Në elektromekanikë, ka shumë disqe që funksionojnë me ngarkesa konstante pa ndryshuar shpejtësinë e rrotullimit. Ato përdoren në pajisjet industriale dhe shtëpiake si tifozët, kompresorët dhe të tjera. Nëse karakteristikat nominale janë të panjohura, atëherë formula për fuqinë e motorit elektrik përdoret për llogaritjet. Llogaritjet e parametrave janë veçanërisht të rëndësishme për disqet e reja dhe pak të njohura. Llogaritja kryhet duke përdorur koeficientë të veçantë, si dhe në bazë të përvojës së akumuluar me mekanizma të ngjashëm. Të dhënat janë thelbësore për funksionimin korrekt të instalimeve elektrike.
Çfarë është një motor elektrik?
Një motor elektrik është një pajisje që konverton energjinë elektrike në energji mekanike. Funksionimi i shumicës së njësive varet nga ndërveprimi i magnetitfushat me mbështjelljen e rotorit, e cila shprehet në rrotullimin e tij. Ato funksionojnë nga burimet e energjisë DC ose AC. Furnizimi me energji elektrike mund të jetë një bateri, një inverter ose një prizë elektrike. Në disa raste, motori funksionon në të kundërt, domethënë shndërron energjinë mekanike në energji elektrike. Instalime të tilla përdoren gjerësisht në termocentralet që mundësohen nga ajri ose rrjedha e ujit.
Motorët elektrikë klasifikohen sipas llojit të burimit të energjisë, dizajnit të brendshëm, aplikimit dhe fuqisë. Gjithashtu, disqet AC mund të kenë furça të veçanta. Ato funksionojnë me tension njëfazor, dyfazor ose trefazor, janë të ftohur me ajër ose lëng. Formula e fuqisë së motorit AC
P=U x I, ku P është fuqia, U është tension, I është rrymë.
Disqet për qëllime të përgjithshme me madhësinë dhe karakteristikat e tyre përdoren në industri. Motorët më të mëdhenj me një kapacitet prej më shumë se 100 megavat përdoren në termocentralet e anijeve, kompresorët dhe stacionet e pompimit. Përmasat më të vogla përdoren në pajisjet shtëpiake si fshesa me korrent ose ventilator.
Dizajni i motorit elektrik
Drive përfshin:
- Rotor.
- Stator.
- Bearings.
- Hapësirë ajrore.
- Përdredha.
- Switch.
Rotori është e vetmja pjesë lëvizëse e diskut që rrotullohet rreth boshtit të vet. Rryma që kalon nëpër përcjellësformon një shqetësim induktiv në mbështjellje. Fusha magnetike e krijuar ndërvepron me magnetët e përhershëm të statorit, i cili e vë boshtin në lëvizje. Ato llogariten sipas formulës së fuqisë së motorit elektrik me rrymë, për të cilën merret rendimenti dhe faktori i fuqisë duke përfshirë të gjitha karakteristikat dinamike të boshtit.
Kushinetat janë të vendosura në boshtin e rotorit dhe kontribuojnë në rrotullimin e tij rreth boshtit të tij. Pjesa e jashtme ata janë ngjitur në kutinë e motorit. Boshti kalon nëpër to dhe jashtë. Meqenëse ngarkesa shkon përtej zonës së punës së kushinetave, ajo quhet e varur.
Statori është një element fiks i qarkut elektromagnetik të motorit. Mund të përfshijë magnet mbështjellës ose të përhershëm. Bërthama e statorit është bërë nga pllaka të holla metalike, të cilat quhen paketa e armaturës. Është projektuar për të reduktuar humbjen e energjisë, gjë që ndodh shpesh me shufra të forta.
Hendeku i ajrit është distanca midis rotorit dhe statorit. Një hendek i vogël është efektiv, pasi ndikon në koeficientin e ulët të funksionimit të motorit elektrik. Rryma magnetizuese rritet me madhësinë e hendekut. Prandaj, ata gjithmonë përpiqen ta bëjnë atë minimale, por në kufij të arsyeshëm. Një distancë shumë e vogël shkakton fërkime dhe lirim të elementëve të kyçjes.
Perdredha përbëhet nga tela bakri të montuar në një spirale. Zakonisht shtrihet rreth një bërthame të butë të magnetizuar, të përbërë nga disa shtresa metali. Perturbimi i fushës së induksionit ndodh në këtë momentrryma që kalon nëpër telat e mbështjelljes. Në këtë pikë, njësia hyn në modalitetin e konfigurimit të poleve eksplicite dhe implicite. Në rastin e parë, fusha magnetike e instalimit krijon një dredha-dredha rreth pjesës së shtyllës. Në rastin e dytë, vrimat e pjesës së shtyllës së rotorit shpërndahen në fushën e shpërndarë. Motori i shtyllës me hije ka një mbështjellje që shtyp shqetësimin magnetik.
Çelësi përdoret për të ndërruar tensionin e hyrjes. Ai përbëhet nga unaza kontakti të vendosura në bosht dhe të izoluar nga njëri-tjetri. Rryma e armaturës aplikohet në furçat e kontaktit të komutatorit rrotullues, gjë që çon në një ndryshim të polaritetit dhe bën që rotori të rrotullohet nga një pol në pol. Nëse nuk ka tension, motori ndalon të rrotullohet. Makineritë moderne janë të pajisura me elektronikë shtesë që kontrollojnë procesin e rrotullimit.
Parimi i funksionimit
Sipas ligjit të Arkimedit, rryma në përcjellës krijon një fushë magnetike në të cilën vepron forca F1. Nëse një kornizë metalike është bërë nga ky përcjellës dhe vendoset në fushë në një kënd prej 90 °, atëherë skajet do të përjetojnë forca të drejtuara në drejtim të kundërt në lidhje me njëra-tjetrën. Ata krijojnë një çift rrotullues rreth boshtit, i cili fillon ta rrotullojë atë. Bobinat e armaturës sigurojnë rrotullim të vazhdueshëm. Fusha krijohet nga magnet elektrik ose të përhershëm. Opsioni i parë është bërë në formën e një mbështjelljeje spirale në një bërthamë çeliku. Kështu, rryma e lakut gjeneron një fushë induksioni në mbështjelljen e elektromagnetit, e cila gjeneron një elektromotorforcë.
Le të shqyrtojmë më në detaje funksionimin e motorëve asinkron duke përdorur shembullin e instalimeve me një rotor fazor. Makina të tilla funksionojnë me rrymë alternative me një shpejtësi të armaturës që nuk është e barabartë me pulsimin e fushës magnetike. Prandaj, ato quhen edhe induktive. Rotori drejtohet nga ndërveprimi i rrymës elektrike në mbështjellje me fushën magnetike.
Kur nuk ka tension në mbështjelljen ndihmëse, pajisja është në qetësi. Sapo shfaqet një rrymë elektrike në kontaktet e statorit, formohet një konstante e fushës magnetike në hapësirë me një valëzim + F dhe -F. Mund të përfaqësohet si formula e mëposhtme:
pr=nrev=f1 × 60 ÷ p=n1
ku:
pr - numri i rrotullimeve që bën fusha magnetike në drejtimin përpara, rpm;
rev - numri i rrotullimeve të fushës në drejtim të kundërt, rpm;
f1 - frekuenca e valëzimit të rrymës elektrike, Hz;
p - numri i poleve;
1 - RPM total.
Duke përjetuar pulsime të fushës magnetike, rotori merr lëvizjen fillestare. Për shkak të ndikimit jo uniform të rrjedhës, ajo do të zhvillojë një çift rrotullues. Sipas ligjit të induksionit, në një dredha-dredha me qark të shkurtër formohet një forcë elektromotore, e cila gjeneron një rrymë. Frekuenca e saj është proporcionale me rrëshqitjen e rotorit. Për shkak të ndërveprimit të rrymës elektrike me një fushë magnetike, krijohet një çift rrotullues boshti.
Ka tre formula për llogaritjet e performancësfuqia e një motori elektrik asinkron. Përdorimi sipas ndërrimit fazor
S=P ÷ cos (alfa), ku:
S është fuqia e dukshme e matur në Volt-Amper.
P - fuqia aktive në Watts.
alfa - ndërrim fazor.
Fuqia e plotë i referohet treguesit real dhe fuqia aktive është ajo e llogaritur.
Llojet e motorëve elektrikë
Sipas burimit të energjisë, disqet ndahen në ato që funksionojnë nga:
- DC.
- AC.
Sipas parimit të funksionimit, ato, nga ana tjetër, ndahen në:
- Kolektor.
- Valve.
- Asinkron.
- Sinkron.
Motoret e ventilimit nuk i përkasin një klase të veçantë, pasi pajisja e tyre është një variant i ngasjes së kolektorit. Dizajni i tyre përfshin një konvertues elektronik dhe një sensor të pozicionit të rotorit. Zakonisht ato janë të integruara së bashku me bordin e kontrollit. Në kurriz të tyre ndodh ndërrimi i koordinuar i armaturës.
Motoret sinkron dhe asinkron funksionojnë ekskluzivisht me rrymë alternative. Rrotullimi kontrollohet nga elektronika e sofistikuar. Asinkronët ndahen në:
- Trefazor.
- Dyfazor.
- njëfazor.
Formula teorike për fuqinë e një motori elektrik trefazor kur lidhet me një yll ose një trekëndësh
P=3Uf If cos(alfa).
Megjithatë, për tensionin dhe rrymën lineare duket kështu
P=1, 73 × Uf × If × cos(alfa).
Ky do të jetë një tregues real se sa fuqimotori merret nga rrjeti.
Sinkron i ndarë në:
- Hapi.
- Hybrid.
- Induktor.
- Histerezë.
- Reaktive.
Motorët Stepper kanë magnet të përhershëm në dizajnin e tyre, kështu që ata nuk klasifikohen si një kategori e veçantë. Funksionimi i mekanizmave kontrollohet duke përdorur konvertuesit e frekuencës. Ekzistojnë gjithashtu motorë universalë që funksionojnë në AC dhe DC.
Karakteristikat e përgjithshme të motorëve
Të gjithë motorët kanë parametra të përbashkët që përdoren në formulën për përcaktimin e fuqisë së një motori elektrik. Bazuar në to, ju mund të llogaritni vetitë e makinës. Në literaturë të ndryshme, ato mund të quhen ndryshe, por nënkuptojnë të njëjtën gjë. Lista e parametrave të tillë përfshin:
- Moment rrotullues.
- Fuqia e motorit.
- Efiçenca.
- Numri i vlerësuar i rrotullimeve.
- Momenti i inercisë së rotorit.
- Tension i vlerësuar.
- Konstanta e kohës elektrike.
Parametrat e mësipërm janë të nevojshëm, para së gjithash, për të përcaktuar efikasitetin e instalimeve elektrike të fuqizuara nga forca mekanike e motorëve. Vlerat e llogaritura japin vetëm një ide të përafërt të karakteristikave aktuale të produktit. Sidoqoftë, këta tregues përdoren shpesh në formulën për fuqinë e motorit elektrik. Është ajo që përcakton efektivitetin e makinerive.
Çift rrotullues
Ky term ka disa sinonime: momenti i forcës, momenti i motorit, Çift rrotullues, çift rrotullues. Të gjitha ato përdoren për të treguar një tregues, megjithëse nga pikëpamja e fizikës, këto koncepte nuk janë gjithmonë identike.
Për të unifikuar terminologjinë, janë zhvilluar standarde që sjellin gjithçka në një sistem të vetëm. Prandaj, në dokumentacionin teknik, shprehja "çift rrotullues" përdoret gjithmonë. Është një sasi fizike vektoriale, e cila është e barabartë me produktin e vlerave vektoriale të forcës dhe rrezes. Vektori i rrezes është tërhequr nga boshti i rrotullimit deri në pikën e forcës së aplikuar. Nga pikëpamja e fizikës, ndryshimi midis çift rrotullues dhe momentit rrotullues qëndron në pikën e aplikimit të forcës. Në rastin e parë, kjo është një përpjekje e brendshme, në të dytën - një e jashtme. Vlera matet në njuton metra. Megjithatë, formula e fuqisë së motorit përdor çift rrotullues si vlerë bazë.
Është llogaritur si
M=F × r ku:
M - çift rrotullues, Nm;
F - forca e aplikuar, H;
r - rrezja, m.
Për të llogaritur çift rrotullues të vlerësuar të aktivizuesit, përdorni formulën
Mnom=30Rnom ÷ pi × nnom, ku:
Rnom - fuqia e vlerësuar e motorit elektrik, W;
nnom - shpejtësia nominale, min-1.
Sipas kësaj, formula për fuqinë nominale të motorit elektrik duhet të duket kështu:
Pnom=Mnom pinnom / 30.
Zakonisht, të gjitha karakteristikat tregohen në specifikim. Por ndodh që ju duhet të punoni me instalime krejtësisht të reja,informacion për të cilin është shumë i vështirë për t'u gjetur. Për të llogaritur parametrat teknikë të pajisjeve të tilla, merren të dhënat e analogëve të tyre. Gjithashtu, gjithmonë dihen vetëm karakteristikat nominale, të cilat janë dhënë në specifikim. Të dhënat reale duhet të llogariten vetë.
Fuqia e motorit
Në një kuptim të përgjithshëm, ky parametër është një sasi fizike skalare, e cila shprehet në shkallën e konsumit ose transformimit të energjisë së sistemit. Ai tregon se sa punë do të kryejë mekanizmi në një njësi të caktuar kohe. Në inxhinierinë elektrike, karakteristika tregon fuqinë e dobishme mekanike në boshtin qendror. Për të treguar treguesin përdoret shkronja P ose W. Njësia kryesore e matjes është Watt. Formula e përgjithshme për llogaritjen e fuqisë së një motori elektrik mund të përfaqësohet si:
P=dA ÷ dt ku:
A - punë mekanike (e dobishme) (energji), J;
t - koha e kaluar, sek.
Puna mekanike është gjithashtu një madhësi fizike skalare, e shprehur me veprimin e një force mbi një objekt dhe në varësi të drejtimit dhe zhvendosjes së këtij objekti. Është prodhim i vektorit të forcës dhe shtegut:
dA=F × ds ku:
s - distanca e përshkuar, m.
Shpreh distancën që do të kapërcejë një pikë e forcës së aplikuar. Për lëvizjet rrotulluese, ajo shprehet si:
ds=r × d(teta), ku:
teta - këndi i rrotullimit, rad.
Në këtë mënyrë mund të llogarisni frekuencën këndore të rrotullimit të rotorit:
omega=d(teta) ÷ dt.
Nga vijon formula për fuqinë e motorit elektrik në bosht: P \u003d M ×omega.
Efiçenca e motorit elektrik
Efiçenca është një karakteristikë që pasqyron efikasitetin e sistemit gjatë shndërrimit të energjisë në energji mekanike. Shprehet si raport i energjisë së dobishme ndaj energjisë së shpenzuar. Sipas sistemit të unifikuar të njësive matëse, ajo caktohet si "eta" dhe është një vlerë pa dimension, e llogaritur në përqindje. Formula për efikasitetin e një motori elektrik për sa i përket fuqisë:
eta=P2 ÷ P1 ku:
P1 - fuqia elektrike (furnizimi), W;
P2 - fuqi e dobishme (mekanike), W;
Mund të shprehet gjithashtu si:
eta=A ÷ Q × 100%, ku:
A - punë e dobishme, J;
Q - energjia e shpenzuar, J.
Më shpesh koeficienti llogaritet duke përdorur formulën për konsumin e energjisë së një motori elektrik, pasi këta tregues janë gjithmonë më të lehtë për t'u matur.
Rënia e efikasitetit të motorit elektrik është për shkak të:
- Humbje elektrike. Kjo ndodh si rezultat i nxehjes së përcjellësve nga kalimi i rrymës nëpër to.
- Humbje magnetike. Për shkak të magnetizimit të tepërt të bërthamës, shfaqen histerezë dhe rryma vorbull, gjë që është e rëndësishme të merret parasysh në formulën e fuqisë së motorit.
- Humbje mekanike. Ato lidhen me fërkimin dhe ajrosjen.
- Humbje shtesë. Ato shfaqen për shkak të harmonive të fushës magnetike, pasi statori dhe rotori janë të dhëmbëzuar. Gjithashtu në mbështjellje ka harmoni më të larta të forcës magnetomotore.
Duhet theksuar se efikasiteti është një nga komponentët më të rëndësishëmformulat për llogaritjen e fuqisë së një motori elektrik, pasi ju lejon të merrni numra që janë më afër realitetit. Mesatarisht, kjo shifër varion nga 10% në 99%. Kjo varet nga dizajni i mekanizmit.
Numri i vlerësuar i rrotullimeve
Një tregues tjetër kyç i karakteristikave elektromekanike të motorit është shpejtësia e boshtit. Shprehet në rrotullime në minutë. Shpesh përdoret në formulën e fuqisë së motorit të pompës për të zbuluar performancën e tij. Por duhet të mbahet mend se treguesi është gjithmonë i ndryshëm për punë boshe dhe për të punuar nën ngarkesë. Treguesi përfaqëson një vlerë fizike të barabartë me numrin e rrotullimeve të plota për një periudhë të caktuar kohe.
Formula e llogaritjes së RPM:
n=30 × omega ÷ pi ku:
n - shpejtësia e motorit, rpm.
Për të gjetur fuqinë e motorit elektrik sipas formulës për shpejtësinë e boshtit, është e nevojshme ta çoni atë në llogaritjen e shpejtësisë këndore. Pra, P=M × omega do të dukej kështu:
P=M × (2 pi × n ÷ 60)=M × (n ÷ 9, 55) ku
t=60 sekonda.
Momenti i inercisë
Ky tregues është një sasi fizike skalare që pasqyron një masë të inercisë së lëvizjes rrotulluese rreth boshtit të vet. Në këtë rast, masa e trupit është vlera e inercisë së tij gjatë lëvizjes përkthimore. Karakteristika kryesore e parametrit shprehet me shpërndarjen e masave trupore, e cila është e barabartë me shumën e produkteve të katrorit të distancës nga boshti në pikën bazë dhe masave të objektit. Në Sistemin Ndërkombëtar të Njësivematja ajo shënohet si kg m2 dhe ka llogaritet me formulën:
J=∑ r2 × dm ku
J - momenti i inercisë, kg m2;
m - masa e objektit, kg.
Momentet e inercisë dhe forcave lidhen me relacionin:
M - J × epsilon, ku
epsilon - nxitimi këndor, s-2.
Treguesi llogaritet si:
epsilon=d(omega) × dt.
Kështu, duke ditur masën dhe rrezen e rotorit, mund të llogaritni parametrat e performancës së mekanizmave. Formula e fuqisë së motorit përfshin të gjitha këto karakteristika.
Tension i vlerësuar
Quhet edhe nominale. Ai përfaqëson tensionin bazë, i përfaqësuar nga një grup standard tensionesh, i cili përcaktohet nga shkalla e izolimit të pajisjeve elektrike dhe rrjetit. Në realitet, mund të ndryshojë në pika të ndryshme të pajisjes, por nuk duhet të kalojë kushtet maksimale të lejuara të funksionimit, të projektuara për funksionimin e vazhdueshëm të mekanizmave.
Për instalimet konvencionale, voltazhi i vlerësuar kuptohet si vlerat e llogaritura për të cilat ato ofrohen nga zhvilluesi në funksionimin normal. Lista e tensionit standard të rrjetit është dhënë në GOST. Këto parametra përshkruhen gjithmonë në specifikimet teknike të mekanizmave. Për të llogaritur performancën, përdorni formulën për fuqinë e motorit elektrik sipas rrymës:
P=U × I.
Konstanta e kohës elektrike
Përfaqëson kohën e nevojshme për të arritur nivelin aktual deri në 63% pas aktivizimit tëdredha-dredha me makinë. Parametri është për shkak të proceseve kalimtare të karakteristikave elektromekanike, pasi ato janë kalimtare për shkak të rezistencës së madhe aktive. Formula e përgjithshme për llogaritjen e konstantës së kohës është:
te=L ÷ R.
Megjithatë, konstanta e kohës elektromekanike tm është gjithmonë më e madhe se konstanta e kohës elektromagnetike te. rotori përshpejtohet me shpejtësi zero në shpejtësinë maksimale të boshtit. Në këtë rast, ekuacioni merr formën
M=Mst + J × (d(omega) ÷ dt), ku
Mst=0.
Nga këtu marrim formulën:
M=J × (d(omega) ÷ dt).
Në fakt, konstanta e kohës elektromekanike llogaritet nga çift rrotullimi i fillimit - Mp. Një mekanizëm që funksionon në kushte ideale me karakteristika drejtvizore do të ketë formulën:
M=Mp × (1 - omega ÷ omega0), ku
omega0 - shpejtësia boshe.
Llogaritjet e tilla përdoren në formulën e fuqisë së motorit të pompës kur goditja e pistonit varet drejtpërdrejt nga shpejtësia e boshtit.
Formulat bazë për llogaritjen e fuqisë së motorit
Për të llogaritur karakteristikat reale të mekanizmave, gjithmonë duhet të merrni parasysh shumë parametra. para së gjithash, duhet të dini se çfarë rryme furnizohet me mbështjelljet e motorit: të drejtpërdrejtë ose të alternuar. Parimi i punës së tyre është i ndryshëm, prandaj, metoda e llogaritjes është e ndryshme. Nëse pamja e thjeshtuar e llogaritjes së fuqisë së diskut duket kështu:
Pel=U × I ku
I - forca aktuale, A;
U - tension, V;
Pel - energji elektrike e furnizuar. e martë.
Në formulën e fuqisë së motorit AC, zhvendosja e fazës (alfa) duhet gjithashtu të merret parasysh. Prandaj, llogaritjet për një makinë asinkron duken si:
Pel=U × I × cos(alfa).
Përveç energjisë (furnizimit) aktive, ekziston edhe:
- S - reaktive, VA. S=P ÷ cos(alfa).
- Q - e plotë, VA. Q=I × U × sin(alfa).
Llogaritjet duhet gjithashtu të marrin parasysh humbjet termike dhe induktive, si dhe fërkimin. Prandaj, një model formule e thjeshtuar për një motor DC duket kështu:
Pel=Pmech + Rtep + Rind + Rtr, ku
Рmeh - fuqi e dobishme e gjeneruar, W;
Rtep - humbje e nxehtësisë, W;
Rind - kostoja e tarifimit në spiralen e induksionit, W;
RT - humbje për shkak të fërkimit, W.
Përfundim
Motorët elektrikë përdoren pothuajse në të gjitha fushat e jetës njerëzore: në jetën e përditshme, në prodhim. Për përdorimin e saktë të diskut, është e nevojshme të njihen jo vetëm karakteristikat e tij nominale, por edhe ato reale. Kjo do të rrisë efikasitetin e tij dhe do të reduktojë kostot.
