление однофазного напряжения.

   Последовательность фаз

   Это последовательность, в которой напряжения в трех фазах достигают положительного максимума. Последовательность фаз также называется порядком фаз. На рисунке выше последовательность фаз 1-2-3, потому что фаза 1 достигает положительного максимума раньше фазы 2, а фаза 3 достигает положительного максимума позже фазы 2.Обратите внимание, что нас не волнует направление вращения генератора, потому что мы можем обойти генератор с ротором, вращающимся по часовой стрелке, посмотреть на противоположную сторону ротора и обнаружить, что он вращается против часовой стрелки. Что нас интересует, так это порядок или последовательность напряжений , которые вырабатываются генератором.

   Чтобы определить последовательность фаз на векторной диаграмме, вы должны знать, что все вектора вращаются против часовой стрелки .Например, на этих трех рисунках последовательность фаз снова U₁, U₂, U₃:

   Фазное напряжение и фазный ток

   Фазное напряжение (также между фазой и нейтралью) — это напряжение между каждой из трех фаз и нейтральная линия. Ток, протекающий через каждую фазу к нейтральной линии, называется фазным током.

   Линейное напряжение и линейный ток

   Линейное напряжение (также линейное или межфазное) — это напряжение между любой парой фаз или линий.Ток, протекающий через каждую линию, называется линейным током.

   Сбалансированные и несимметричные системы и нагрузки

   В сбалансированной (или симметричной) трехфазной системе питания каждая из фаз потребляет одинаковый ток и ток нейтрали, и, следовательно, мощность нейтрали равна нулю. Амплитуда и частота напряжений и токов одинаковы. Каждое напряжение отстает от предыдущего на 2π / 3, или 1/3 цикла, или 120 °. Сумма трех напряжений равна нулю:

   То же самое можно сказать и о токах в сбалансированной системе:

   Если три нагрузки, подключенные к трем линиям, имеют одинаковое значение и коэффициент мощности, их еще называют сбалансированными.

   Линейные и нелинейные нагрузки

   В линейных нагрузках в цепях переменного тока напряжения и токи синусоидальны, и в любой момент ток прямо пропорционален напряжению. Примерами линейных нагрузок являются нагреватели, лампы накаливания, конденсаторы и катушки индуктивности. Закон Ома применим ко всем линейным нагрузкам. В линейных нагрузках коэффициент мощности равен cos φ . Более подробную информацию о нелинейных нагрузках вы найдете в нашем калькуляторе VA в ватт.

   В нелинейных нагрузках ток не пропорционален напряжению и содержит гармоники сетевой частоты 50 или 60 Гц.Примерами нелинейных нагрузок являются компьютерные блоки питания, лазерные принтеры, светодиодные и CFL-лампы, контроллеры двигателей и многие другие. Искажение формы волны тока приводит к искажению напряжения. Закон Ома не распространяется на нелинейные нагрузки. В нелинейных нагрузках коэффициент мощности не равен cos φ .

   Соединение звездой (или звездой) и треугольником

   Три обмотки трехфазного генератора могут быть подключены к нагрузке с помощью шести проводов, по два на каждую обмотку.Для уменьшения количества проводников обмотки подключаются к нагрузке с помощью трех или четырех проводов. Эти два метода называются соединением по схеме «треугольник» (Δ) и «звезда» (звезда или Y).

   При соединении треугольником начальная клемма каждой обмотки соединена с конечной клеммой следующей обмотки, что позволяет передавать мощность только по трем проводам.

   Соединения звезда или звезда (слева) и треугольник (справа)

   В системе со сбалансированным треугольником напряжения равны по величине, различаются по фазе на 120 ° и их сумма равна нулю:

   В сбалансированной четырехпроводной системе звезды с тремя одинаковыми нагрузками, подключенными к каждой фазе, мгновенный ток, протекающий через нейтральный провод, представляет собой сумму трех фазных токов i , i и i , который имеет равные амплитуды I _p и разность фаз 120 °:

   Напряжение и мощность в сбалансированной трехфазной нагрузке, соединенной звездой

   Соединение звездой; I , I и I — фазные токи, которые равны линейным токам

   Полная мощность в трехфазной системе — это сумма мощностей, потребляемых нагрузкой в ​​трех фазах.Поскольку для сбалансированной нагрузки мощность, потребляемая в каждой фазовой нагрузке, одинакова, общая активная мощность во всех трех фазах составляет

   , где φ — это угол разности фаз между током и напряжением. Как и в трехфазной системе звезда, среднеквадратичное напряжение фазы U _ph и линейного U _L RMS связаны как

   , а линейный среднеквадратичный ток равен среднеквадратичному току фазы,

   полная активная мощность определяется следующим уравнением:

   Общая реактивная мощность

   Комплексная мощность

   И полная полная мощность

   Напряжение и мощность в сбалансированном Трехфазная нагрузка, подключенная по схеме «треугольник»

   Подключение по схеме «треугольник»; I ₁₃ , I ₂₃ и I ₃₃ — фазные токи, а I ₁ , I ₂ и I ₃ — линейные токи; I _L = √3 ∙ I _ф.

   При соединении треугольником здесь нет нейтральной линии, и конец одной обмотки генератора соединен с началом другой обмотки.Фазное напряжение — это напряжение на одной обмотке. Линейное напряжение — это напряжение между двумя фазами или также на обмотке. Итак, получается, что действующее значение напряжения на обмотке и между двумя фазами одинаково, и мы можем записать, что для соединения треугольником

   При соединении треугольником фазные токи — это токи, протекающие через фазные нагрузки. Мы рассматриваем сбалансированную систему, поэтому среднеквадратичные фазные токи I _p1 , I _p2 и I _p3 равны по величине ( I _p ) и различаются по фазе. друг от друга на 120 °:

   Как мы упоминали выше, полная мощность в трехфазной системе является суммой мощностей, потребляемых нагрузкой в ​​трех фазах:

   , где φ — разность фаз угол между током и напряжением.Как и в трехфазной системе с треугольником, действующее значение напряжения фазы U _ph и линии U _L RMS одинаковы,

   , а линейный ток RMS и фазный ток RMS связаны как

   активная мощность определяется следующим уравнением:

   Общая реактивная мощность составляет

   Комплексная мощность составляет

   И полная полная мощность составляет

   Обратите внимание, что уравнения выше для мощности в соединениях звезды и треугольника одинаковы.Они используются в этом калькуляторе.

   Идентичная форма этих формул для соединений звезды и треугольника иногда вызывает недоразумение, поскольку можно прийти к неверному выводу, что можно подключить двигатель, используя соединение треугольником или звездой, и потребляемая мощность не изменится. Это, конечно, неправильно. И если мы изменим звезду на дельту в нашем калькуляторе для той же нагрузки, мы увидим, что мощность и потребление тока, конечно, изменится.

   Рассмотрим пример.Трехфазный электродвигатель был включен в треугольник и работал на полной номинальной мощности при сетевом напряжении U _L при сетевом токе I _L . Полная полная мощность в ВА составила

   Затем двигатель снова подключили звездой. Линейное напряжение, приложенное к каждой обмотке, было уменьшено до 1/1,73 линейного напряжения, хотя сетевое напряжение осталось прежним. Ток на обмотку был уменьшен до 1 / 1,73 нормального тока для соединения треугольником.Полная мощность также была уменьшена:

   То есть полная мощность при соединении звездой составляет только одну треть мощности в треугольнике для того же импеданса нагрузки. Очевидно, что общий выходной крутящий момент для двигателя, подключенного по схеме звезды, составляет лишь одну треть от общего крутящего момента, который тот же двигатель может создать при работе в треугольнике.

   Другими словами, хотя новая мощность для соединения звездой должна быть рассчитана по той же формуле, следует подставить другие значения, а именно напряжение и ток, оба уменьшенные на 1.73 (квадратный корень из 3).

   Расчет сбалансированной нагрузки на основе известных значений напряжения, тока и коэффициента мощности

   Следующие формулы используются для расчета сбалансированной (равной в каждой фазе) нагрузки на основе известных значений напряжения, тока и коэффициента мощности (опережающего или запаздывающего).

   Импеданс нагрузки,

   Z

   В полярной форме:

   В декартовой форме:

   Расчет тока и мощности на основе известного напряжения и нагрузки

   Фазный ток

   Из закона Ома:

   Преобразование по закону Ома:

   из декартовой в полярную форму и наоборот

   Для преобразования из декартовых координат R, X в полярные координаты | Z |, φ используйте следующие формулы:

   Треугольник импеданса

   где R всегда положительный, а X положительный для индуктивной нагрузки (запаздывающий ток) и отрицательный для емкостной нагрузки (опережающий ток).

   Сопротивление нагрузки

   R _ф. и реактивное сопротивление нагрузки X ф. Нагрузка

   Параллельное RLC-соединение

   Для расчета используйте наш Калькулятор импеданса параллельной RLC-цепи.

   Нагрузка RLC серии

   Соединение RLC серии

   Для расчета используйте наш Калькулятор импеданса цепи последовательного RLC.

   Дополнительную информацию об импедансе нагрузки RLC можно найти в наших калькуляторах импеданса:

   Примеры расчетов

   Пример 1. Расчет мощности и тока по заданным напряжению и нагрузке

   Индуктивная нагрузка с тремя равными сопротивлениями Z _ф. = 5 + j3 Ом подключен звездой к трехфазному источнику питания 400 В 50 Гц (напряжение сети). Рассчитайте фазное напряжение U _ф. , фазовый угол φ _ф. , фазный ток I _ф. , линейный ток I _L , активный P , реактивный Q , кажущийся | S | и комплекс S мощность.

   Пример 2. Расчет мощности и тока по заданным напряжению и нагрузке

   Нагрузка с тремя равными сопротивлениями Z _ф. = 15 ∠60 ° Ω подключена звездой к трехфазному источнику питания с фазой на -нейтральное напряжение 110 В 50 Гц. Определите тип нагрузки, линейное напряжение U _L , фазовый угол φ _ph , фазный ток I _ph , линейный ток I _L , активный P , реактивный Q , кажущийся | S | и комплекс S мощность.Как изменятся ток и потребляемая активная мощность, если одна и та же нагрузка будет подключена по схеме треугольника?

   Пример 3. Расчет мощности и тока по заданному напряжению и нагрузке

   Напряжение 230 В, 50 Гц между фазой и нейтралью прикладывается к трем соединенным звездой идентичным катушкам с эквивалентной схемой, состоящей из сопротивления R _ф. = 20 Ом и индуктивность L _ф. = 440 мГн, соединенных последовательно. Рассчитайте фазное напряжение U _ф. , фазовый угол φ _ф. , фазный ток I _ф. , линейный ток I _L , активный P , реактивный Q , кажущийся | S | и комплекс S мощность.Найдите линейный ток и потребляемую мощность для той же нагрузки, подключенной по схеме треугольника. Подсказка: используйте наш калькулятор импеданса цепи последовательного RL, чтобы определить импеданс каждой катушки, а затем введите его в этот калькулятор.

   Пример 4. Расчет мощности и нагрузки по заданным напряжению и току

   Симметричный трехфазный генератор между фазой и нейтралью 230 В питает нагрузку, соединенную звездой, с запаздывающим коэффициентом мощности 0,75. Сила тока в каждой строке составляет 28,5 А. Рассчитайте полное сопротивление нагрузки, сопротивление и реактивное сопротивление для каждой фазы.Рассчитайте также общую, активную и реактивную мощность. Опишите, что произойдет, если мы изменим соединение со звезды на треугольник для той же нагрузки. Подсказка: используйте режим расчета мощности и нагрузки из заданного напряжения и тока для расчета импеданса нагрузки, затем используйте мощность и ток из напряжения и нагрузки, чтобы ответить на последний вопрос.

   Пример 5. Расчет мощности и тока по заданному напряжению и нагрузке

   Нагрузка из трех одинаковых катушек с сопротивлением R _ф. = 10 Ом и индуктивностью л. _ф. = 310 мГн, подключена по схеме треугольника. к трехфазному источнику питания с напряжением фаза-нейтраль 120 В 60 Гц.Рассчитайте линейное напряжение U _L , фазовый угол φ _ph , фазный ток I _ph , линейный ток I _L , активный P , реактивный Q , кажущийся | S | и комплекс S мощность. Как изменится ток и мощность, если одна и та же нагрузка будет подключена по схеме треугольника? Подсказка: используйте наш калькулятор импеданса цепи последовательного RL, чтобы определить импеданс каждой катушки, а затем введите его в этот калькулятор.

   Пример 6. Расчет мощности и тока по заданному напряжению и нагрузке

   Нагрузка с тремя равными полными сопротивлениями Z _ф. = 7 — j5 Ом подключена по схеме треугольника к трехфазной сети 208 В 60 Гц (линейное напряжение). источник питания. Определите тип нагрузки (резистивно-емкостную или резистивно-индуктивную), фазное напряжение U _ф. , фазовый угол _ф. , фазный ток I _ф. , линейный ток I _L , активный P , реактивный Q , кажущийся | S | и комплекс S мощность.

   Пример 7. Расчет мощности и нагрузки по заданным напряжению и току

   Сбалансированная нагрузка подключена звездой к симметричному трехфазному генератору 208 В (линейное напряжение) 60 Гц. Ток в каждой фазе I _ф. = 20 А и отстает от фазного напряжения на 15 °. Найдите фазное напряжение, полное сопротивление нагрузки в полярной и комплексной форме для каждой фазы, активной и реактивной мощности.