Расчет мощности электродвигателя

Расчет мощности электродвигателя — задача, которая на первый взгляд выглядит несколько странной: чего рассчитывать, если мощность электромотора в обязательном порядке указывается в сопроводительной документации, да и на самом двигателе тоже? Однако не все так просто — в разных режимах работы электродвигатель может показывать весьма различную мощность — и то, какой она будет, сильно зависит от того, как электромотор используется. А так как асинхронный двигатель самый распространенный в быту, все расчеты будут приводиться именно для этого типа.

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,

ηвент, ηпер – КПД вентилятора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

Но расчет необходимой мощности электродвигателя будет выглядеть несколько хитрее, если электромотор должен работать в насосе или компрессоре.

2. Насос

k3 - коэффициент запаса, принимаемый как 1,1-1,3 в зависимости от мощности электродвигателя, 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,

ηнас, ηпер – КПД насоса и передаточного механизма соответственно,

kз – 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,

ηк, ηп – КПД компрессора и передаточного механизма соответственно,

kз – 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:

Важно отметить следующее:

1. 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.

2. Необходимо учитывать то, что наиболее нагруженными в двигателе являются подшипниковые узлы. В связи с этим необходимо учитывать радиальные и осевые усилия, действующие на вал двигателя. Превышения допустимых значений сил приводит к кратному уменьшению срока службы, а в некоторых случаях и выходу из строя не только подшипников, но и всего двигателя.

3. 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.

Широкий ассортимент электродвигателей представлен в ТВК «ЭлектроЦентр» и на сайте интернет-магазина stv39.ru.