Что такое статический момент и номинальный момент двигателя
Что такое критический момент асинхронного двигателя
В этом разделе мы разместили подборку статей посвященных такому важному в теории асинхронного привода понятию как момент. Здесь читатели найдут материалы раскрывающие значения отдельных терминов так или иначе связанных с понятием момента. Дополнительно мы организовали подборку статей с формулами по которым можно рассчитать конкретные значения моментов или построить их зависимости. Для большей наглядности сдесь же можно найти примеры иллюстирующие использование формул для рассчета того или иного показателя.
Из теории мы знаем что номинальный момент двигателя это момент на валу развиваемый при номинальной мощности и номинальных оборотах вала двигателя.
Как мы выясняли ранее под номинальным моментом понимают такой момент на валу электродвигателя, величина которого постоянна при постоянной номинальной частоте вращения вала.
Ранее мы рассмотрели подробно что представляет собой пусковой момент асинхронного электрического двигателя и по каким формулам можно посчитать значение пускового момента (новая статья). В этой статье мы приведем пример расчета значение пускового момента для линейки асинхронных электродвигателей. Для расчета мы будем использовать данные которые можно получить из паспорта двигателя: номинальный момент и кратность пускового момента по отношению к номинальному. Расчет будет выполнен по формуле:
- Отправить тему по email
- Версия для печати
Как измерить крутящий момент двигателя?
Сообщение Nick » 19 сен 2011, 12:44
Как можно измерить крутящий момент двигателя? Статический момент измерить просто, приделываем к валу рычаг, тянем за него динамометром и запоминаем при каком усилии двигатель сдвинулся. Но что делать с крутящим моментом, да еще и при определенных оборотах?
Как построить график зависимости крутящего момента от оборотов в секунду для шагового электродвигателя? Может есть специальный прибор, которым его можно измерить (желательно для широкого диапазона двигателей)?
Use the Console, Luke.
Re: Как измерить крутящий момент двигателя?
Сообщение aftaev » 19 сен 2011, 14:44
Re: Как измерить крутящий момент двигателя?
Сообщение Nick » 19 сен 2011, 15:06
Как зачем для контроля качества входящей (исходящей) продукции. Кстати, а вот тот момент на графике, он отражает максимальный момент на валу или момент стабильной работы. Т.е. при такой нагрузке двигатель будет работать штатно или нет?
А не помнишь как назывался тот динамометр, без названия шибко тяжело искать?
Use the Console, Luke.
Re: Как измерить крутящий момент двигателя?
Сообщение aftaev » 20 сен 2011, 17:24
Заводы могут позволить себе купить такие приборы.
При желнии можно сделать макетик который будет измерять момент удржания. Тензодатчик подключаем к компу. Включаем редуктор который тянет медленно. На омпе рисуется график в кг. Как только сорвали все.
Другой например макетик: подключается, двиг к маслянному насосу и замеряется создаваемое давление на определенных оборотах. Поддерживать всегда опредленную вязкость масл(температуру), и измерять давление цифровыми датчиками давления. Подключитьэто к компу и смотри обороты=давление(момент) Вот тебе и график.
Другое дело, хотят они этого делать, и есть у них на заводе отдел ОТК.
Порой складывается впечетление продавцы и производители ШД не проверяют даже на холостое вращение. Там же ажно 4 провда нужно прикрутить
Знакомая фирма занимается разработкой щитов управления для нефтяных качалок. Вот свои шкафы перед отправкой они тестируют. Есть них для этого 30квт двиг. со спец. приспособой которая тормозит двиг, проверяется разная защита. Самое интересное это вибро стол. Ставят щит, и трясут несколько часов. Вот если после этого он работает и ничего не отвалилось значит сборка хорошая. Это дешевле обходитя им чем потом оплачивать самолет + машину в степь к тушанчикам где стоят нефтяные качалки.
Методы увеличения Мпуск
Из формулы видно, от чего зависит пусковой момент асинхронного двигателя и как увеличить его, изменяя параметры. Он зависит от мощности трехфазного двигателя и величины скольжения.
Мощность определяется по формуле, корень из 3 умноженный на напряжение и ток. Скольжение изменяет свое значение в зависимости от оборотов вала механизма. При оборотах двигателя равных нулю, скольжение принимает значение равное 1.
При разгоне электродвигателя оно уменьшается и стремится к нулю при достижении номинальных оборотов ротора. Для того чтобы увеличить пусковой момент, достаточно увеличить пусковой ток или питающее напряжение. Величину скольжения изменить нельзя.
Для примера приведем расчет пускового момента, используя паспортные данные некоторых двигателей. Результат сведен в нижеприведенную таблицу:
При этом следует помнить, что использование электродвигателя в механизмах с пусковым моментом, превышающим усилие двигателя на валу – недопустимо. В этом случае электродвигатель не сможет преодолеть потери в двигателе и тормозной момент механизма. Он просто выйдет из строя. Т.е. усилие электродвигателя недостаточно для нормальной работы устройства.
2.8. Механическая характеристика асинхронного двигателя
Под механической характеристикой принято понимать зависимость частоты вращения ротора в функции от электромагнитного момента n = f(M). Эту характеристику (рис. 2.15) можно получить, используя зависимость M = f(S) и пересчитав частоту вращения ротора при разных значениях скольжения.
Так как S = (n0 — n) / n0, отсюда n = n0(1 — S). Напомним, что n0 = (60 f) / p – частота вращения магнитного поля.
Участок 1-3 соответствует устойчивой работе, участок 3-4 – неустойчивой работе. Точка 1 соответствует идеальному холостому ходу двигателя, когда n = n0. Точка 2 соответствует номинальному режиму работы двигателя, ее координаты Мн и nн. Точка 3 соответствует критическому моменту Мкр и критической частоте вращения nкр. Точка 4 соответствует пусковому моменту двигателя Мпуск. Механическую характеристику можно рассчитать и построить по паспортным данным. Точка 1:
n0 = (60 f) / p, где: р – число пар полюсов машины; f – частота сети.
Точка 2 с координатами nн и Мн. Номинальная частота вращения nн задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:
здесь: Рн – номинальная мощность (мощность на валу).
Точка 3 с координатами Мкр nкр. Критический момент рассчитывается по формуле Мкр = Мн λ. Перегрузочная способность λ задается в паспорте двигателя nкр = n0 (1 — Sкр), , Sн = (n0 — nн) / n0 – номинальное скольжение.
Точка 4 имеет координаты n=0 и М=Мпуск. Пусковой момент вычисляют по формуле
Мпуск = Мн λпуск, где: λпуск – кратность пускового момента задается в паспорте.
Асинхронные двигатели имеют жесткую механическую характеристику, т.к. частота вращения ротора (участок 1–3) мало зависит от нагрузки на валу. Это одно из достоинств этих двигателей.
Как считать эту величину?
В этих целях существует формула из курса физики. Это Мкр= F * L, где F – сила, с которой вращается коленчатый вал, а L – длина плеча.
Но выполнить точные расчеты по этой формуле довольно трудно. Сила вращения коленвала – штука непостоянная. Когда поршень направляется вниз, в цилиндре появляется свободное место, и сила, которая действует на поршень, теряет мощность.
Поэтому для того, чтобы рассчитать крутящий момент двигателя, формула дает лишь приблизительные значения. Момент проще определить по количеству оборотов двигателя. Но не думайте, что он будет постоянным вместе с оборотами. Эта сила склонна расти с ростом оборотов, а когда обороты достигнут пикового порога, крутящий момент спадает. Это можно легко заметить, если разогнать автомобиль.
Каждый водитель замечал, что на старте авто идет на разгон медленнее, однако через некоторое время скорость, с которой машина ускоряется, вырастает. Затем через время она снова снижается.
Теорема Штейнера
От чего зависит момент инерции? От массы, положения оси вращения, формы и размеров тела.
Теорема Гюйгенса-Штейнера – очень важная теорема, которую часто используют при решении задач.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Теорема Гюйгенса-Штейнера гласит:
Момент инерции тела относительно произвольной оси равняется сумме момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс параллельно произвольной оси и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями.
Для тех, кто не хочет постоянно интегрировать при решении задач на нахождение момента инерции, приведем рисунок с указанием моментов инерции некоторых однородных тел, которые часто встречаются в задачах:
Основные технических характеристики
Перед выбором электродвигателя важно понимать следующие физические характеристики:
Номинальная мощность — механическая мощность, измеряемая на валу, выражается в единицах измерения Ватт или КилоВатт. Однако в некоторой продукции мощность исчисляют лошадинными силами.
Номинальное напряжение — напряжение, которое должно подаваться на клеммы электродвигателя, в соответсвии со спецификациями.
Статический крутящий момент (пусковой крутящий момент) — минимальный крутящий момент, который двигатель может обеспечить, с ротором при холостом ходе и при номинальной подаче напряжения частоты.
Промежуточный крутящий момент — минимальное значение крутящего момента, который развивается от питания двигателя с номинальным напряжением и частотой, от 0 об/мин до скорости, соответствующей максимальному крутящему моменту.
Максимальный крутящий момент — максимальный момент, который двигатель может развить во время эксплуатации с номинальной подачей напряжения и частоты.
Номинальный крутящий момент — крутящий момент соответствует номинальной мощности и номинальному количеству оборотов.
Номинальный крутящий момент рассчитывается по формуле:
Pn — номинальная мощность, кВт
n- номинальное количество оборотов, об/мин
Синхронная частота вращения, вычисляется по след. формуле:
f — подача частоты, Гц
р — количество пар полюсов
Диаграмма крутящих моментов
Влажность — электрооборудование должно эксплуатироваться при относительной влажности от 30% до 90% (без конденсации)
Необходимо исключить негативные последствия от случайного конденсата с помощью защищенного корпуса электрооборудования или, если необходимо, посредством дополнительных мер (например, встроенного нагревательного оборудования или системы кондицинирования, дренажных отверстий).
Высота и температура указаные в каталоге мощности предназначены для регулярного использования на высоте ниже 1000 м. над уровнем моря и при комнатной температуре от +5 оС до +40оС для двигателей с номинальной мощностью ниже 0,6 кВт, или при температуре от -15 оС до 40 оС для двигателей с номинальной мощностью, равной или превышающей 0,6 кВт. При других условиях эксплуатации (большей высоте и или температуре) значения изменяются в соответсвии с коэффициентом, указанным на графике.
Двигатели трехфазные или однофазные имеют направление движения по часовой стрелке. Против часовой — по запросу.
Напряжение — Частота: максимальное изменение подачи напряжения +/-10%. С этим допуском двигатели подают номинальную мощность. При долгосрочной эксплуатации с данными ограничениями возможно повышение температуры на 10 градусов С. Стандартная обмотка рассчитана на напряжение 230/400В и частоту 50 Гц. По запросу возможны другие значения напряжения частоты.
Частота вращения — крутящий момент: за исключением исполнения с четырьмя полюсами, двигатели имеют стандартное исполнение. Не рекомендуется использовать крутящие моменты выше номинального.
Обмотка статора выполняется из эмалированного медного провода (класс Н, 200 градусов), с измененными полиамидоэфирами полиамидами.
Класс изоляции F имеет пропитку полимерами, что обеспечивает высокую степень защиты от электростатического напряжения и механических нагрузок. Обмотка плотная, без воздушных мешков и с высокой степенью теплопередачи. Другие материалы из которых делается массовое производство обмоток имеют класс изоляции В, но по запросу мы ставим класс Н.
Двигатели тропического и морского исполнения: высокая степень защиты, которая используется для моторов, эксплуатирующихся в условиях тропического климата с высокой степенью влажности и неблагоприятных условиях эксплуатации обмотка покрывается слоем высококачественого глицерофталика, который имеет превосходные защитные характеристики.
В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В
В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В
Габарит, мм: 50-160
Мощность, кВт: 0,02-18,7
Размеры 71-160 адаптированы для использования
с регулятором частоты. Вентилятор на валу, класс защиты IP 55F
3000/1000, 3000/750, 1000/750, 3000/750
Габарит, мм: 63-160
Мощность, кВт: 0,06-18,7
В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В
В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В
Габарит, мм: 63-90
Мощность, кВт: 0,18-1,5
Размеры 80-90 адаптированны для использования с регулятором частоты.
Вентилятор на валу, класс защиты IP55F
Габарит, мм: 50-100
Мощность, кВт: 0,045 — 2,2
Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным
или пристыкованным конденсатором.
с реле выключения подачи напряжения
Габарит, мм: 63-100
Мощность, кВт: 0,187 — 2,2
Принудительная вентиляция. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным или
пристыкованным конденсатором. Центробежный выключатель. Встроенное реле подачи/отключения напряжения
Габарит, мм: 63-100
Мощность, кВт: 0,187 — 2,2
Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Поставка с встроенным или пристыкованным конденсатором.
Снабжены электронным пусковым реле.
В/Гц: 230/400/50 +/- 10%В
В/Гц: 266/460/60 +/- 10%В
Габарит, мм: 55-160
Мощность, кВт: 0,02 — 18,7
Вентилятор на валу. Класс защиты IP55F. Класс защиты тормоза IP44, по запросу IP55. Возможна
Об./мин.: 3000/1500, 1500/1000, 1500/750,
3000/1000, 3000/750, 1000/750, 3000/500
Габарит, мм: 63-160
Мощность, кВт: 0,06 — 18,7
поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
Габарит, мм: 50-100
Мощность, кВт: 0,09 — 2,2
поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
Асинхронные однофазные электродвигатели с центробежным выключателем
с реле выключения подачи напряжения с тормозом
Габарит, мм: 63-100
Мощность, кВт: 0,187 — 2,2
поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
Ассинхронные однофазные электродвигатели с встроенным электронным реле
Габарит, мм: 63-122
Мощность, кВт: 0,187 — 2,2
поставка с двойным тормозом и с ручным растормаживанием.
Электродвигатели с векторным управлением (Серводвигатели)
В/Гц: 230/50-60 +/-10% В
В/Гц: 400/50-60 +/-10% В
Габарит, мм: 63 — 160
Момент, Н*м: 2,6 — 42
Программирование через пульт или компьютер
Электродвигатели с встроенными энкодерами
В/Гц: 230/50-60 +/-10% В
В/Гц: 400/50-60 +/-10% В
Габарит, мм: 63 — 160
Момент, Н*м: 2,6 — 160
Сохранение момента при частоте вращения от 0 до максимальной. Высокая точность позиционирования.
Электродвигатели с встроенными регуляторами частоты вращения
В/Гц: 230/50-60 +/- 10% В
В/Гц: 400/50-60 +/-10% В
Количество полюсов: 2/4/6
Габарит, мм: 71 — 112
Момент, кВт: 0,12 — 4
Недорогой вариант электродвигателя с частотным управлением. Принудительная вентиляция Встроенный тормоз,
устройство тепловой защиты. Дистанционное управление.
В этом разделе мы разместили подборку статей посвященных такому важному в теории асинхронного привода понятию как момент. Здесь читатели найдут материалы раскрывающие значения отдельных терминов так или иначе связанных с понятием момента. Дополнительно мы организовали подборку статей с формулами по которым можно рассчитать конкретные значения моментов или построить их зависимости. Для большей наглядности сдесь же можно найти примеры иллюстирующие использование формул для рассчета того или иного показателя.
Момент нагрузки – момент, создаваемый вращающейся механической системой присоединенной к валу асинхронного двигателя. В качестве синонимов в литературе встречается термин момент сопротивления. Момент нагрузки зависит от геометрических и физических параметров тел входящих в кинематическую цепь, присоединенную к валу двигателя. Как правило, при расчете момент сопротивления принято приводить к валу двигателя.
Тормозной момент – момент, развиваемый асинхронной машиной, в режиме торможения. В литературе встречается термин синоним: тормозящий момент. В рамках теории асинхронных электродвигателей рассматривают 3 режима торможения: генераторное, динамическое и торможение противовключением.
Критический момент асинхронного двигателя – наибольшее значение момента развиваемое электродвигателем. Этого значения момент достигает при критическом скольжении. Если момент нагрузки на валу двигателя будет больше критического момента, то двигатель остановится.
Номинальный момент асинхронного двигателя – момент, возникающий на валу двигателя при номинальной мощности и номинальных оборотах. Под номинальными данными понимают данные, которые определяются при работе двигателя в режиме, для которого он был спроектирован и изготовлен.
Электромагнитный момент – момент, возникающий на валу электродвигателя при протекании по его обмоткам электрического тока. В литературе встречаются синонимы этого термина: вращающий момент двигателя или крутящий момент электродвигателя. Так же часто попадаются вариации с более развернутой формулировкой: электромагнитный вращающий момент или электромагнитный крутящий момент.
Это один из ключевых параметров теории, определяющий способность асинхронного двигателя вращать подсоединенную к его валу нагрузку в требуемых статических и динамических режимах. По этой причине при принятии решения об использовании двигателя для решения конкретной задачи важно принимать во внимание характер повидения электромагнитного момента. В самом общем случае электромагнитный момент на валу двигателя определяют по формуле: Мэм = (?Еф х Iф)/?2
В рамках современной теории асинхронных электрических машин применяют ряд терминов связанных с понятием момента. Часть этих терминов относится к моменту создаваемому на валу (на роторе) электродвигателя. Другая группа терминов определяет моменты создаваемые механической нагрузкой подключенной к валу электрического двигателя.
Эти термины определяют как сам момент развиваемый двигателем, так и различный состояния момента на выходном валу двигателя. Под состоянием подразумевается значение момента в кретических точках. Например номинальный момент или пусковой момент.
Эта статья также доступна на следующих языках: Тайский
