Бывает, что приходится выбирать новый электродвигатель для замены старого. Часто при выборе аналога используют информацию на специальной табличке — бирке. Однако нередки ситуации, когда бирки попросту нет или она испорчена, а паспорт изделия недоступен. Что делать в таком случае? Расскажем далее, как определить мощность двигателя, частоту вращения, начало и конец обмотки электродвигателя без шильдика.
Определение электродвигателя
Электродвигатель представляет собой механизм, который преобразует электрическую энергию в механическую посредством электромагнитной индукции. Устройство состоит из двух основных частей: неподвижной (статор) и вращающейся (ротор). При подаче электрического тока на электродвигатель в нем создается магнитное поле. Это поле взаимодействует с полем ротора, вызывая его вращение.
Электродвигатели применяются в автомобильной промышленности, конвейерных системах, робототехнике и системах автоматизации. Также ими комплектуются насосы и компрессоры.
Общие характеристики устройств
Среди основных характеристик электродвигателей выделяют:
- мощность;
- частоту вращения;
- номинальный ток и напряжение;
- момент инерции; класс изоляции;
- монтажное исполнение.
Также при выборе электродвигателей учитывают степень защиты и класс взрывобезопасности, если оборудование планируется использовать на опасных предприятиях.
Обозначение — маркировка обмоток двигателя
Обмотка трехфазных асинхронных электродвигателей маркируется буквами U, V, W. При этом началу и концу обмотки присваивается числовое значение 1 и 2 соответственно. Таким образом, обозначение обмотки электрического двигателя будет выглядеть так: U1-U2, V1-V2, W1-W2.
Есть два основных способа соединения обмоток: звезда и треугольник. В первом случае перемыкаются контакты U1, V1, W1. А при соединении треугольников создается перемычка пар контактов U1 c W2, V1 c U2, W1 c V2.
Определяем мощность прибора по габаритам
Есть разные типы электродвигателей, каждый из которых имеет свои размеры. От них, собственно, и зависит мощность приборов. Поэтому зная размеры устройства, можно произвести расчет мощности двигателя и без использования специальной бирки. Для замера понадобится измерительная лента, например, рулетка, а еще лучше качественный штангенциркуль.
При расчете особое внимание уделяется следующим характеристикам оборудования:
- размерам вала (диаметр и длина);
- высоте расположения вала относительно нижнего крепежа;
- расстоянию между ножками прибора (длина и ширина).
Для этого штангенциркулем замеряется каждый параметр. Также важно узнать синхронную частоту вращения для определения мощности. Для этого понадобится мультиметр, способный работать в режиме миллиамперметра. Демонтируем крышку с распределительной коробки, где находятся клеммы, подключаем щупы измерительного прибора к началу и концу любой обмотки (двигатель обязательно должен быть обесточен), после чего руками медленно поворачиваем вал. Количество отклонений стрелки при обороте означает количество полюсов, а каждый полюс соответствует следующей частоте:
- два полюса — 3000 об/мин;
- четыре полюса — 1500 об/мин;
- шесть полюсов — 1000 об/мин;
- восемь полюсов — 750 об/мин.
Зная теперь частоту вращения, можно при помощи специальной таблицы найти нужную мощность двигателя.
Например, при диаметре вала в 22 миллиметра и частоте вращения 3000 об/мин мощность двигателя составит от 1,5 до 2,2 кВт. Вот мы и определили мощность электродвигателя по его размерам, не используя при этом бирку. Есть и другие способы, как произвести расчет мощности электродвигателя. О них ниже.
Определяем мощностные характеристики по потребляемому току
Мощность электродвигателя можно определить и по току, который он потребляет. Для измерений понадобятся токоизмерительные клещи. Перед началом измерений нужно отключить питание двигателя и открыть крышку клеммной коробки, чтобы было удобнее работать с проводами.
Затем подключают электродвигатель к сети и дают ему поработать на номинальной нагрузке в течение пары минут. Устанавливают показатели измерительного прибора на предел 200 А и замеряют ток в одной из фаз с помощью токоизмерительных клещей. После этого осуществляют замер напряжения на обмотках мотора с использованием щупов для определения мощности по току.
Полученные значения подставляются в специальную формулу: S=1.73×I×U. Символ S обозначает полную мощность оборудования и измеряется в кило-вольт-амперах. I — это сила тока, а U — значение линейного напряжения.
Чтобы произвести расчет мощности двигателя на валу, используют другую формулу: P=S×сosφ×(η÷100). Здесь, помимо мощности, которую мы рассчитали ранее, придется определить еще и коэффициент мощности электродвигателя асинхронного (сosφ), а также коэффициент полезного действия (η). Таким способом легко рассчитать мощность по току.
Способы расчета частоты вращения вала электродвигателя
В идеале для определения частоты вращения вала электродвигателя, если нет шильдика с информацией, следует использовать механический или лазерный тахометр. Он позволяет определить точные показатели асинхронной частоты вращения. Проблема лишь в том, что приборы используются исключительно на предприятии, да и то не на всех, плюс стоят достаточно дорого. Поэтому есть еще один способ, как рассчитать частоту вращения.
Для этого понадобится обычный мультиметр, переключенный в режим измерения тока. Замеры производят на отключенном от сети электродвигателе. Отсоединяют крышку распределительной коробки, где находятся клеммы, и подключат измерительный прибор к обмотке статора — к началу и концу любой из обмоток. После этого прокручивают вал на один оборот и смотрят, сколько раз стрелка отклонилась от нуля. Количество отклонений равно числу полюсов. Например, отклонение в два полюса соответствует частоте вращения 3000 об/мин. Выше уже была представлена таблица со значениями.
Мощность и вращающий момент электромотора
Мощность электродвигателя представляет собой величину, показывающую, какую работу может совершить двигатель за единицу времени. А под вращающим моментом подразумевают силу вращения вала, и именно этот показатель определяет выходную мощность электромотора.
Момент асинхронного электромотора возникает в результате взаимодействия магнитного поля статора и токов в обмотке ротора. Таким образом, этот параметр зависит от магнитного потока статора (Φ) и силы тока в роторе (I2). Но только активная мощность, которую двигатель получает из сети, участвует в создании вращающего момента. Расчет вращающего момента осуществляют по следующей формуле:
Коэффициент полезного действия электродвигателя
Коэффициент полезного действия — это процент полезной работы от затраченной работы. КПД показывает, насколько эффективен процесс преобразования одной энергии в другую. Коэффициент полезного действия электродвигателя определяется по формуле η=P2/P1, где Р2 является полезной механической мощностью электродвигателя, а Р1 — потребляемая мотором электрическая мощность.
Параметр лежит в диапазоне от нуля до единицы, и чем параметр выше, тем лучше работа прибора. Например, если коэффициент равен 0,5, то практически половина мощности мотора теряется в процессе преобразования. Соответственно, двигатель с таким КПД эффективным не считается.
Режим работы электродвигателей
Учитывая стандарт ГОСТ, выделяют несколько режимов работы электродвигателей:
- продолжительный (S1);
- кратковременный (S2);
- повторно-кратковременный (S3).
В первом случае приборы работают беспрерывно, из-за чего они нагреваются до установленной температуры. При этом продолжительный режим работы может как меняться, так и быть постоянным. Температурные показатели при постоянной продолжительной работе остаются неизменными, а при продолжительной изменяющейся эксплуатации меняются в зависимости от нагрузки.
Если мотор работает в кратковременном режиме, значительного нагрева не происходит, потому что в паузах между включениями/выключениями прибор охлаждается до температуры окружающей среды. По ГОСТ электрооборудование работает в диапазонах 10, 30, 60 и 90 минут.
При повторно-кратковременном режиме двигатель работает с перерывами. Во время каждого перерыва он не успевает полностью остыть, а во время работы не успевает нагреться до установленной температуры. Этот режим часто используется в электродвигателях техники, которая работает циклически (подъемные краны, экскаваторы и другие машины).
Влияние мощности электродвигателя на его характеристики
Мощность электродвигателя является ключевым фактором, определяющим его работу и производительность. Она показывает, сколько работы может выполнить двигатель за определенное время, и непосредственно влияет на его эффективность.
Мощность, прежде всего, влияет на производительность оборудования — чем мощнее устройство, тем оно производительней. Однако это далеко не единственный параметр, зависящий от мощностных характеристик.
Так, от мощности зависят габариты устройств. Например, чем мощнее техника, тем она больше. Но в данном случае стоит учесть и частоту вращения вала. Если взять два мотора с одинаковой мощностью, но разной частотой, то габаритнее будет тот, который имеет большую частоту.
Где применимы электродвигатели
Электрические двигатели используются в различных устройствах и механизмах, таких как насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры, промышленные роботы, электроинструменты, транспортные средства на электротяге. Без них невозможна работа станков и грузоподъёмников, строительных машин и железнодорожного транспорта. Кроме того, они применимы в медицине и общественном питании. Ими комплектуются бытовая техника и некоторые подвижные игрушки.