Как определить начало и конец обмоток трехфазного электродвигателя
В данной статье мы постарались максимально подробно объяснить, как правильно определить необходимые выводы обмотки асинхронного трехфазного электродвигателя, в частности АИР, для дальнейшего правильного его подключения.
Определение пар выводов с помощью тестера
Пара выводов — это конец и начало одной обмотки трехфазного электродвигателя. Для определения пары начало/конец одной обмотки используют тестер, установленный на предел измерения сопротивления:
- Первый щуп тестера подсоединяют к одному из выводов
- Вторым поочередно касаются остальных проводов.
- Если на какой-то паре покажется целостность цепи – это и будет одна из фазных обмоток
- Аналогично выделяются все обмотки
- Каждую из обмоток помечают
Определение начала и конца одной обмотки
При подаче напряжения на любую из обмоток статора, оно индуцируется в оставшиеся 2 обмотки.
Используя эту особенность, тестер и сеть низкого напряжения, можно определить начала и концы обмоток:
- Произвольно соединяются 2 вывода разных обмоток
- На оставшиеся концы обмоток подается низкое напряжение и проверяется напряжение на соединенных обмотках: (напряжение есть — значит соединенные провода — начало одной и конец другой обмотки. Напряжения нет — значит соединены 2 конца, либо 2 начала)
- Концы без напряжения условно помечаются как начала
- Повторяется опыт и соединяется уже найденное начало одной из обмоток с любым выводом на которое подавалось напряжение ранее. Теперь напряжение подается на оставшуюся обмотку.
- Поочередно, подобным образом, проверяются все обмотки.
Найдя начала и концы обмоток, можно приступать к подключению асинхронного электродвигателя по схемам «звезда» либо «треугольник».
Как видно из таблиц обмоточных данных электродвигателей серии АИР, большинство электродвигателей АИР предполагают подключение к сети 220/380 В.
Маркировка концов обмотки
Как правило, выводы обмоток асинхронных электродвигателей АИР маркированы попарно и имеют такие обозначения:
Фаза 1: С1 (начало) С4 (конец)
Фаза 2: С2 (начало) С5 (конец)
Фаза 3: С3 (начало) С6 (конец)
Первоочередно определяют и выделяют каждую из пар обмоток электродвигателя. Но порой, для правильного подключения, необходимо определить концы и начала обмоток самостоятельно.
Для более подробного просмотра электрических параметров — переходите к интересующей Вас модели электродвигателя АИР.
Начала и концы обмоток электродвигателей — простой способ определения
Автор Фома Бахтин На чтение 2 мин. Просмотров 29k. Опубликовано Обновлено
В большинстве случаев, обмотки трехфазных асинхронных электродвигателей скоммутированы в нужное соединение (“звезда” или “треугольник”) внутри статора и выведены в клеммную коробку в виде трех проводов, на которые подается питающее напряжение ~380 В.
Соединяться обмотки двигателя могут и в клеммной коробке: в этом случае все концы обмоток выводятся в коробку виде двух разделенных пучков по три провода (“начала” и “концы”).
Наконец, выводы обмоток могут быть промаркированы металлическими бирками (С1-С2-С3 – “начала”, С4-С5-С6 “концы” обмоток). Однако, в некоторых случаях попадаются электродвигатели, в клеммную коробку которых просто выведены шесть немаркированных “концов” обмоток, не разделенных на пучки. Причиной этому может быть утеря бирок с маркировкой вследствие небрежной эксплуатации электродвигателя.
В некоторых случаях, бывает, что после ремонта его обмоток – перемотки, в клеммную коробку двигателя выводят шесть совершенно одинаковых проводов одного цвета.
В этом случае, для правильного соединения. необходимо определить “начала” и “концы” обмоток электродвигателя. Для этого, сначала нужно “найти” обмотки, т. е. определить пары проводов отдельных фазных обмоток. Прозвонить пары можно любым тестером или при помощи контрольной лампы, после чего следует промаркировать найденные фазные обмотки.
Теперь нужно определить начало и конец найденных пар фазных обмоток, существуют несколько способов определения, наиболее распространенный и достаточно надежный способ – следующий:
Две любые “найденные” фазные обмотки, соединенные последовательно включают в сеть ~220 В, а к выводам третьей подключают контрольную лампу или вольтметр, с установленным пределом измерения до 100 В. Слабый накал лампы или отклонение стрелки вольтметра будет признаком, того, что две, последовательно включенные в сеть обмотки, соединены таким образом, что, «конец» одной обмотки соединен с «началом» другой.
Соответственно, полное отсутствие накала лампы или отклонения стрелки вольтметра – свидетельство отсутствия ЭДС в третьей обмотки, следовательно, последовательно включенные обмотки соединены своими “началами” или “концами”. Таким образом, определив “начала” и “концы” двух обмоток, выводы маркируются.
Теперь нужно определить “начало” и “конец” третьей обмотки, для этого ее соединяют последовательно с любой из обмоток, “начало” и “конец” которой уже определены и, подключив лампу или вольтметр к оставшейся обмотке, по аналогии предыдущего опыта находят “начало” и “конец”.
Как определить начало и конец фазных обмоток асинхронного двигателя
Определение начала и концов обмоток электродвигателя без внешнего питания.
Как прозвонить электродвигатель мультиметром | Техпривод
Одна из частых неисправностей электродвигателя – отсутствие вращения. Причину поломки можно определить следующим образом. Прежде всего с помощью мультиметра (в режиме вольтметра) проверяется подача питающего напряжения. Если питание подается, проблема заключается в электрической неисправности самого двигателя, соответственно, необходимо проверить целостность подключения и прозвонить обмотки. В большинстве случаев для этого используется обычный мультиметр.Прозвонка электродвигателя мультиметром
Трехфазный электродвигатель имеет 3 обмотки, у каждой из которых по два вывода. Для измерения сопротивления обмотки мультиметр переводится в режим омметра, его щупы соединяются с парой выводов. Предел измерения — 200 Ом или меньше. Необходимо последовательно прозвонить сопротивления всех трех обмоток. Полярность омметра в данном случае роли не играет.
Как узнать, какое должно быть сопротивление у обмоток? На данном этапе это неважно – главное, чтобы сопротивления были одинаковы. Расхождения показаний по обмоткам должны быть не более 10%.
Логично, что сопротивления обмоток зависят от мощности электродвигателя. У маломощных двигателей (сотни ватт) сопротивление каждой обмотки может составлять десятки Ом, у двигателей средней мощности (несколько киловатт) – единицы Ом. У приводов мощностью десятки киловатт сопротивление составляет доли ома, и обычным мультиметром проблематично точно его измерить.
Если мультиметр показывает 0 Ом, это говорит о коротком замыкании (начало и конец обмотки замкнуты). Можно попытаться устранить замыкание в районе борно, но это удается редко. Обычно в таких случаях двигатель разбирают или перематывают. Если на одной из обмоток мультиметр показывает бесконечность, произошел обрыв, и двигатель также подлежит разборке или перемотке.
Кроме того мультиметр позволяет без труда определить замыкание обмотки на корпус. В этом случае сопротивление между обмоткой и корпусом электродвигателя будет составлять единицы Ом (при нормальной изоляции — Мегаомы).
Проверка борно
Если после прозвонки остались подозрения, нужно вскрыть клеммную коробку (борно). Часто можно увидеть, что в борно плохо затянут крепеж, или отгорели провода. Если для соединения используются гайки, нужно на каждой клемме проверить протяжку не только верхней гайки, которой прикручен питающий проводник, но и осмотреть гайку, которая держит вывод обмотки, уходящий внутрь двигателя.
При отсутствии мультиметра допускается в первом приближении проверять обмотки на обрыв при помощи универсального пробника-прозвонки. Однако, при этом невозможно определить межвитковое и короткое замыкание в обмотках.
Как определить межвитковое замыкание
Межвитковое замыкание можно определить несколькими способами, самый практичный из них – измерение токов по фазам. Если при равенстве фазных напряжений токи отличаются более чем на 15%, и при этом двигатель греется на холостом ходу, можно смело нести его в перемотку.
Выводы
Следуя инструкциям, приведенным в статье, можно при помощи мультиметра определить большинство неисправностей обмотки двигателя. Как правило, при нарушениях целостности обмотки двигатель нужно перематывать.
Другие полезные материалы:
Выбор электродвигателя для компрессора
Типичные неисправности электродвигателя
Трехфазный двигатель в однофазной сети
| 127 | 220 | 380 | |
| 127 / 220 | треугольник | звезда | – |
| 220 / 380 | – | треугольник | звезда |
| 380 / – | – | – | треугольник |
Обозначение обмоток трехфазного двигателя — Мастер Фломастер
ОБОЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.
При соединении обмоток статора трехфазных электродвигателей переменного тока звездой приняты следующие обозначения начала обмоток: первая фаза обмотки — С1, вторая фаза обмотки — С2, третья фаза обмотки — С3, нулевая точка — 0. При шести выводах в электродвигателе начало обмотки первой фазы — С1, второй фазы — С2, третьей фазы — С3; конец обмотки первой фазы — С4, конец обмотки второй фазы — С5, конец обмотки третьей фазы — С6.
При соединении обмоток электрических машин в треугольник зажим первой фазы обмотки — С1, второй фазы обмотки — С2 и третьей фазы обмотки — С3.
У трехфазных асинхронных электродвигателей с фазным ротором (крановые электродвигатели) роторная обмотка первой фазы обмотки — Р1, второй фазы обмотки — Р2, третьей фазы обмотки — Р3, нулевая точка — 0.
У асинхронных многоскоростных электродвигателей выводы обмоток указывают количество полюсов электродвигателя, например для 4 полюсов — 4С1, 4С2, 4СЗ; для 8 полюсов — 8С1, 8С2, 8СЗ и т. п.
У синхронных машин (индукторов) начало обмотки возбудителя — И1, конец — И2. В электродвигателях постоянного тока начало обмотки якоря — Я1, конец — Я2. Начало компенсационной обмотки — К1, конец— К2; качало обмотки добавочных полюсов — Д1, конец — Д2; начало обмотки возбуждения последовательной — С1, конец — С2; начало обмотки возбуждения параллельной — Ш1, конец — Ш2; начало обмотки или провода уравнительного — У1, конец — У2.
ОБМОТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА:
В большинстве случаев, обмотки трехфазных асинхронных электродвигателей скоммутированы в нужное соединение («звезда» или «треугольник») внутри статора и выведены в клеммную коробку в виде трех проводов, на которые подается питающее напряжение
380 В. Соединяться обмотки двигателя могут и в клеммной коробке: в этом случае все концы обмоток выводятся в коробку виде двух разделенных пучков по три провода («начала» и «концы»).
Наконец, выводы обмоток могут быть промаркированы металлическими бирками (С1-С2-С3 – «начала», С4-С5-С6 «концы» обмоток). Однако, в некоторых случаях попадаются электродвигатели, в клеммную коробку которых просто выведены шесть немаркированных «концов» обмоток, не разделенных на пучки. Причиной этому может быть утеря бирок с маркировкой вследствие небрежной эксплуатации электродвигателя.
В некоторых случаях, бывает, что после ремонта его обмоток – перемотки, в клеммную коробку двигателя выводят шесть совершенно одинаковых проводов одного цвета.
В этом случае, для правильного соединения. необходимо определить «начала» и «концы» обмоток электродвигателя. Для этого, сначала нужно «найти» обмотки, т. е. определить пары проводов отдельных фазных обмоток. Прозвонить пары можно любым тестером или при помощи контрольной лампы, после чего следует промаркировать найденные фазные обмотки.
Теперь нужно определить начало и конец найденных пар фазных обмоток, существуют несколько способов определения, наиболее распространенный и достаточно надежный способ – следующий:
Две любые «найденные» фазные обмотки, соединенные последовательно включают в сеть
220 В, а к выводам третьей подключают контрольную лампу или вольтметр, с установленным пределом измерения до 100 В. Слабый накал лампы или отклонение стрелки вольтметра будет признаком, того, что две, последовательно включенные в сеть обмотки, соединены таким образом, что, «конец» одной обмотки соединен с «началом» другой.
Соответственно, полное отсутствие накала лампы или отклонения стрелки вольтметра – свидетельство отсутствия ЭДС в третьей обмотки, следовательно, последовательно включенные обмотки соединены своими «началами» или «концами». Таким образом, определив «начала» и «концы» двух обмоток, выводы маркируются.
Теперь нужно определить «начало» и «конец» третьей обмотки, для этого ее соединяют последовательно с любой из обмоток, «начало» и «конец» которой уже определены и, подключив лампу или вольтметр к оставшейся обмотке, по аналогии предыдущего опыта находят «начало» и «конец».
Как определить начало и конец фазных обмоток асинхронного двигателя
Определение начала и концов обмоток электродвигателя без внешнего питания.
Напряжения сети и схемы статорных обмоток электродвигателя
Если в паспорте электродвигателя указано, например, 220/380 в, это означает, что электродвигатель может быть включен как в сеть 220 в (схема соединения обмоток — треугольник), так и в сеть 380 в (схема соединения обмоток — звезда). Статорные обмотки асинхронного электродвигателя имеют шесть концов.
По ГОСТу обмотки асинхронного двигателя имеют следующие обозначения: I фаза — С1 (начало), С4 (конец), II фаза — С2 (начало), С5 (конец), III фаза — С3 (начало), С6 (конец).
Рис. 1. Схема подключения обмоток асинхронного двигателя: а — в звезду, б — в треугольник, в — исполнение схем «звезда» и «треугольник» на доске зажимов.
Если в сети напряжения равно 380 В, то обмотки статора двигателя должны быть соединены по схеме «звезда». В общую точку при этом собраны или все начала (С1, С2, С3), или все концы (С4, С5, С6). Напряжение 380 в приложено между концами обмоток АВ, ВС, СА. На каждой же фазе, то есть между точками О и А, О и В, О и С, напряжение будет в З раз меньше: 380/З = 220 В.
Способы подключения электродвигателей
Если в сети напряжение 220 В (при системе напряжений 220/127 В, что в настоящее время, практически нигде не встречается) обмотки статора двигателя должны быть соединены по схеме «треугольник».
В точках А, В и С соединяются начало (Н) предыдущей с концом (К) последующей обмотки и с фазой сети (рис. 1, б). Если предположить, что между точками А и В включена I фаза, между точками В и С — II, а между точками С и А — III фаза, то при схеме «треугольник» соединены: начало I (С1) с концом III (С6), начало II (С2) с концом I (С4) и начало III (С3) с концом II (С5).
У некоторых двигателей концы фаз обмотки выведены на доску зажимов. По ГОСТу, начала и концы обмоток выводят.в том порядке, как эго показано на рисунке 1, в.
Если теперь необходимо соединить обмотки двигателя по схеме «звезда», зажимы, на которые выведены концы (или начала), замыкают между собой, а к зажимам двигателя, на которые выведены начала (или концы), присоединяют фазы сети.
При соединении обмоток двигателя в «треугольник» соединяют, зажимы по вертикали попарно и к перемычкам присоединяют фазы сети. Вертикальные перемычки соединяют начало I с концом III фазы, начало II с концом I фазы и начало III с концом II фазы.
При определении схемы соединения обмоток можно пользоваться следующей таблицей:
Паспорт электродвигателя
Определение согласованных выводов (начал и концов) фаз статорной обмотки.
На выводах статорных обмоток двигателя обычно имеются стандартные обозначения па металлических обжимающих кольцах. Однако эти обжимающие кольца теряются. Тогда возникает необходимость определить согласованные выводы. Это выполняют в такой последовательности.
Сначала при помощи контрольной лампы определяют пары выводов, принадлежащих отдельным фазным обмоткам (рис. 2).
Рис. 2 . Определение фазных обмоток при помощи контрольной лампы.
К зажиму сети 2 подключают один из шести выводов статорной обмотки двигателя, а к другому зажиму сети 3 подключают один конец контрольной лампы. Другим концом контрольной лампы поочередно касаются каждого из остальных пяти выводов статорных обмоток до тех пор, пока лампа не загорится. Если лампа загорелась, значит, два вывода, присоединенные к сети, принадлежат одной фазе.
Необходимо следить при этом, чтобы выводы обмоток не замыкались друг с другом. Каждую пару выводов помечают (например, завязав ее узелком).
Определив фазы статорной обмотки, приступают ко второй части работы — определению согласованных выводов или «начал» и «концов». Эта часть работы может быть выполнена двумя способами.
1. Способ трансформации. В одну из фаз включают контрольную лампу. Две другие фазы соединяют последовательно и включают и сеть на фазное напряжение.
Если эти две фазы оказались включенными так, что и точке О условный «конец» одной фазы соединен с условным «началом» другой (рис. 3, а), то магнитный ноток Ф пересекает третью обмотку и индуктирует в ней ЭДС.
Лампа укажет наличие ЭДС небольшим накалом. Если накал незаметен, то следует применить в качестве индикатора вольтметр со шкалой до 30 — 60 В.
Рис. 3. Определение начал и концов в фазных обмотках двигателя методом трансформации
Если в точке О встретятся, например, условные «концы» обмоток (рис. 3, б), то магнитные потоки обмоток будут направлены противоположно друг другу. Суммарный поток будет близок к нулю, и лампа не даст накала (вольтметр покажет О). В данном случае выводы, принадлежащие какой-либо из фаз, следует поменять местами и включить снова.
Если накал у лампы есть (или вольтметр показывает некоторое напряжение), то концы следует пометить. На одни из выводов, которые встретились в общей точке О, надевают бирку с пометкой Н1 (начало I фазы), а на другой вывод — К3 (или К2).
Бирки К1 и Н3 (или Н2) надевают па выводы, находящиеся в общих узелках (завязанных при выполнении первой части работы) с Н1 и К3 соответственно.
Для определения согласованных выводов третьей обмотки собирают схему, представленную на рисунке 3, в. Лампу включают в одну из фазе уже обозначенными выводами.
2. Способ подбора фаз. Этот способ определения согласованных выводов (начал и концов) фаз статорной обмотки можно использовать для двигателей небольшой мощности — до 3 — 5 кВт.
Рис. 4. Определение «начал» и «концов» обмотки методом подбора схемы «звезда».
После того как определены выводы отдельных фаз, их наугад соединяют в звезду (по одному выводу от фазы подключают к сети, а по одному — соединяют в общую точку) и включают двигатель в сеть. Если в общую точку попали все условные «начала» или все «концы», то двигатель будет работать нормально.
Но если одна из фаз (III) оказалась «перевернутой» (рис. 4, а), то двигатель сильно гудит, хотя и может вращаться (но легко может быть заторможен). В этом случае выводы любой из обмоток наугад (например, I) следует поменять местами (рис. 4, б).
Если двигатель опять гудит и плохо работает, то фазу следует снова включить, как прежде (как в схеме а), но повернуть другую фазу — III(рис. 3, в).
Если двигатель и после этого гудит, то эту фазу следует также поставить по-прежнему, а повернуть следующую фазу — II.
Когда двигатель станет работать нормально (рис. 4, в), все три вывода, которые соединены в общую точку, следует пометить одинаково, например «концами», а противоположные — «началами». После этого можно собирать рабочую схему, указанную в паспорте двигателя.
Источник информации: «Школа для электрика: электротехника и электроника . Статьи, советы, полезная информация.
Бывают случаи, когда купив или получив в наследство электродвигатель, вы обнаруживаете, что у него имеются шесть выводов обмоток и они не промаркированы. Говоря проще, из статора электромотора выходят шесть проводов и на них нет никаких обозначений. Вам, для запуска электродвигателя в трёхфазную сеть, необходимо соединить их попарно, т.е. получить три контакта. Это называется маркировкой выводов . Но как это сделать? Ведь соединять их нужно правильно, начало одной обмотки нужно соединить с концом другой (соединение «треугольник») или начала (или концы) всех 3-х обмоток соединить вместе (соединение «звезда»).
Виды соединения обмоток:
1. Маркировку (узнать, где начало, а где конец обмотки) можно произвести с помощью контрольной лампы (220В) и электротестера. Необходимо разобрать электромотор, нам понадобится только статор.
С помощью электротестера находим 3 обмотки эл.двигателя. Тестер ставим на Омметр (выбираем мин. значение). Поочерёдно прозваниваем вывода. Зуммер тестера издал звук — это и есть обмотка.
Произвольно предпологаем, что вывода фаз (обмоток), расположенные у нас вверху рисунка — это «начала» фаз (буква Н). А вывода внизу рисунка — это «концы» фаз (буква К). Теперь нужно проверить правильность нашего предположения.
Подсоединяем к одной из фаз (обмоток) контрольную лампу . А «начало» и «конец» двух других фаз соединяем перемычкой (изолированный провод). На оставшиеся «конец» и «начало» подаём напряжение 220В (см.рис.). Если лампочка загорелась, то мы правильно определили «начала» и «концы» двух фаз (между которыми перемычка). Если лампочка не загорелась, то мы определили неправильно и просто меняем местами вывода одной фазы (см.рис.).
Осталось определить «начало»и «конец» фазы, к которой была подсоединена контрольная лампа. Делается это аналогично. Смотри рисунок.
Теперь мы знаем, где «начала» и «концы» всех трёх фаз (обмоток) электродвигателя. Мы можем соединить обмотки в «звезду» или «треугольник» и наш электромотор будет работать.
2 . Так же при шести выводах обмотки применяют метод пробных включений (см.рис.). ( Двигатель собран).
Сначала при помощи электротестера определяют выводы отдельных фаз и разделяют их попарно. Но при этом неизвестно, какой вывод в каждой паре является началом и концом фазы. Поэтому к ним произвольно привязывают картонные бирки с номерами 1-2 для первой фазы, 3-4 для второй и 5-6 для третьей. Соединяют в общую точку выводы с бирками 2, 4 и 6, а к выводам 1, 3, 5 подводят трёхфазный ток пониженного напряжения (рис. а). Если двигатель работает плохо, сильно гудит, токи фаз неодинаковы и превышают номинальное значение, то меняют местами выводы 1 и 2, т.е. соединяют в общую точку выводы 1, 4 и 6 (рис. б). Если при таком соединении неисправность двигателя не устраняется, то выводы первой фазы снова соединяют, как в первый раз, а меняют местами выводы второй фазы (рис. в). Если и при таком соединении двигатель работает плохо, то выводы второй фазы снова соединяют как на рис. б, а меняют местами выводы третьей фазы (рис. г). Теперь двигатель должен работать нормально.
3 . Третий метод маркировки, самый безопасный.
Набросок обмоток электродвигателя
1-ый метод -нам пригодится рядовая плоская батарейка на 4,5 В и комбинированный измерительный прибор (тестер) либо миллиамперметр неизменного тока. Обмотки мы за ранее вызвонили омметром и у нас имеются несколько пар проводов, но нам нужно найти, где у этих пар начало обмотки, а где конец. Берем всякую пару проводов принадлежащих одной из обмоток.
Условно помечаем один из выводов обмотки как начало (Н), а 2-ой как конец (К).
Подключаем тестер на пределе единицы либо 10-ки миллиампер неизменного тока к хоть какой другой паре проводов, принадлежащей другой обмотке.
Минус батарейки присоединяем к нашему условному концу (К) первой обмотки. Касаясь пару раз начала первой обмотки плюсом батарейки, смотрим за показаниями тестера. Нас интересует отклоненение стрелки прибора в момент замыкания цепи «батарейка – обмотка». Если стрелка прибора отклоняется в минус, то переключаем полярность присоединения прибора ко 2-ой обмотке , и опять пару раз замыкаем батарейку на первую обмотку. Сейчас отличия прибора в момент замыкания должны быть в положительную сторону. Тот вывод обмотки, который соединен с плюсом тестера будет началом 2-ой обмотки, а с минусом – концом. Таким же образом определяем начала всех других обмоток.
2-ой метод – две любые “отысканные” фазные обмотки, соедининяем поочередно, и к получившимся свободым концам подключаем 220в, а к оставшейся третьей обмотке подключаем контрольную лампу, и краткосрочно подаем 220в- запоминаем как у нас пылает лампа. Сейчас обмотки которые у нас соедены поочередно меняем подключение, другими словами концы 2-ой меняем местами и снова подаем питание, лампочка должна засветиться по другому либо ярче либо ослабевай. Если загорелась ярче, то обмотки у нас подключись поочередно, это означает идут в таком порядке начало – конец – начао – конец, так их и подписываем. Мы уже знаем верно две обмотки. Сейчас к неизвесной подключаем всякую из узнаваемых и снова уже к этой паре подводим 220 в, а к свободной лампу. Снова включаем питание и сейчас сходу будет видно по яркости накала, как включены обмотки, наносим надписи.
В приведенном примере можно заместо контрольной лампочки применить вольтметр и ориентироваться по отклонению стрелки прибора. Сейчас зависимо от схемы подключения нужно подключить обмотки. Для соединения звездой любые три (хоть начало хоть концы) соединяем вмете а к оставшимся трем будет подаваться питание- 380в. Для переключения в треугольк нужно будет сделать еще другие манипуляции. Об этом читайте в статье ” Электродвигатель подключение трегольником”
Популярное
- Светлячок насекомое Разведение светлячков в домашних условиях Человеку, который имеет свой плей л.
Светлячок насекомое (лат Человеку, который имеет свой плей л.
Образ жизни и среда обитания светлячка Человеку, который имеет свой плей л.
Как выглядят светлячки и где их искать? Человеку, который имеет свой плей л.
Конкурс с Pampers «Развитие малыша Конкурс от памперс Человеку, который имеет свой плей л.
Свежие записи
- Акции и конкурсы «Pampers» (Памперс) Конкурс от памперс Человеку, который имеет свой плей л.
Предметы искусства в интерьере Геометрия в декоре стен Человеку, который имеет свой плей л.
Коллекция в интерьере — неповторимое украшение, способное поведать о многом Открытые навесные полки Человеку, который имеет свой плей л.
Как очистить вытяжку на кухне от жира: чем отмыть и почистить фильтр, помыть решетку, чистка в домашних условиях Человеку, который имеет свой плей л.
Как и чем отмыть кухонную вытяжку от жира Человеку, который имеет свой плей л.
Проверка обмоток электродвигателя. неисправности и методы
Как проверить подшипники электродвигателя?
После осмотра прибора можно начинать его проверять и делать это нужно начиная с подшипников двигателя. Очень часто неисправности электродвигателя происходят вследствие их поломки. Они нужны для того, чтобы ротор плавно и свободно двигался в статоре. Расположены подшипники с обоих концов ротора в специальных нишах.
Для электродвигателей чаще всего используются такие типы подшипников, как:
Некоторые нуждаются в оснащении смазочными фитингами. а некоторые уже смазаны в процессе производства.
Проверять подшипники нужно следующим образом:
- разместите двигатель на твердой поверхности и положите одну руку на его верхнюю часть;
- второй рукой проверните ротор;
- постарайтесь услышать царапающие звуки, трение и неравномерность движения – всего это сигнализирует о неисправности прибора. Исправный ротор двигается спокойно и равномерно;
- проверяем продольный люфт ротора, для этого его нужно потолкать за ось из статора. Допускается люфт максимум до 3 мм, но не больше.
Если есть проблемы с подшипниками, то электродвигатель работает шумно, сами они перегреваются, что может привести к выходу прибора из строя.
Особенности ремонта коллекторных приводов
У данного типа электромашин чаще возникают механические неисправности. Например, стирание щеток или засорение контактов коллектора. В таких ситуациях ремонт сводится к чистке контактного механизма или замене графитовых щеток.
Тестирование электрической части сводится к проверке сопротивления обмотки якоря. В этом случае щупы прибора двум соседним контактам (ламелям) коллектора, после снятия показаний производится измерение далее по кругу.
Проверка обмотки якоря коллекторного электродвигателя
Отображенное сопротивление должно быть примерно одинаковым (с учетом погрешности прибора). Если наблюдается серьезное отклонение, то это говорит, что имеет место быть межвитковое КЗ или обрыв, следовательно, необходима перемотка.
Как прозвонить электродвигатель на обрыв обмоток и межвитковое замыкание
Межвитковое замыкание в обмотках можно проверить мультиметром на омах. Если имеется три обмотки, тогда достаточно сравнить их сопротивление. Отличие в сопротивлении одной обмотки указывает на межвитковое замыкание. Межвитковое замыкание однофазных двигателей определить труднее, так как имеются только разные обмотки — это пусковая и рабочая обмотка, которая имеет меньшее сопротивление.
Сравнивать их нет возможности. Выявить межвитковое замыкание обмоток трехфазных и однофазных двигателей можно измерительными клещами, сравнивая токи обмоток с их паспортными данными. При межвитковом замыкании в обмотках, их номинальный ток возрастает, а величина пускового момента уменьшается, двигатель с трудом запускается или совсем не запускается, а только гудит.
Проверка электродвигателя на обрыв и межвитковое замыкание обмоток
Измерять сопротивление обмоток мощных электродвигателей мультиметром не получится, потому что сечение проводов велико и сопротивление обмоток находится в пределах десятых долей ома. Определить разницу сопротивлений, при таких значениях мультиметром, не представляется возможным. В этом случае исправность электродвигателя лучше проверять токоизмерительными клещами.
Если нет возможности подключить электродвигатель к сети, сопротивление обмоток можно найти косвенным методом. Собирают последовательную цепь из аккумулятора на напряжение 12В с реостатом на 20 ом. С помощью мультиметра (амперметра) выставляют реостатом ток 0,5 — 1 А. Собранное приспособление подключают к проверяемой обмотке и замеряют падение напряжения.
Прозвонка электродвигателя на обрыв и сопротивление изоляции
Меньшее падение напряжения на катушке укажет на межвитковое замыкание. Если требуется знать сопротивление обмотки, его рассчитывают по формуле R = U/I. Неисправность электродвигателя можно также определить визуально, на разобранном статоре или по запаху горелой изоляции. Если визуально обнаружено место обрыва, его можно устранить, припаять перемычку, хорошо изолировать и уложить.
Замер сопротивлений обмоток трехфазных двигателей проводят без снятия перемычек на схемах соединений обмоток “звезда” и “треугольник”. Сопротивление катушек коллекторных электродвигаталей постоянного и переменного напряжения также проверяют мультиметром. А при большой их мощности проверка ведется с помощью приспособления аккумулятор — реостат, как указано выше.
Сопротивление обмоток этих двигателей проверяют отдельно на статоре и роторе. На роторе лучше проверять сопротивление непосредственно на щетках, прокручивая ротор. В этом случае можно определить неплотное прилегание щеток к ламелям ротора. Устраняют нагар и неровности на ламелях коллектора, их шлифовкой на токарном станке.
Вручную эту операцию сделать трудно, можно не устранить эту неисправность, а искрение щеток только увеличится. Пазы между ламелями также прочищают. В обмотках электродвигателей может быть установлен плавкий предохранитель, тепловое реле. При наличии теплового реле проверяют его контакты и при необходимости чистят их.
Как прозвонить коллекторный двигатель
Коллекторный агрегат также можно прозвонить мультиметром. Данный тип электродвигателей используется в цепи постоянного тока.
Коллекторные двигатели переменного тока встречаются реже, например в различных электроинструментах. Наиболее качественно прозванивать такие изделия можно в том случае, если полностью разобрать электрический двигатель.
Проверить якорь электродвигателя, а также прозвонить обмотку статора можно будет с помощью мультиметра, который должен быть переведён в режим измерения сопротивления до 200 Ом.
Наиболее часто статор коллекторного агрегата состоит из двух независимых обмоток, которые и требуется прозвонить мультиметром для определения их исправности.
Точное значение данного показателя, можно узнать в документации к электродвигателю, но о работоспособности обмотки можно судить в том случае, если прибор покажет небольшое значение сопротивления.
В мощных двигателях постоянного тока электрооборудования автомобиля, значение сопротивления статора будет настолько малым, что его отличие от короткозамкнутого проводника, может составлять десятые доли Ома. Менее мощные устройства имеют сопротивление обмотки статора в пределах 5 — 30 Ом.
Для того чтобы прозвонить мультиметром обмотки статора коллекторного электродвигателя, необходимо соединить щупы измерительного прибора с выводами данных обмоток. Если в процессе диагностических мероприятий будет выявлено отсутствие сопротивления даже в одном контуре, дальнейшая эксплуатация агрегата не осуществляется.
Ротор коллекторного электродвигателя состоит из значительно большего количества обмоток, но проверка якоря не займёт много времени.
Для того чтобы прозвонить эту деталь, необходимо включить мультиметр в режим измерения сопротивления до 200 Ом и расположить щупы мультиметра на коллекторе таким образом, чтобы они находились на максимальном удалении друг от друга.
Таким образом щупы займут место щёток двигателя и одну из нескольких обмоток якоря можно будет прозвонить. Если мультиметр покажет какое-либо значение, то не снимая щупов измерительного устройства с коллектора, следует провернуть слегка ротор, до момента соединения следующей обмотки со щупами устройства.
Таким образом проверить обмотку можно без особых усилий. Если мультиметр покажет примерно одинаковое значение сопротивления каждого контура, то это будет означать, что якорь устройства абсолютно исправен.
Это нарушение может привести не только к выходу из строя электродвигателя, но и к увеличению вероятности получения электротравмы. Проверить якорь и статор коллекторного двигателя на пробой не составит большого труда, для этого необходимо включить режим измерения сопротивления до 2 000 кОм. Для проверки статора достаточно подключить одну клемму к корпусу, а вторую к одной из обмоток.
Чтобы прозвонить эту часть электродвигателя правильно, во время выполнения данной операции запрещается прикасаться руками к металлической части щупов мультиметра, или к корпусу статора и проводки измеряемого контура.
Если не придерживаться этого правила, то можно получить ложноположительные результаты, так как через тело человека будет проходить достаточный электрический потенциал. В этом случае мультиметр покажет сопротивление человека, а не «пробой» между корпусом статора и обмоткой.
Аналогичным образом измеряется и возможная утечка электротока на корпус якоря электродвигателя.
Чтобы прозвонить отсутствие «пробоя» на массу устройства, необходимо поочерёдно присоединять щупы мультиметра к корпусу и различным обмоткам ротора электромотора.
Для того чтобы прозвонить различные типы электродвигателей с помощью мультиметра, необходимо приобрести мультиметр, который имеет режим измерения сопротивления.
Сверхточность, при осуществлении подобных действий, не требуется, поэтому можно с успехом использовать дешёвые китайские устройства. Прежде чем прозвонить обмотки двигателя мультиметром, необходимо убедиться в его исправности.
Следует также иметь в виду, что неисправность электродвигателя может иметь различные признаки. Даже в том случае если электрический прибор находится в рабочем состоянии, но обороты двигателя не достигают максимального значения, следует незамедлительно прозвонить возможные повреждения обмоток.
При осуществлении любых электромонтажных или диагностических работ, необходимо полностью отсоединить прибор от сети 220 В. или трёхфазного тока.
{SOURCE}
Особенности проверки электромоторов с дополнительными элементами
Дополнительными элементами, электродвигатели оснащаются с целью оптимизации работы или защиты.
- Термопредохранители: отключают двигатель от электропитания по достижении температуры, опасной для изоляционных материалов. Располагаются на корпусе (крепятся скобой) или под изоляцией обмотки. Во втором случае проверку выполнить проще, поскольку выводы легкодоступны. Определить, с какими разъемными ножками связана защитная схема, можно при помощи мультиметра или индикатора фазы (похож на отвертку с лампочкой). В норме сопротивление между выводами термопредохранителя весьма мало (короткое замыкание).
- Термореле: часто применяются вместо термопредохранителей. Обычно бывают нормально замкнутыми, но встречаются и разомкнутые. Для диагностики по нанесенной на корпус реле маркировке, в справочниках или Интернете, находят сопротивление его компонентов, затем проверяют мультиметром их фактическое значение. Для поиска в Сети, в строке набирают марку реле и следом «Data Sheet» («даташит»). Если термореле сгорело, по его параметрам подбирают аналог.
- Трехвыводные датчики оборотов двигателя. Устанавливаются в стиральных машинах. Основной элемент датчика — металлическая пластина, на которой при пропускании через нее токов малой величины формируется разность потенциалов.
Запитывается датчик через два крайних вывода. Если коснуться их щупами мультиметра в режиме омметра, в норме он отобразит мизерное сопротивление.
Проверка третьего вывода возможна только в рабочем режиме, когда присутствует магнитное поле. Попытка прозвонить датчик на ходу, то есть при включенной стиральной машине, может привести к травме. Рабочий режим безопаснее сымитировать, демонтировав двигатель и запитав датчик отдельно. Импульсы на выходе датчика формируют путем поворота ротора.
Мультиметр позволяет выявить пусть не все, но многие поломки электродвигателя. В основном при помощи прозвонки выявляются обрывы и короткие замыкания. Полную диагностику проводят на специальных стендах, для измерения сопротивления изоляции требуется мегомметр.
Коллекторные двигатели и основные неисправности якоря
Коллекторные электродвигатели рассчитаны на работу от бытовых сетей, напряжением 220В. Практически все они являются синхронными агрегатами. В отличие от асинхронных электродвигателей, коллекторные устройства состоят из неподвижного статора и вращающейся обмотки на валу – якоря. Напряжение на них подается с помощью щеточно-графитного устройства, которое и есть коллектор.
Основная причина, требующая проверки якоря и других деталей, состоит в появлении искр. Активное искрение свидетельствует об износе щеток и коллекторного узла или нарушении контактов. Кроме того, искры могут появиться в результате межвиткового замыкания, то есть, замыкания обмоток в коллекторе. Появление таких нарушений требует качественной диагностики, начиная с визуального осмотра и заканчивая проверкой мультиметром.
Первоначальный осмотр позволяет выявить оборванные или выгоревшие обмотки, а также выгорание в точках их подключения
Поэтому, в первую очередь следует обращать внимание на состояние обмоток и целостность витков. Если обмотки почернели полностью или частично, это уже указывает на определенные проблемы с якорем
Иногда изоляцию достаточно просто понюхать, чтобы определить характерный запах гари.
Более точную информацию можно получить путем проверки якоря мультиметром. Прозвонка выполняется поэтапно, захватывая все элементы двигателя:
- Вначале прозваниваются попарные выводы обмоток статора к ламелям. Сопротивления на каждом из них должны иметь одинаковое значение.
- Далее проверяется сопротивление между ламелями и корпусом якоря. В норме оно должно быть бесконечным.
- Целостность обмотки проверяется путем прозвонки выводов.
- После этого проверяется состояние цепи между корпусом статора и выводами якорной обмотки. При наличии пробоя на корпус, бытовое устройство категорически запрещается подключать к напряжению. В этом случае требуется обязательный ремонт или полная замена неисправных деталей.
После ремонта коллекторного электродвигателя нужно соединить все элементы между собой и подключить устройство к питанию 220В. Если агрегат работает нормально, значит ремонт выполнен правильно.
Какие электромоторы можно проверить мультиметром
Если в двигателе нет механических повреждений, что обычно определяется визуально, то его неисправность в большинстве случаев обусловлена следующим:
- произошел обрыв внутренней цепи;
- случилось замыкание, то есть появился контакт там, где его не должно быть.
Оба дефекта выявляются мультиметром. Сложности возникают только при проверке двигателей постоянного тока: у большинства из них обмотка имеет почти нулевое сопротивление и его приходится замерять косвенным методом, для чего понадобится собрать несложную схему.
- Трехфазные асинхронные двигатели работают и при однофазном питании.
- Асинхронные одно- и двухфазные с короткозамкнутым ротором конденсаторные. К этому типу относится большинство двигателей бытовых приборов.
- Асинхронные с фазным ротором. Такой ротор имеет трехфазную обмотку. Двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется регулировка частоты вращения и понижение пускового тока: в крановом оборудовании, станках и пр.
- Коллекторные. Применяются в ручном электроинструменте.
- Асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ротором.
Популярность моторов последнего типа объясняется рядом достоинств:
- простота конструкции;
- прочность;
- надежность;
- низкая стоимость;
- неприхотливость (не требует ухода).
Все электродвигатели состоят из двух частей: неподвижной и вращающейся. Первая у моторов переменного тока называется статором, у постоянного — индуктором; вторая – соответственно ротором и якорем.
Советы по выбору электродвигателя
Главное при выборе электродвигателя – это подбор его в соответствии с теми условиями, где он будет использоваться. Например, для влажной среды следует выбирать брызгозащитные приборы, а приборы открытого типа категорически нельзя подвергать воздействию жидкости. Помните следующее:
- двигатели брызгозащитного типа можно применять во влажных и сырых местах. Их конструкция такая, что жидкость не может попасть внутрь прибора под давлением силы тяжести или потока воды;
- открытый двигатель предполагает, что все его детали будут находиться на виду. С торцов приборы имеют огромные отверстия и хорошо видны обмотки статора. Эти отверстия категорически нельзя блокировать. а сами электродвигатели подобного типа нельзя использовать во влажных помещениях, а также грязных и пыльных;
- двигатели типа TEFC можно использовать везде, за исключением тех условий, на которые они не рассчитаны, о чем можно прочесть в руководстве пользователя к устройству.
Итак, мы перечислили наиболее распространенные проблемы, которые могут произойти с бытовыми электродвигателями. Практически всех их можно распознать и принять те или иные меры посредством проверки прибора
А как правильно его проверять и на какие детали при этом стоит обращать внимание прежде всего, мы и рассмотрели выше
Осмотр электродвигателя
Сначала проверка начинается с тщательного осмотра. При наличии тех или иных дефектов прибора, он может выйти из строя гораздо раньше установленного срока. Дефекты могут появиться вследствие неправильной эксплуатации двигателя или его перегрузкой. К их числу относят следующее:
- сломанные подставки или монтажные отверстия;
- краска посередине двигателя потемнела вследствие перегрева;
- наличие грязи и других посторонних частиц внутри электродвигателя.
Также осмотр включает в себя проверку маркировки на электродвигателе. Она нанесена на металлический шильдик. который прикреплен снаружи двигателя. Табличка с маркировкой содержит важную информацию о технических характеристиках данного прибора. Как правило, это такие параметры, как:
- сведения о компании-производителей двигателя;
- название модели;
- серийный номер;
- количество оборотов ротора в минуту;
- мощность прибора;
- схема подключения двигателя к тем или иным напряжениям;
- схема получения той или иной скорости и направления движения;
- напряжение – требования в плане напряжения и фазы;
- ток;
- размеры и тип корпуса;
- описание типа статора.
Статор на электродвигателе может быть:
- закрытым;
- обдуваемым посредством вентилятора;
- брызгозащитным и прочих типов.
Ремонт асинхронных двигателей
Наиболее распространены асинхронные силовые агрегаты на две и на три фазы. Порядок их диагностики не совсем одинаков, поэтому следует остановиться на этом более подробно.
Трехфазный мотор
Существует два вида неисправностей электрических агрегатов, причем независимо от их сложности: наличие контакта в неположенном месте или его отсутствие.
В состав трехфазного мотора, работающего от переменного тока, входит три катушки, которые могут быть соединены в форме треугольника или звезды. Имеется три фактора, определяющих работоспособность этой силовой установки:
- Правильность намотки.
- Качество изоляции.
- Надежность контактов.
Замыкание на корпус обычно проверяется при помощи мегомметра, но если его нет, можно обойтись обычным тестером, выставив на нем максимальное значение сопротивлений – мегаомы. Говорить о высокой точности измерений в этом случае не приходится, но получить приблизительные данные возможно.
Перед тем, как измерить сопротивление, убедитесь, что двигатель не подключен к электросети, иначе мультиметр придет в негодность. Затем нужно произвести калибровку, поставив стрелку на ноль (щупы при этом должны быть замкнуты). Проверять исправность тестера и правильность настроек, кратковременно касаясь одним щупом другого, необходимо каждый раз перед измерением величины сопротивление.
Приложите один щуп к корпусу электромотора и убедитесь, что контакт имеется. После этого снимите показания прибора, касаясь двигателя вторым щупом. Если данные в пределах нормы, соединяйте второй щуп с выводом каждой фазы поочередно. Высокий показатель сопротивления (500-1000 и более МОм) свидетельствует о хорошей изоляции.
Как проверить изоляцию обмоток показано в этом видео:
Затем необходимо убедиться, что все три обмотки целы. Проверить это можно, прозвонив концы, которые выходят в коробку выводов электродвигателя. Если обнаружен обрыв какой-либо обмотки, диагностику следует прекратить до устранения неисправности.
Следующий пункт проверки – определение короткозамкнутых витков. Довольно часто это можно увидеть при визуальном осмотре, но если внешне обмотки выглядят нормально, то установить факт короткого замыкания можно по неодинаковому потреблению электротока.
Двухфазный электрический двигатель
Диагностика силовых агрегатов этого типа несколько отличается от вышеописанной процедуры. При проверке мотора, оснащенного двумя катушками и запитывающегося от обычной электросети, его обмотки нужно прозвонить при помощи омметра. Показатель сопротивления рабочей обмотки должен быть на 50% меньше, чем у пусковой.
Обязательно должно измеряться сопротивление на корпус – в норме оно должно быть очень большим, как и в предыдущем случае. Низкий показатель сопротивления говорит о необходимости перемотки статора. Конечно, для получения точных данных такие измерения лучше проводить при помощи мегомметра, но такая возможность в домашних условиях имеется редко.
Проверка коллекторных электромоторов
Разобравшись с диагностикой асинхронных моторов, перейдем к вопросу о том, как прозвонить электродвигатель мультиметром, если силовой агрегат относится к коллекторному типу, и каковы особенности таких проверок.
Чтобы правильно проверить работоспособность этих двигателей при помощи мультиметра, нужно действовать в следующем порядке:
- Включить тестер на Ом и попарно замерить сопротивление коллекторных ламелей. В норме эти данные различаться не должны.
- Измерить показатель сопротивления, приложив один щуп прибора к корпусу якоря, а другой – к коллектору. Этот показатель должен быть очень высоким, стремиться к бесконечности.
- Проверить статор на целостность обмотки.
- Измерить сопротивление, прикладывая один щуп к корпусу статора, а другой – к выводам. Чем выше будет полученный показатель, тем лучше.
Проверить электродвигатель при помощи мультиметра на межвитковое замыкание не получится. Для этого используется специальный аппарат, с помощью которого производится проверка якоря.
Подробно проверка двигателей электроинструмента показана в этом видео:
Проверка коллекторного электродвигателя
Теперь перейдем к вышеупомянутым нюансам, ведь двигатели бывают разных видов. Как прозвонить коллекторный электродвигатель мультиметром? Схема его проверки выглядит следующим образом:
- Включите прибор на единицы Ом и измерьте попарно сопротивление ламелей коллектора.
- Затем измерьте сопротивление между корпусом якоря и коллектором.
- Проверьте обмотки статора.
- Измерьте сопротивление между корпусом и выводами статора.
Межвитковое замыкание определяется только специальным прибором. Существует способ измерения сопротивления якоря. Снимите с него щетки и подведите к пластинам напряжение до 6в, измерьте падение напряжения между ними.
Для проверки однофазного двигателя прозвоните рабочую и пусковую обмотки. Сопротивление первой должно быть в полтора раза ниже, чем второй.
Для примера возьмем однофазный мотор с тремя выводами, использующийся в стиральных машинах (чаще старого образца). Если между концами очень большое сопротивление, значит катушки соединены последовательно. Остается найти среднюю точку и таким образом определить концы каждой из них в отдельности.
Поскольку электродвигатели встречаются в каждом доме в бытовых приборах – это и холодильник, и пылесос, и многое другое – и они периодически ломаются, знать, как проверить однофазный электродвигатель мультиметром, просто необходимо. Если поломка не слишком серьезная, нести прибор в ремонтную мастерскую нецелесообразно. И у вас появится возможность набраться опыта и получить навыки, работая с двигателями разных типов и модификаций.
Какие электромоторы можно проверить мультиметром?
Существуют разные модификации электрических двигателей, и перечень их возможных неисправностей достаточно велик. Большинство неполадок можно диагностировать, воспользовавшись обычным мультиметром, даже если вы не специалист в этой области.
Современные электродвигатели разделяются на несколько видов, которые перечислены ниже:
- Асинхронный, на три фазы, с короткозамкнутым ротором. Этот тип электрических силовых агрегатов является самым популярным благодаря простому устройству, которое обеспечивает легкую диагностику.
- Асинхронный конденсаторный, с одной или двумя фазами и короткозамкнутым ротором. Такой силовой установкой обычно оснащается бытовая техника, запитывающаяся от обычной сети на 220В, наиболее распространенной в современных домах.
- Асинхронный, оснащенный фазным ротором. Это оборудование имеет более мощный стартовый момент, чем моторы с короткозамкнутым ротором, в связи с чем его используют как привод в крупных силовых устройствах (подъемники, краны, электростанки).
- Коллекторный, постоянного тока. Такие двигатели широко используются в автомобилях, где они играют роль привода вентиляторов и насосов, а также стеклоподъемников и дворников.
- Коллекторный, переменного тока. Этими моторами оснащается ручной электроинструмент.
Первый этап любой диагностики – визуальный осмотр. Если даже невооруженным взглядом видны сгоревшие обмотки или отломанные части мотора, понятно, что дальнейшая проверка бессмысленна, и агрегат нужно везти в мастерскую. Но зачастую осмотра недостаточно, чтобы выявить неполадки, и тогда необходима более тщательная проверка.
Различные схемы подключения асинхронных двигателей к сети 380 вольт
Для того чтобы заставить работать двигатель существует несколько различных схем подключения, наиболее используемые среди них — звезда и треугольник.
Как правильно подключить трехфазный двигатель «звездой»
Такой способ подключения применяется в основном в трехфазных сетях с линейным напряжением 380 вольт. Концы всех обмоток: C4, C5, C6 (U2, V2, W2), — соединяются в одной точке. К началам обмоток: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), — через аппаратуру коммутации подключаются фазные проводники A, B, C (L1, L2, L3). При этом напряжение между началами обмоток будет 380 вольт, а между местом подключения фазного проводника и местом соединения обмоток буде составлять 220 вольт.
На табличке электродвигателя указывается возможность подключения по способу «звезда» в виде символа Y, а также может указываться и можно ли подключить по другой схеме. Соединение по такой схеме может быть с нейтралью, которая подключается к точке соединения всех обмоток.
Такой подход позволяет эффективно защитить электродвигатель от перегрузок при помощи четырехполюсного автоматического выключателя.
Соединение «звездой» не позволяет электродвигателю, приспособленному для сетей 380 вольт развить полную мощность в силу того, что на каждой отдельной обмотке будет напряжение в 220 вольт. Однако, такое соединение позволяет не допустить перегрузки по току, старт электродвигателя происходит плавно.
В клеммной коробке будет сразу видно, когда электродвигатель соединен по схеме «звезда». Если есть перемычка между тремя выводами обмоток, то это однозначно говорит о том, что применяется именно эта схема. В любых других случаях применяется другая схема.
Выполняем соединение по схеме «треугольник»
Для того чтобы трехфазный двигатель мог развить свою максимальную паспортную мощность используют подключение, которое получило название «треугольник». При этом конец каждой обмотки соединяют с началом последующей, что в действительности образует на принципиальной схеме треугольник.
Выводы обмоток соединяют следующим образом: C4 соединяют с C2, С5 с C3, а С6 с C1. При новой маркировке это выглядит так: U2 соединяется с V1, V2 с W1, а W2 cU1.
В трехфазных сетях между выводами обмоток будет линейное напряжение 380 вольт, а соединение с нейтралью (рабочим нулем) не требуется. Такая схема имеет особенность еще и в том, что возникают большие пусковые токи, которые может не выдержать проводка.
На практике иногда применяют комбинированное подключение, когда на этапе запуска и разгона используется подключение «звездой», а в рабочем режиме специальные контакторы переключают обмотки на схему «треугольник».
В клеммной коробке подключение треугольником определяется наличием трех перемычек между клеммами обмоток. На табличке двигателя возможность подключения треугольником обозначается символом Δ, а также может указываться мощность, развиваемая при схеме «звезда» и «треугольник».
Трехфазные асинхронные двигатели занимают значительную часть среди потребителей электроэнергии благодаря своим очевидным достоинствам.
Особенности проверки электромоторов с дополнительными элементами
Зачастую электрические силовые установки оснащаются дополнительными компонентами, предназначенными для защиты оборудования или оптимизации его работы. Наиболее распространенными элементами, встраивающимися в мотор, являются:
- Термопредохранители. Они настроены на срабатывание при определенной температуре таким образом, чтобы избежать сгорания и разрушения изолирующего материала. Предохранитель убирается под изоляцию обмоток или фиксируется к корпусу электрического мотора стальной дужкой. В первом случае доступ к выводам не затруднен, и их без проблем можно проверить с помощью тестера. Также можно мультиметром или простой индикаторной отверткой определить, к каким разъемным ножкам выходит защитная схема. Если температурный предохранитель находится в нормальном состоянии, то он должен показывать при измерении короткое замыкание.
- Термопредохранители могут быть с успехом заменены температурными реле, которые бывают как нормально разомкнутыми, так и замкнутыми (второй тип более распространен). Марка элемента проставляется на его корпусе. Реле для различных типов двигателей выбирается в соответствии с техническими параметрами, ознакомиться с которыми можно, прочитав эксплуатационные документы или найдя нужную информацию в интернете.
- Датчики оборотов двигателя на три вывода. Обычно ими комплектуются моторы стиральных машин. Основой принципа работы этих элементов является изменение разности потенциалов в пластинке, через которую проходит слабый ток. Питание подается по двум крайним выводам, которые обладают небольшим сопротивлением и при проверке должны показывать короткое замыкание. Третий вывод проверяется только в рабочем режиме, когда на него действует магнитное поле. Не следует измерять величину электропитания датчика при включенном двигателе. Лучше всего вообще снять силовой агрегат и подать ток отдельно на датчик. Для возникновения импульсов на выходе датчика покрутите ось. Если ротор не оснащен постоянным магнитом, придется на время проверки установить его, сняв предварительно сенсор.
Обычного мультиметра, как правило, достаточно для диагностики большинства неполадок, которые могут возникать в электромоторах. Если установить причину неисправности этим прибором не представляется возможным, проверка производится с помощью высокоточных и дорогостоящих аппаратов, которые имеются только у специалистов.
В этом материале содержится вся необходимая информация о том, как правильно проверить электродвигатель мультиметром в бытовых условиях. При выходе любой электротехники из строя самое главное – прозвонить обмотку мотора, чтобы исключить его неисправность, поскольку силовая установка имеет наиболее высокую стоимость по сравнению с другими элементами.
Типы электродвигателей и особенности ремонта
Данные устройства производятся в разных конструктивных исполнениях. Выход из строя обмотки в промышленности ремонтируется отправкой двигателя в ремонтный цех, где двигатели разбирают, чистят, ревизируют.
Потом неисправные обмотки перематывать стараются на специальных намоточных установках
. После этого собирают и проверяют двигатели на рабочих оборотах с измерением тока холостого хода и под предполагаемой нагрузкой.
Электродвигатели подразделяются на два типа:
- с короткозамкнутым ротором моторы представляют собой простоту изготовления, дешевизну и имеют высокий коэффициент полезного;
- с фазным ротором, используют такое конструктивное решение при недостаточном напряжении питающей сети, если этого питания не хватает для запуска устройства.
Неисправность таких устройств в быту устраняется совместно с сервисной службой или сдачей этого мотора в мастерскую. Но, что же делать если поблизости нет сервиса и нет возможности отдать в ремонт профессионалам?
Единственный вариант попробовать разобрать в домашних условиях и обеспечить перемотку самостоятельными силами. Перематывать обмотки может человек, обладающий минимальными знаниями
о способе проведения перемотки.
Разборка электродвигателя
Перед разборкой необходимо обработать мотор влажной чисткой, затем очистить ветошью. Откручиваем крышку вентилятора
, снимаем последовательно все болты. После этого спрессовываем вентилятор, предварительно открутив его фиксирующий болт.
Откручиваем крепления подставки
и крепление фланцев. Отсоединяем борно электродвигателя с клеммником. Все крепления и болты надо складывать отдельно, чтобы не было проблем в дальнейшем со сборкой. Откручиваем передний фланец вместе с ротором и вытаскиваем.
Разное устройство электродвигателей заставляет предварительно задумываться: «Какая из обмоток вышла из строя роторная или статорная». С помощью приборов омметра и мегоомметра
проводим проверку обмоток.
Прозваниваем двигатель омметром между тремя фазными выводами на одинаковость сопротивления. Проверяем омметром каждую фазу на землю, сопротивление должно быть порядка нескольких мегоОм и выше. Затем берём мегоомметр и проверяем сопротивление изоляции
каждой обмотки на корпус.
Определились с неисправной обмоткой, в нашем случае неисправна обмотка статора
, а ротор имеет неразборную конструкцию. Демонтаж статора не совсем простая задача, как казалось бы на первый взгляд.
Если обмотка оплавилась очень сильно и электродвигатель вышел из строя от перегрева, то выбивать её не понадобится, она достаточно легко снимется
со своих мест крепления. Случилось так, что обмотка подгорела немного или она в обрыве, то лак очень хорошо будет держать, и даже попытки сбить зубилом не приведут к полному удалению старых частей.
Как вариант, можно развести костёр и нагреть корпус статора
чтобы весь лак внутри выгорел. После таких действий старые отложения высыпятся сами.
Необходимо дать остыть корпусу на воздухе, не прибегая к жидкостному охлаждению, в противном случае корпус не выдержит разности температур
и треснет. Зачистка внутренней поверхности требуется до состояния блеска. Не должно остаться окалин от оплавленного лака и меди.
Потребуется подсчёт количества витков и параметры провода. Подбираем для перемотки именно обмоточный провод
. Эта проводка имеет особенные свойства. По форме бывают округлые и прямоугольного сечения.
Проводка обладает очень малым сопротивлением изоляции
. В мастерских по ремонту имеются механические устройства намотки обмоток, провода берутся с повышенной прочностью изоляции, в маркировке добавляется буква М. Мы проводим перемотку своими руками, поэтому возьмём провод с обычной изоляцией с параметрами соответствующими предыдущей.
звезда, треугольник, трехфазная сеть 380В, однофазная сеть 220В
Практически ежедневно мы сталкиваемся с одним и тем же вопросом от наших клиентов: «как подключить электродвигатель к сети питания?»
Самый простой и надежный способ – обратиться к нормальному электрику и не экономить на этом, т.к. зачастую, пытаясь сэкономить, приглашают «дядю Васю», или других отзывчивых «специалистов», которые рядом, но на самом деле слабо понимают, что происходит.
В лучшем случае, эти «профи» звонят и спрашивают – правильно ли я подключаю. Тут ещё есть шанс не спалить двигатель. Сразу становится понятна квалификация «электрика», когда задают такие вопросы, от которых можно просто впасть в ступор (так как именно этому и учат электриков).
Например:
— зачем шесть контактов в двигателе?
— а почему контактов всего три?
— что такое «звезда» и «треугольник»?
— а почему, когда я подключаю трехфазный насос и ставлю поплавковый выключатель, который рвёт одну фазу, двигатель не останавливается?
— а как измерить ток в обмотках?
— что такое пускатель?
и т.п.
Если ваш электрик задаёт такие вопросы, то нужно его отправить туда, откуда он пришёл. Иначе всё закончится сгоревшим электродвигателем, потерей денег, времени, дорогостоящим ремонтом. Давайте попробуем разобраться в схемах подключения электродвигателя к электропитанию.
Для начала нужно понимать, что существуют несколько популярных типов сетей переменного тока:
1. Однофазная сеть 220 В,
2. Трехфазная сеть 220 В (обычно используется на кораблях),
3. Трехфазная сеть 220В/380В,
4. Трехфазная сеть 380В/660В.
Есть ещё на напряжение 6000В и некоторые другие редкие, но их рассматривать не будем.
В трёхфазной сети обычно есть 4 провода (3 фазы и ноль). Может быть ещё отдельный провод «земля». Но бывают и без нулевого провода.
Как определить напряжение в вашей сети?
Очень просто. Для этого нужно измерить напряжение между фазами и между нулём и фазой.
В сетях 220/380 В напряжение между фазами (U1, U2 и U3) будет равно 380 В, а напряжение между нолём и фазой (U4, U5 и U6) будет равно 220 В.
В сетях 380/660В напряжение между любыми фазами (U1, U2 и U3) будет равно 660В, а напряжение между нулем и фазой (U4, U5 и U6) будет равно 380 В.
Возможные схемы подключения обмоток электродвигателей
Асинхронные электродвигатели имеют три обмотки, каждая из которых имеет начало и конец и соответствует своей фазе. Системы обозначения обмоток могут быть разными. В современных электродвигателях принята система обозначения обмоток U, V и W, а их выводы обозначают цифрой 1 начало обмотки и цифрой 2 – её конец, то есть обмотка U имеет два вывода: U1 и U2, обмотка V – V1 и V2, а обмотка W – W1 и W2.
Однако до сих пор ещё в эксплуатации находятся старые асинхронные двигатели, сделанные во времена СССР и имеющие старую советскую систему маркировки. В них начала обмоток обозначаются C1, C2, C3, а концы — C4, C5, C6. Значит, первая обмотка имеет выводы C1 и C4, вторая — C2 и C5, а третья — C3 и C6.
Обмотки трёхфазных электродвигателей можно подключать по двум различным схемам: звездой (Y) или треугольником (Δ).
Подключение электродвигателя по схеме звезда
Название схемы подключения обусловлено тем, что при соединении обмоток по данной схеме (см. рисунок справа), визуально это напоминает трёхлучевую звезду.
Как видно из схемы подключения электродвигателя, все три обмотки своим одним концом соединены вместе. При таком подключении (сеть 220/380 В), к каждой обмотке отдельно подходит напряжение 220 В, а к двум обмоткам, соединённым последовательно, – напряжение 380 В.
Основным преимуществом подключения электродвигателя по схеме звезда являются небольшие пусковые токи, так как напряжение питания 380 В (межфазное) потребляют сразу 2 обмотки, в отличие от схемы «треугольник». Но при таком подключении мощность питаемого электродвигателя ограничена (главным образом из экономических соображений): обычно по звезде включают относительно слабые электродвигатели.
Подключение электродвигателя по схеме треугольник
Название этой схемы также идёт от графического изображения (см. правый рисунок):
Как видно из схемы подключения электродвигателя – «треугольник», обмотки подключаются последовательно друг к другу: конец первой обмотки соединяется с началом второй и так далее.
То есть к каждой обмотке будет приложено напряжение 380 В (при использовании сети 220/380 В). В этом случае по обмоткам течёт больший ток, по треугольнику обычно включают двигатели большей мощности, чем при соединении по звезде (от 7,5 кВт и выше).
Подключение электродвигателя к трёхфазной сети на 380 В
Последовательность действий такова:
1. Для начала выясняем, на какое напряжение рассчитана наша сеть.
2. Далее смотрим на табличку, которая есть на электродвигателе, она может выглядеть так (звезда Y /треугольник Δ):
Двигатель для однофазной сети 220В
(~ 1, 220В)
Двигатель для трехфазной сети
220В/380В (220/380, Δ / Y)
Двигатель для трехфазной сети 380В
(~ 3, Y, 380В)
Двигатель для трехфазной сети
(380В / 660В (Δ / Y, 380В / 660В)
3. После идентификации параметров сети и параметров электрического подключения электродвигателя (звезда Y /треугольник Δ), переходим к физическому электрическому подключению электродвигателя.
4. Чтобы включить трёхфазный электродвигатель, нужно одновременно подать напряжение на все 3 фазы.
Достаточно частая причина выхода из строя электродвигателя – работа на двух фазах. Это может произойти из-за неисправного пускателя, или при перекосе фаз (когда напряжение в одной из фаз сильно меньше, чем в двух других).
Есть 2 способа подключения электродвигателя:
— использование автоматического выключателя или автомата защиты электродвигателя
Эти устройства при включении подают напряжение сразу на все 3 фазы. Мы рекомендуем ставить именно автомат защиты электродвигателя серии MS, так как его можно настроить в точности на рабочий ток электродвигателя, и он будет чутко отслеживать его повышение в случае перегрузки. Это устройство в момент пуска даёт возможность некоторое время работать на повышенном (пусковом) токе, не отключая двигатель.
Обычный же автомат защиты требуется ставить с превышением номинального тока электродвигателя, с учётом пускового тока (в 2-3 раза выше номинала).
Такой автомат может отключить двигатель только в случае КЗ или его заклинивания, что часто не обеспечивает нужной защиты.
— использование пускателя
Пускатель представляет собой электромеханический контактор, который замыкает каждую фазу с соответствующей обмоткой электродвигателя.
Привод механизма контактора осуществляется с помощью электромагнита (соленоида).
Устройство электромагнитного пускателя:
Магнитный пускатель устроен достаточно просто и состоит из следующих частей:
(1) Катушка электромагнита
(2) Пружина
(3) Подвижная рама с контактами (4) для подключения питания сети (или обмоток)
(5) Контакты неподвижные для подключения обмоток электродвигателя (сети питания).
При подаче питания на катушку, рама (3) с контактами (4) опускается и замыкает свои контакты на соответствующие неподвижные контакты (5).
Типовая схема подключения электродвигателя с использованием пускателя:
При выборе пускателя следует обращать внимание на напряжение питания катушки магнитного пускателя и покупать его в соответствии с возможностью подключения к конкретной сети (например, если у вас есть только 3 провода и сеть на 380 В, то катушку нужно брать на 380 В, если у вас сеть 220/380 В, то катушка может быть и на 220 В).
5. Проконтролировать, в правильную ли сторону крутится вал.
Если требуется изменить направление вращения вала электродвигателя, то нужно просто поменять местами любые 2 фазы. Это особенно важно при запитывании центробежных электронасосов, имеющих строго определённое направление вращения рабочего колеса
Как подключить поплавковый выключатель к трёхфазному насосу
Из всего вышеописанного становится понятно, что для управления трёхфазным электродвигателем насоса в автоматическом режиме с использованием поплавкового выключателя НЕЛЬЗЯ просто разрывать одну фазу, как это делается с монофазными двигателями в однофазной сети.
Самый простой способ – использовать для автоматизации магнитный пускатель.
В этом случае достаточно поплавковый выключатель встроить последовательно в цепь питания катушки пускателя. При замыкании цепи поплавком будет замыкаться цепь катушки пускателя, и включаться электродвигатель, при размыкании – будет отключаться питание электродвигателя.
Подключение электродвигателя к однофазной сети 220 В
Обычно для подключения к однофазной сети 220В используются специальные двигатели, предназначенные для подключения именно к такой сети, и вопросов с их питанием не возникает, т.к. для этого просто требуется вставить вилку (большинство бытовых насосов оснащены стандартной вилкой Шуко) в розетку
Иногда требуется подключение трехфазного электродвигателя к сети 220 В (если, например, нет возможности провести трехфазную сеть).
Максимально возможная мощность электродвигателя, который можно включить в однофазную сеть 220 В, составляет 2,2 кВт.
Самый простой способ – подключить электродвигатель через частотный преобразователь, рассчитанный на питание от сети 220 В.
Следует помнить, что частотный преобразователь на 220 В, выдает на выходе 3 фазы по 220 В. То есть подключить к нему можно только электродвигатель, который имеет напряжение питания на 220 В трёхфазной сети (обычно это двигатели с шестью контактами в распаячной коробке, обмотки которых можно подключить как по звезде, так и по треугольнику). В данном случае требуется подключение обмоток по треугольнику.
Возможно ещё более простое подключение трехфазного электродвигателя в сеть 220 В с использованием конденсатора, но такое подключение приведёт к потере мощности электродвигателя приблизительно на 30%. Третья обмотка запитывается через конденсатор от любой другой.
Данный тип подключения мы рассматривать не будем, так как нормально с насосами такой способ не работает (либо при старте двигатель не запускается, либо электродвигатель перегревается из-за снижения мощности).
Использование частотного преобразователя
В настоящее время достаточно активно все стали применять частотные преобразователи для управления частотой вращения (оборотами) электродвигателя.
Это позволяет не только экономить электроэнергию (например, при использовании частотного регулирования насосов для подачи воды), но и управлять подачей насосов объёмного типа, превращая их в дозировочные (любые насосы объёмного принципа действия).
Но очень часто при использовании частотных преобразователей не обращают внимания на некоторые нюансы их применения:
— регулировка частоты, без доработки электродвигателя, возможна в пределах регулировки частоты +/- 30% от рабочей (50 Гц),
— при увеличении частоты вращения более 65 Гц требуется замена подшипников на усиленные (сейчас с помощью ЧП возможно поднять частоту тока до 400 Гц, обычные подшипники просто разваливаются на таких скоростях),
— при уменьшении частоты вращения встроенный вентилятор электродвигателя начинает работать неэффективно, что приводит к перегреву обмоток.
Из-за того, что не обращают внимания при проектировании установок на такие «мелочи», очень часто электродвигатели выходят из строя.
Для работы на низкой частоте ОБЯЗАТЕЛЬНО требуется установка дополнительного вентилятора принудительного охлаждения электродвигателя.
Вместо крышки вентилятора устанавливается вентилятор принудительного охлаждения (см. фото). В этом случае, даже при снижении оборотов вала основного двигателя,
дополнительный вентилятор обеспечит надёжное охлаждение электродвигателя.
Мы имеем большой опыт модернизации электродвигателей для работы на низкой частоте.
На фото можно видеть винтовые насосы с дополнительными вентиляторами на электродвигателях.
Данные насосы используются в качестве дозирующих насосов на пищевом производстве.
Надеемся, что данная статья поможет вам правильно подключить электродвигатель к сети самостоятельно (ну или хотя бы понять, что перед вами не электрик, а «специалист широкого профиля»).
Технический директор
ООО «Насосы Ампика»
Моисеев Юрий.
Как рассчитать ток двигателя с помощью сопротивления обмотки
Обновлено 3 ноября 2020 г.
Крис Дезил
Согласно закону Ома, ток (I) через проводящий провод прямо пропорционален приложенному напряжению (В) и сопротивлению провода (R). Это соотношение не меняется, если проволока наматывается на сердечник и образует ротор электродвигателя. В математической форме закон Ома:
В = IR
или, если поместить ток и сопротивление по разные стороны от знака равенства:
I = \ frac {V} {R}
Сопротивление провода зависит от его диаметра. , длина, проводимость и температура окружающей среды.Медная проволока используется в большинстве двигателей, а медь имеет одну из самых высоких проводимости среди всех металлов.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Закон Ома гласит, что ток через провод — даже длинный провод, намотанный на соленоид двигателя — равен напряжению, деленному на сопротивление. Вы можете определить сопротивление обмотки двигателя, если знаете калибр провода, радиус соленоида и количество обмоток.
Сопротивление провода
Закон Ома говорит вам, что вы можете рассчитать ток, протекающий через обмотку двигателя, если вы знаете напряжение и сопротивление провода.Напряжение определить несложно. Вы можете прикрепить к клеммам источника питания вольтметр и измерить его. Определение другой переменной, сопротивления провода, не так просто, потому что оно зависит от четырех переменных.
Сопротивление провода обратно пропорционально диаметру и проводимости провода, что означает, что оно увеличивается по мере уменьшения этих параметров. С другой стороны, сопротивление прямо пропорционально длине провода и температуре — оно увеличивается с увеличением этих параметров.Что еще более усложняет, сама проводимость изменяется с температурой. Однако, если вы проводите измерения при определенной температуре, например при комнатной температуре, и температура, и проводимость становятся постоянными, и вам нужно только учитывать длину провода и его диаметр, чтобы рассчитать сопротивление провода. Сопротивление (R) становится равным константе (k), умноженной на отношение длины провода (l) к диаметру (d):
R = k \ frac {l} {d}
Длина провода и калибр провода
Для расчета сопротивления необходимо знать как длину провода, намотанного вокруг соленоида двигателя, так и диаметр провода.Однако, если вы знаете калибр проволоки, вы знаете и диаметр, потому что можете посмотреть его в таблице. Некоторые таблицы помогают еще больше, перечисляя сопротивление на стандартную длину для проводов всех размеров. Например, диаметр провода калибра 16 составляет 1,29 мм или 0,051 дюйма, а сопротивление на 1000 футов составляет 4,02 Ом.
В конце концов, все, что вам действительно нужно измерить, — это длину провода, если вы знаете его калибр. В соленоиде двигателя провод несколько раз наматывается вокруг сердечника, поэтому для расчета его длины вам нужны две части информации: радиус сердечника (r) и количество витков (n).Длина одной обмотки равна окружности сердечника — 2πr, поэтому общая длина провода составляет 2πrn. Используйте это выражение для расчета длины провода, и, узнав ее, вы сможете экстраполировать сопротивление из таблицы сопротивлений.
Расчет тока
Зная приложенное напряжение и рассчитав сопротивление провода, у вас есть все необходимое для применения закона Ома для определения тока, протекающего через катушку. Поскольку сила тока определяет силу индуцированного магнитного поля катушки, эта информация позволяет количественно оценить мощность двигателя.
Как рассчитать новые параметры двигателя постоянного тока для модифицированной обмотки
Все чаще проектировщики оборудования, использующие серводвигатели постоянного тока, обнаруживают, что им нужны индивидуальные обмотки двигателя, соответствующие конкретным приложениям. Например, при модернизации габариты и площадь основания двигателя могут уже существовать, но его рабочие характеристики больше не подходят. Или, из-за экономии на оборудовании, OEM-разработчик малосерийного или единичного оборудования по индивидуальному заказу может предпочесть не изменять физические характеристики двигателя, а необходимо изменить рабочие характеристики в соответствии с индивидуальными приложениями.
| % {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df27717f6d5f267ee27f1b8» data-embed-element = «aside» data-embed-alt = «Insidepenton Com Электронный дизайн Adobe Pdf Logo Tiny» data-embed-src = «https://base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2016/04/insidepenton_com_electronic_design_adobe_pdf_logo_tiny.png?auto=format&fit=max&w=1440» data-embed-caption «]}% | Загрузить статью в формате .PDF Этот тип файла включает графику и схемы с высоким разрешением, если это применимо. |
Изменение обмотки якоря влияет на многие параметры, включая постоянную крутящего момента K t , постоянную напряжения K e , сопротивление якоря Ra и индуктивность якоря L a .
Пользователям двигателей было бы очень полезно иметь способ быстро вычислять новые параметры двигателя и оценивать их влияние на сервосистему. Замена обмотки — это не что иное, как новая комбинация количества витков катушки и калибра магнитной проволоки.Процедура проста, если вы определите «точки нагрузки». На основе приложений каждая точка нагрузки определяется крутящим моментом и скоростью, которые необходимы серводвигателю для выполнения своих задач.
Мощность двигателя
Мы должны пересмотреть некоторые показатели качества, которые доминируют в конструкции двигателей постоянного тока; определение параметров двигателя, на которые влияют изменения обмотки; и их внутренние отношения. Для начала давайте определим выходную мощность двигателя как произведение крутящего момента и скорости, измеренных на валу двигателя для определенной точки нагрузки, то есть:
P выход = Ts (1)
где
P out = Выходная мощность, Вт
T = Крутящий момент, Нм
с = Скорость вала, рад / с
или
P выход = Tn /7.04 (1а)
где
P out = Выходная мощность, Вт
T = крутящий момент, фунт-фут
n = Частота вращения вала, об / мин
Уравнение (1) показывает, что для получения такой же продолжительной выходной мощности при более высоком крутящем моменте необходимо только пропорциональное снижение скорости. И наоборот, более высокая скорость при той же выходной мощности означает изменение крутящего момента, обратно пропорциональное увеличению скорости.
Из-за неэффективности не вся потребляемая мощность, P в , к двигателю становится выходной мощностью.Разница между P в и P из составляет потери двигателя. Номинальные характеристики двигателя постоянного тока зависят от способности двигателя рассеивать тепло, создаваемое потерями, без превышения его максимальной рабочей температуры. Существуют ограничения на выходную мощность с точки зрения крутящего момента, скорости или того и другого.
Новая обмотка не должна снижать максимальную безопасную температуру для данного типоразмера двигателя. Поскольку первоначальный нагрев обычно происходит от тока якоря, это автоматически устанавливает максимально допустимый ток в обмотках якоря в течение заданного времени.Максимальный ток также ограничивает величину крутящего момента на выходном валу, который может создать двигатель. Разработчик также определяет максимальную безопасную скорость для двигателя, обычно в зависимости от диаметра его ротора или, если это щеточный двигатель, от количества сегментов коллектора. Другими словами, будут пределы способности двигателя соответствовать желаемым точкам нагрузки.
Постоянные двигателя
Крутящий момент двигателя прямо пропорционален развиваемому току в обмотках якоря, таким образом:
T = K t I (2)
где
T = Крутящий момент, Нм
K t = постоянный крутящий момент двигателя, Нм / А
I = Ток обмотки якоря, А или
T = [2.254310 -7 ( zΦp / a )] I (2a)
где
T = крутящий момент, унция-дюйм.
z = эффективное количество последовательных проводников на катушку
Φ = Магнитный поток в полотнах, wb
p = Количество полюсов
a = Частота вращения вала, об / мин
I = ток, А
Продолжить на странице 2
В уравнении (2) ток I может иметь максимальное пиковое значение Ipeak , которое создает максимальный крутящий момент Tpeak .Продолжительное использование Ipeak вредит двигателю, так как он нагревается до высоких температур. Кроме того, превышение значения Ipeak приводит к размагничиванию магнитов двигателя.
Скорость двигателя прямо пропорциональна входному напряжению E , приложенному к клеммам двигателя, таким образом:
с = E / Ke (3)
где
с = Скорость вала, рад / с
E = Входное напряжение, приложенное к клеммам двигателя, В
Ke = Постоянное напряжение двигателя, В / (рад в секунду)
Постоянная напряжения, Ke , иногда также называется постоянной обратной ЭДС.Кроме того, если оно дано в единицах В / (krpm) (вольт на тысячу об / мин), то частота вращения вала, s, выражается в krpm. Ke полностью зависит от конструкции двигателя. Константы Kt и Ke имеют одинаковое числовое значение в Международной системе единиц (СИ). В английской системе они соотносятся так:
Kt = 1,3524 Ke (4)
когда
Kt в унциях-дюймах / A
и
Ke в В / (оборотах в минуту)
Уравнение (4) показывает, что постоянная напряжения также прямо пропорциональна эффективному количеству последовательных проводников на катушку, магнитному потоку и количеству полюсов.Здесь мы сосредоточимся на том, как быстро рассчитать новые Kt и Ke , вызванные сменой обмотки.
Постоянная обмотки
Новая обмотка влияет не только на Kt и Ke , но и на другие параметры, такие как сопротивление и индуктивность. Сопротивление якоря изменяется, поскольку оно связано с удельным сопротивлением, длиной и площадью провода:
R = Qcul / A (5)
где
Qcu = Удельное сопротивление меди, Ом-м
l = Длина провода, м
А = Площадь сечения провода, м2
Изменение обмотки также вызывает изменение индуктивности, потому что индуктивность зависит от общего магнитного потока, проходящего через катушку с заданным числом витков, и тока, связанного с катушкой:
L = NΦ / I (6)
где
L = индуктивность в генри, H
N = Количество витков в катушке
Φ = Полный магнитный поток в сетках, wb
А = Площадь сечения провода, м2
Таким образом, можно написать:
Φ = NIA / л
где
l = Длина провода в бухте, м
Это значение f в уравнении (6) дает
L = N 2 A / l (6a)
Уравнение (6a) показывает, что индуктивность якоря пропорциональна квадрату числа витков.
Сопротивление и индуктивность якоря — важные показатели для пользователей серводвигателей. Постоянные времени двигателя изменяются при изменении сопротивления или индуктивности — или и того, и другого. Электрическая постоянная времени — это отношение индуктивности обмотки к сопротивлению:
.te = левая / правая (7)
где
te = электрическая постоянная времени, сек. Механическая постоянная времени
.tm = RJ / KtKe (8)
где
J = Момент инерции ротора, кг-м2, и все уравнение выражено в единицах СИ.
Продолжить на странице 3
Метод
Уравнения (2) — (8) показывают, что многие постоянные двигателя и другие показатели качества зависят от конфигурации обмотки. Следовательно, изменение этих параметров повлияет на источники питания пользователя, а также на сервоуправление. Разработчик сервосистемы извлекает выгоду из поиска точных значений этих констант и параметров двигателя, не дожидаясь, пока разработчик двигателя спроектирует новую обмотку.
Без потери общности следуют два простых и понятных предположения:
• Имеющийся двигатель, который подвергнется замене обмотки, удовлетворительно работает в желаемой точке полной нагрузки.
• Достаточное заполнение паза обмотки двигателя.
Если первое предположение верно, то двигатель работает с приемлемым КПД и потери в обмотке не влияют на допустимую максимальную температуру двигателя.
Если верно второе предположение, то новые расчеты обмотки гарантируют адекватное заполнение пазов, то есть хорошее использование меди и железа.
Предположим, что пользователь серводвигателя хочет изменить обмотку двигателя, чтобы двигатель работал на более высокой новой скорости без изменения напряжения источника питания.Это немедленно требует уменьшения постоянной напряжения и, следовательно, постоянного крутящего момента.
Взгляд на уравнения (2) и (3) показывает, что для новой обмотки требуется меньше витков, поскольку, как показано ранее, Ke и Kt прямо пропорциональны эффективному числу витков.
Прямое уменьшение количества поворотов оставило бы некоторое пустое место в слотах. Ради эффективности, область прорези должна быть заполнена хорошим процентным содержанием меди, обычно около 60%, но, возможно, почти на 100%.Магнитный провод большего диаметра необходим, чтобы избежать «низкого заполнения щели». Проволока большего размера заполняет пустую область слота.
Магнитный провод бывает только определенного калибра или диаметра, поэтому разработчик двигателя может выбрать только фиксированное количество вариантов. В системе American Wire Gage соотношение площадей поперечного сечения проводов между любыми двумя последовательными калибрами всегда составляет около 1,26. Кроме того, номер калибра увеличивается с уменьшением диаметра проволоки. Например, площадь калибра магнитной проволоки 20 AWG удваивается при замене калибра трех проводов на калибр 17 AWG, потому что ее площадь увеличивается во столько же раз, 1.26, для каждой последующей смены манометра, как в таблице 1.
Пример
Рассмотрим, например, что у вас есть новая потребность в двигателе, требующая увеличения скорости в 2,5 раза без изменения входного напряжения от источника питания. Кроме того, двигатель должен работать с той же выходной мощностью и эффективностью, что и раньше. Кроме того, нынешняя обмотка имеет 45 витков 25 AWG на катушку.
Уравнение (1) показывает, что требуемый крутящий момент должен быть в 2,5 раза меньше. Согласно уравнению (3) постоянная напряжения двигателя, Ke , также должна быть уменьшена в 2 раза.5. Отсюда следует, что для уменьшения Ke в 2,5 раза достаточно уменьшить количество витков в 2,5 раза. Но это делает слот в 2,5 раза менее заполненным. Чтобы лучше заполнить прорези, вы должны найти новый калибр.
Проблема сводится к необходимости решить количество сечений, на которое необходимо увеличить исходный провод, чтобы новое меньшее количество витков заняло ту же площадь слота. Другими словами, найдите значение r в этом соотношении:
кт (1.26) r = узлов / 2,5
где
r = Количество изменений размера AWG
из которых
1,26 r = 1 / 2,5
или
r журнал (1,26) = журнал (0,4)
Решетка для r ,
r = -4
, то есть на четыре сечения провода меньше, что на четыре сечения больше.
Таким образом, новая обмотка будет иметь
45/2.5 = 18 витков провода
25-4 = размер 21 AWG.
Поскольку сопротивление якоря зависит как от длины, так и от площади проводника, новое сопротивление якоря будет:
Rnew = Rold /( 1.262) r
с
r = 4
из которых
Rnew = Rold / 6,35
Поскольку индуктивность якоря пропорциональна квадрату числа витков, новая индуктивность якоря будет равна
.Lnew = Lold / (1.262) р
с
r = 4
, что означает, что новая индуктивность также уменьшена в 6,35 раза.
Поскольку площадь провода в новой обмотке увеличивается, проводник может выдерживать более высокий ток. Увеличение пропорционально новой площади провода. Из уравнений (1) и (2) вы можете сделать вывод, что новый пиковый ток может быть
.1,26 r = 1,264
Враз больше, чем прежний пиковый ток. Кроме того, новое максимальное напряжение постоянного тока (для поддержания той же максимальной потребляемой мощности) уменьшается на пропорционально 1.264.
Предыдущие вычисления показывают, что изменения между старыми и новыми константами включают только коэффициент 1,26 и количество изменений шага калибра, r . Основная часть работы заключается в том, чтобы просто найти значение r и использовать его для нахождения новых значений параметров двигателя.
Предупреждение: хотя этот простой метод применим к щеточным и бесщеточным двигателям постоянного тока, имейте в виду, что сопротивление щетки не учитывалось в уравнениях. Однако оконечное сопротивление щеточного двигателя постоянного тока включает сопротивление обмотки якоря и щеток.
* Некоторые щеточные двигатели постоянного тока относятся к типу с возбуждением поля. Будьте осторожны, чтобы не перепутать терминологию. Термин «якорь», используемый в этой статье, строго обозначает обмотки, по которым проходит ток нагрузки. В зависимости от типа двигателя обмотки якоря находятся во вращающихся или неподвижных элементах.
П. Рамон Гитарт — менеджер по дизайну, DC / Servo Motors, в Галлиполисе, штат Огайо, подразделения Reliance Motion Control, Reliance Electric, Кливленд.
Связанная статья
Бесщеточные двигатели постоянного тока
Что такое обмотка двигателя: типы и ее расчет
Электродвигатель — это один из видов машин, которые используются для изменения энергии с электрической на механическую.Большинство двигателей работают по принципу взаимодействия электрического тока, а также магнитного поля внутри проволочной обмотки. Это может привести к возникновению силы в виде вращения вала. Эти двигатели могут питаться от источников постоянного или переменного тока. Источниками постоянного тока являются батареи, а источниками переменного тока — инверторы, электрические сети, генераторы. Генератор механически похож на двигатель, но работает в обратном направлении, преобразуя энергию из механической в электрическую. Электродвигатель может быть построен с ротором, статором, воздушным зазором, обмотками, подшипниками и коммутатором.Классификация двигателей может быть сделана с учетом таких факторов, как тип источника питания, конструкция, тип выходного сигнала движения и приложения. В этой статье рассказывается, что такое обмотка двигателя, типы и ее расчет.
Что такое обмотка двигателя?
Обмотка электродвигателя определяется следующим образом: обмотки электродвигателей — это провода, помещенные в катушки, обычно заключенные вокруг гибкого железного магнитного сердечника с покрытием для формирования магнитных полюсов при усилении током.Электрические машины доступны в двух основных конфигурациях полюсов магнитного поля, а именно: явный полюс и невыпадающий полюс. Схема обмотки двигателя представлена ниже.
мотор-обмоткаВ машине с явнополюсной конфигурацией полюс магнитного поля может быть создан с обмоткой, намотанной приблизительно под лицевой стороной полюса. В неявной конфигурации полюсов обмотка может быть рассредоточена в пазах на лицевой стороне полюса. Двигатель с экранированными полюсами включает обмотку, которая размещена вокруг полюсной части, которая поддерживает фазу магнитного поля.Некоторые типы двигателей включают в себя проводники с более толстым металлом, например металлические листы, в противном случае стержни обычно медные, а иногда — алюминиевые. Как правило, они приводятся в действие с помощью электромагнитной индукции.
Типы обмоток двигателя
Типы обмоток двигателя — это два типа, которые включают следующие.
- Обмотка статора
- Обмотка ротора
На основании соединения обмотки двигателя обмотки якоря подразделяются на два типа, которые включают следующие.
Обмотка статора
Паз на сердечнике статора обмотки трехфазного двигателя несет обмотку статора. Эта обмотка может питаться трехфазным переменным током. Трехфазная обмотка двигателя, соединенная по схеме звезды или треугольника, в зависимости от используемого метода пуска.
статор-обмотка
Двигатель, подобный короткозамкнутому ротору, может часто работать по схеме звезды на треугольник, и, таким образом, статор двигателя может быть соединен треугольником. Трехфазный асинхронный двигатель с контактным кольцом работает с включением сопротивлений, таким образом, обмотка статора асинхронного двигателя с контактным кольцом может быть соединена звездой в противном случае треугольником.
Всякий раз, когда обмотка статора запитана трехфазным переменным током, она генерирует вращающееся магнитное поле (RMF).
Обмотка ротора
В двигателе вращающаяся часть называется ротором. Ротор включает в себя обмотку ротора, а также сердечник ротора. Обмотка ротора запитана от источника постоянного тока. Ротор можно разделить на два типа, а именно с фазовой намоткой и с короткозамкнутым ротором.
Сердечник ротора с короткозамкнутым ротором состоит из цилиндрического железного сердечника, имеющего изогнутую прорезь на внешней поверхности, на которой расположены алюминиевые или медные проводники.Они закорачиваются на концах с помощью медных или алюминиевых колец.
Электромагнитная индукция — это явление, при котором электромагнитная сила индуцируется внутри проводника, несущего проводник, из-за переменного магнитного поля. Когда ток стимулирует ротор, он заставляет ротор двигаться.
Обмотка внахлест
Обмотка внахлест — это один из видов намотки якоря. Подключение проводов может быть выполнено там, где полосы и полюса соединены аналогичным образом.Последняя часть каждой катушки якоря связана с коммутатором. Количество щеток в намотке такое же, как количество параллельных полос. Они разделены поровну на две обмотки полярности, такие как положительная и отрицательная. Применения намотки внахлест в основном связаны с машинами высокого и низкого напряжения. Эти обмотки делятся на три типа: симплексные, дуплексные и триплексные.
Волновая обмотка
Волновая обмотка включает параллельные полосы из двух, очищенных щеткой, как положительный и отрицательный.Концевая часть первичной катушки якоря может быть связана с начальной частью следующей части коммутатора катушки якоря на некотором расстоянии. Проводники в обмотке этого типа могут быть соединены двумя параллельными полосами на полюсе машины. Количество параллельных портов может быть одинаковым в направлении количества щеток, которое используется для высоковольтных и слаботочных машин. Пожалуйста, перейдите по ссылке, чтобы узнать больше о круговой намотке и волновой намотке.
Расчет обмотки двигателя
Расчет провода обмотки двигателя можно выполнить с помощью омметра.Подключите положительную клемму мультиметра красного цвета к положительной клемме обмоток двигателя. Аналогичным образом подключите отрицательную клемму черного цвета к отрицательной клемме обмоток двигателя. Показания обмотки двигателя можно отобразить на экране мультиметра, который представляет собой сопротивление в омах.
С помощью омметра отсоедините блок питания от двигателя. Поместите измеритель в Ом, и, как правило, можно ожидать диапазона от 3 до 2 Ом.Если мы наблюдаем показание как ноль, происходит короткое замыкание между фазами. Обычно, если он открыт, он будет выше 2 кОм или бесконечно.
Итак, это все — обзор теории обмоток двигателя . Наконец, исходя из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что обмотки сделаны из медных проводов, которые намотаны вокруг сердечника для выработки или получения электромагнитной энергии. Провод, используемый в обмотках, должен быть защищен. Но в некоторых случаях мы можем видеть обмотки как голую медь, но она просто покрыта эмалью.Чаще всего для обмотки используется медь. Также можно использовать алюминий, но он должен быть толще, чтобы надежно удерживать подобный груз. Медная обмотка позволяет использовать двигатель крошечного размера.
Эти обмотки двигателя являются очень важными компонентами электрической машины. Он включает в себя набор катушек в пазах, а также последовательно расположенных в области края обмотки. Вот вам вопрос, а что круче обмотки мотора?
Учебное пособие по электродвигателям постоянного тока — Расчеты электродвигателей постоянного тока без сердечника с щетками
Расчет двигателей для бесщеточных двигателей постоянного тока без сердечника
При выборе электродвигателя постоянного тока без сердечника для щеток или при разработке прототипа с приводом необходимо учитывать несколько основных принципов физики двигателя, которые необходимо учитывать для создания безопасной, хорошо функционирующей и достаточно мощной прецизионной приводной системы.В этом документе мы предоставили некоторые важные методы, формулы и детали расчетов для определения выходной мощности двигателя без сердечника, кривую скорость-крутящий момент двигателя, графики тока и эффективности, а также теоретические расчеты в холодном состоянии, которые оценивают характеристики двигателя.
Двигатели постоянного токаявляются преобразователями, потому что они преобразуют электрическую энергию ( P, , в ) в механическую энергию ( P, , , из ). Частное обоих членов соответствует КПД двигателя.Потери на трение и потери в меди приводят к общей потере мощности ( P потеря ) в Джоулях / сек (потери в железе в двигателях постоянного тока без сердечника пренебрежимо малы). Есть дополнительные потери из-за нагрева, но мы обсудим их ниже:
В физике мощность определяется как скорость выполнения работы. Стандартная метрическая единица измерения мощности — «ватт» Вт. Как рассчитывается мощность? Для линейного движения мощность — это произведение силы и расстояния в единицу времени P = F · (d / t) .Поскольку скорость — это расстояние во времени, уравнение принимает вид P = F · s . В случае вращательного движения аналогичный расчет мощности представляет собой произведение крутящего момента и углового расстояния в единицу времени или просто произведение крутящего момента и угловой скорости.
Где:
P = Мощность в Вт
M = Крутящий момент в Нм
F = Сила в Н
d = Расстояние в м
t = Время в с
ω рад = Угловая скорость в рад / с
Символ, используемый для крутящего момента, обычно представляет собой строчную греческую букву «τ» (тау) или иногда просто букву «T» .Однако, когда он называется «Момент силы», его обычно обозначают буквой «М» .
В европейской номенклатуречасто используется строчная буква « n » для обозначения скорости вокруг оси. Обычно « n » выражается в единицах оборотов в минуту или об / мин.
При расчете механической мощности важно учитывать единицы измерения. При вычислении мощности, если « n » (скорость) находится в мин. -1 , тогда вы должны преобразовать это в угловую скорость в единицах рад / с .Это достигается путем умножения скорости на коэффициент преобразования единиц 2π / 60 . Кроме того, если « M » (крутящий момент) находится в мНм , то мы должны умножить его на 10 -3 (разделить на 1 000), чтобы преобразовать единицы в Нм для целей расчета.
Где:
n = Скорость, мин -1
M = Крутящий момент в мНм
Предположим, что необходимо определить мощность, которую конкретный двигатель 2668W024CR должен выдавать при холодной работе с крутящим моментом 68 мНм при скорости 7 370 мин. -1 .Произведение крутящего момента, скорости и соответствующего коэффициента преобразования показано ниже.
Расчет начальной требуемой мощности часто используется в качестве предварительного шага при выборе двигателя или мотор-редуктора. Если механическая выходная мощность, необходимая для данного приложения, известна, то можно изучить максимальную или продолжительную номинальную мощность для различных двигателей, чтобы определить, какие двигатели являются возможными кандидатами для использования в данном приложении.
Ниже приведен метод определения параметров двигателя на примере двигателя постоянного тока без сердечника 2668W024CR.Сначала мы объясним более эмпирический подход, а затем проведем теоретический расчет.
Одним из широко используемых методов графического построения характеристик двигателя является использование кривых крутящего момента-скорости. Хотя использование кривых крутящий момент-скорость гораздо более распространено в технической литературе для более крупных машин постоянного тока, чем для небольших устройств без сердечника, этот метод применим в любом случае.
Обычно кривые крутящий момент-скорость генерируются путем построения графиков скорости двигателя, тока двигателя, механической выходной мощности и эффективности в зависимости от крутящего момента двигателя.Следующее обсуждение будет описывать построение набора кривых крутящего момента-скорости для типичного двигателя постоянного тока на основе серии измерений необработанных данных.
2668W024CR имеет номинальное напряжение 24 В. Если у вас есть несколько основных частей лабораторного оборудования, вы можете измерить кривые крутящий момент-скорость для бессердечникового двигателя постоянного тока серии 2668 CR в заданной рабочей точке.
Шаг 1. Измерьте основные параметры
Многие параметры можно получить напрямую с помощью контроллера движения, такого как один из контроллеров движения FAULHABER MC3.Большинство производителей контроллеров предлагают программное обеспечение, такое как FAULHABER Motion Manager, которое включает функцию записи трассировки, которая отображает напряжение, ток, положение, скорость и т. Д. Они также могут предоставить точный снимок работы двигателя с мельчайшими подробностями. Например, семейство контроллеров движения MC3 (MC 5004, MC 5005 и MC 5010) может измерять множество параметров движения. Это, вероятно, самый быстрый метод получения данных для построения кривой крутящего момента — скорости, но это не единственный метод.
Если контроллер с возможностью записи трассировки недоступен, мы также можем использовать некоторое базовое лабораторное оборудование для определения характеристик двигателя в условиях остановки, номинальной нагрузки и холостого хода. Используя источник питания, установленный на 24 В, запустите 2668W024CR без нагрузки и измерьте скорость вращения с помощью бесконтактного тахометра (например, стробоскопа). Кроме того, измерьте ток двигателя в этом состоянии без нагрузки. Токовый пробник идеально подходит для этого измерения, поскольку он не добавляет сопротивления последовательно с работающим двигателем.Используя регулируемую крутящую нагрузку, такую как тормоз для мелких частиц или регулируемый гистерезисный динамометр, нагрузка может быть связана с валом двигателя.
Теперь увеличьте крутящий момент двигателя точно до точки. где происходит срыв. При остановке измерьте крутящий момент от тормоз и ток двигателя. Ради этого обсуждение, предположим, что муфта не добавляет нагрузки на двигатель и что нагрузка от тормоза не включают неизвестные фрикционные компоненты. Это также полезно в этот момент, чтобы измерить оконечное сопротивление мотор.Измерьте сопротивление, соприкоснувшись с двигателем. клеммы с омметром. Затем раскрутите вал двигателя. и сделайте еще одно измерение. Измерения должны быть очень близки по стоимости. Продолжайте вращать вал и сделайте не менее трех измерений. Это обеспечит что измерения не проводились в точке минимальный контакт на коммутаторе.
Теперь мы измерили:
n 0 = скорость холостого хода
I 0 = ток холостого хода
M H = крутящий момент при остановке
R = оконечное сопротивление
Шаг 2: Постройте график зависимости тока отКрутящий момент и скорость в зависимости от крутящего момента
Вы можете подготовить график с крутящим моментом двигателя по абсциссе (горизонтальная ось), скоростью по левой ординате (вертикальная ось) и током по правой ординате. Масштабируйте оси на основе измерений, которые вы сделали на первом шаге. Проведите прямую линию от левого начала графика (нулевой крутящий момент и нулевой ток) до тока останова на правой ординате (крутящий момент при останове и ток останова). Эта линия представляет собой график зависимости тока двигателя от крутящего момента двигателя.Наклон этой линии представляет собой постоянную тока k I , которая является константой пропорциональности для отношения между током двигателя и крутящим моментом двигателя (в единицах тока на единицу крутящего момента или А / мНм). Обратной величиной этому наклону является постоянная крутящего момента k M (в единицах крутящего момента на единицу тока или мНм / А).
Где:
k I = постоянная тока
k M = постоянная момента
В целях данного обсуждения предполагается, что двигатель не имеет внутреннего трения.На практике момент трения двигателя M R определяется умножением постоянной крутящего момента k M двигателя на измеренный ток холостого хода I 0 . Линия зависимости крутящего момента от скорости и линия зависимости крутящего момента от тока затем начинается не с левой вертикальной оси, а со смещением по горизонтальной оси, равным расчетному моменту трения.
Где:
M R = момент трения
Шаг 3: Постройте сюжет Power vs.Крутящий момент и эффективность в зависимости от крутящего момента
В большинстве случаев можно добавить две дополнительные вертикальные оси для построения графика зависимости мощности и эффективности от крутящего момента. Вторая вертикальная ось обычно используется для эффективности, а третья вертикальная ось может использоваться для мощности. Для упрощения этого обсуждения КПД в зависимости от крутящего момента и мощность в зависимости от крутящего момента будут нанесены на тот же график, что и графики зависимости скорости от крутящего момента и тока от крутящего момента (пример показан ниже).
Составьте таблицу механической мощности двигателя в различных точках от момента холостого хода до момента остановки.Так как выходная механическая мощность — это просто произведение крутящего момента и скорости с поправочным коэффициентом для единиц (см. Раздел о вычислении начальных требований к мощности), мощность может быть рассчитана с использованием ранее построенной линии для зависимости скорости от крутящего момента.
Примерная таблица расчетов для двигателя 2668W024CR показана в таблице 1. Затем на график наносится каждая расчетная точка мощности. Результирующая функция представляет собой параболическую кривую, показанную ниже на Графике 1. Максимальная механическая мощность достигается примерно при половине крутящего момента сваливания.Скорость в этот момент составляет примерно половину скорости холостого хода.
Создайте таблицу в электронной таблице КПД двигателя в различных точках от скорости холостого хода до крутящего момента при остановке. Приведено напряжение, приложенное к двигателю, и нанесен график силы тока при различных уровнях крутящего момента. Произведение тока двигателя и приложенного напряжения является мощностью, потребляемой двигателем. В каждой точке, выбранной для расчета, КПД двигателя η представляет собой выходную механическую мощность, деленную на потребляемую электрическую мощность.Опять же, примерная таблица для двигателя 2668W024CR показана в Таблице 1, а примерная кривая — на Графике 1. Максимальный КПД достигается примерно при 10% крутящего момента двигателя при остановке.
Определения сюжета
- Синий = скорость в зависимости от крутящего момента ( n против M )
- Красный = ток в зависимости от крутящего момента ( I против M )
- Зеленый = эффективность в зависимости от крутящего момента ( η против M )
- Коричневый = мощность в зависимости от крутящего момента M )
Характеристики двигателя
Примечание. Пунктирные линии представляют значения, которые могут быть получены для холодного двигателя (без повышения температуры), однако сплошные линии учитывают влияние магнита и змеевик подогрева на теплом моторе (об этом позже). Обратите внимание, как все четыре сплошных графика изменяются в результате увеличения сопротивления в медных обмотках и ослабления. выходной крутящий момент из-за нагрева. Таким образом, ваши результаты могут немного отличаться в зависимости от того, холодный или теплый ваш двигатель, когда вы строите графики.Теоретический расчет параметров двигателя
Еще одним полезным параметром при выборе двигателя является постоянная двигателя. Правильное использование этой добротности существенно сократит итерационный процесс выбора двигателя постоянного тока. Он просто измеряет внутреннюю способность преобразователя преобразовывать электрическую мощность в механическую.
Максимальный КПД достигается примерно при 10% крутящего момента двигателя. Знаменатель называется потерей резистивной мощности. С помощью некоторых алгебраических манипуляций уравнение можно упростить до:
Имейте в виду, что k m (постоянная двигателя) не следует путать с k M (постоянная крутящего момента).Обратите внимание, что индекс константы двигателя — это строчная буква « m », в то время как индекс постоянной крутящего момента использует заглавную букву « M ».
Для щеточного или бесщеточного двигателя постоянного тока относительно небольшого размера отношения, которые управляют поведением двигателя в различных обстоятельствах, могут быть выведены из законов физики и характеристик самих двигателей. Правило Кирхгофа по напряжению гласит: «Сумма возрастаний потенциала в контуре цепи должна равняться сумме уменьшений потенциала.Применительно к двигателю постоянного тока, последовательно соединенному с источником питания постоянного тока, правило Кирхгофа может быть выражено следующим образом: «Номинальное напряжение питания от источника питания должно быть равно по величине сумме падений напряжения на сопротивлении обмоток. и обратная ЭДС, генерируемая двигателем ».
Где:
U = Электропитание в В
I = Ток в А
R = Терминальное сопротивление в Ом
U E = Обратная ЭДС в В
Обратная ЭДС, создаваемая двигателем, прямо пропорциональна угловой скорости двигателя.Константа пропорциональности — это постоянная обратной ЭДС двигателя.
Где:
ω = Угловая скорость двигателя
k E = Постоянная обратной ЭДС двигателя
Следовательно, путем подстановки:
Постоянная противо-ЭДС двигателя обычно указывается производителем двигателя в В / об / мин или мВ / об / мин. Чтобы получить значимое значение для обратной ЭДС, необходимо указать скорость двигателя в единицах, совместимых с указанной постоянной обратной ЭДС.
«Сумма возрастаний потенциала в контуре цепи должна равняться сумме уменьшений потенциала».
(Правило напряжения Кирхгофа)
Постоянная двигателя зависит от конструкции катушки, силы и направления магнитных линий в воздушном зазоре. Хотя можно показать, что три обычно указанные постоянные двигателя (постоянная противо-ЭДС, постоянная крутящего момента и постоянная скорости) равны, если используются соответствующие единицы, расчет облегчается указанием трех констант в общепринятых единицах.
Крутящий момент, создаваемый ротором, прямо пропорционален току в обмотках якоря. Константа пропорциональности — это постоянная крутящего момента двигателя.
Где:
M м = крутящий момент, развиваемый на двигателе
k M = постоянная крутящего момента двигателя
Подставляя это соотношение для получения текущей мощности:
Крутящий момент, развиваемый на роторе, равен моменту трения двигателя плюс момент нагрузки (из-за внешней механической нагрузки):
Где:
M R = Момент трения двигателя
M L = Момент нагрузки
Предполагая, что на клеммы двигателя подается постоянное напряжение, скорость двигателя будет прямо пропорциональна сумме момента трения и момента нагрузки.Константа пропорциональности — это наклон кривой крутящий момент-скорость. Моторные характеристики лучше, когда это значение меньше. Чем круче спад наклона, тем хуже производительность, которую можно ожидать от данного двигателя без сердечника. Это соотношение можно рассчитать по формуле:
Где:
Δn = Изменение скорости
ΔM = Изменение крутящего момента
M H = Тормозной момент
n 0 = Скорость холостого хода
Альтернативный подход к получению этого значение — найти скорость, n :
Используя исчисление, мы дифференцируем обе стороны относительно M , что дает:
Хотя здесь мы не показываем отрицательный знак, это подразумевается что результат приведет к уменьшению (отрицательному) склон.
Пример расчета теоретического двигателя
Давайте немного углубимся в теоретические расчеты. Двигатель постоянного тока без сердечника 2668W024CR должен работать с напряжением 24 В на клеммах двигателя и крутящим моментом 68 мНм. Найдите результирующую константу двигателя, скорость двигателя, ток двигателя, КПД двигателя и выходную мощность. Из таблицы данных двигателя видно, что скорость холостого хода двигателя при 24 В составляет 7 800 мин -1 .Если крутящий момент не связан с валом двигателя, двигатель будет работать с этой скоростью.
Во-первых, давайте получим общее представление о характеристиках двигателя, вычислив постоянную двигателя k m . В этом случае мы получаем константу 28,48 мНм / кв.рт. (Вт).
Скорость двигателя под нагрузкой — это просто скорость холостого хода за вычетом снижения скорости из-за нагрузки. Константа пропорциональности для отношения между скоростью двигателя и крутящим моментом двигателя — это крутизна зависимости крутящего момента от крутящего момента.Кривая скорости, заданная делением скорости холостого хода двигателя на крутящий момент при останове. В этом примере мы вычислим снижение скорости (без учета температурных эффектов), вызванное нагрузкой крутящего момента 68 мНм, исключив единицы измерения мНм:
Теперь через замену:
В этом случае скорость двигателя под нагрузкой должна быть приблизительно:
Ток двигателя под нагрузкой складывается из тока холостого хода и тока, возникающего в результате нагрузки.
Константа пропорциональности тока и крутящего момента нагрузки — это постоянная крутящего момента ( k M ) . Это значение составляет 28,9 мНм / А. Взяв обратную величину, мы получаем постоянную тока k I , которая может помочь нам рассчитать ток при нагрузке. В этом случае нагрузка составляет 68 мНм, а ток, возникающий в результате этой нагрузки (без учета нагрева), приблизительно равен:
.Полный ток двигателя можно приблизительно определить, суммируя это значение с током холостого хода двигателя.В таблице данных указан ток холостого хода двигателя как 78 мА. После округления общий ток будет примерно:
.Выходная механическая мощность двигателя — это просто произведение скорости двигателя и крутящего момента с поправочным коэффициентом для единиц (при необходимости). Следовательно, выходная мощность двигателя будет примерно:
.Подводимая к двигателю механическая мощность является произведением приложенного напряжения и общего тока двигателя в амперах. В этом приложении:
Поскольку КПД η — это просто выходная мощность, деленная на входную мощность, давайте вычислим ее в нашей рабочей точке:
Оценка температуры обмотки двигателя во время работы:
Ток I , протекающий через сопротивление R , приводит к потере мощности в виде тепла I 2 · R .В случае двигателя постоянного тока произведение квадрата полного тока двигателя и сопротивления якоря представляет собой потерю мощности в виде тепла в обмотках якоря. Например, если общий ток двигателя составлял 0,203 А, а сопротивление якоря 14,5 Ом, потери мощности в виде тепла в обмотках составят:
Тепло, возникающее в результате потерь в катушке I 2 · R , рассеивается за счет теплопроводности через компоненты двигателя и воздушного потока в воздушном зазоре. Легкость, с которой это тепло может рассеиваться в двигателе (или любой системе), определяется тепловым сопротивлением.
Термическое сопротивление (которое является обратной величиной теплопроводности) показывает, насколько хорошо материал сопротивляется теплопередаче по определенному пути. Производители двигателей обычно указывают способность двигателя рассеивать тепло, предоставляя значения теплового сопротивления R th . Например, алюминиевая пластина с большим поперечным сечением будет иметь очень низкое тепловое сопротивление, тогда как значения для воздуха или вакуума будут значительно выше. В случае двигателей постоянного тока существует тепловой путь от обмоток двигателя к корпусу двигателя и второй тепловой канал между корпусом двигателя и окружающей средой двигателя (окружающий воздух и т. Д.).). Некоторые производители двигателей указывают тепловое сопротивление для каждого из двух тепловых путей, в то время как другие указывают только их сумму в качестве общего теплового сопротивления двигателя. Значения термического сопротивления указаны в увеличении температуры на единицу потери мощности. Суммарные потери I 2 · R в катушке (источнике тепла) умножаются на тепловые сопротивления для определения установившейся температуры якоря. Повышение температуры в установившемся режиме двигателя ( T ) определяется по формуле:
Где:
ΔT = Изменение температуры в К
I = Ток через обмотки двигателя в А
R = Сопротивление обмоток двигателя в Ом
R th2 = Тепловое сопротивление от обмоток к корпусу в к / Вт
R th3 = Тепловое сопротивление корпуса к окружающей среде, к / Вт
Давайте продолжим наш пример, используя двигатель 2668W024CR, работающий с током 2458 А в обмотках двигателя, с сопротивлением якоря 1, 03 Ом, тепловое сопротивление между обмоткой и корпусом составляет 3 к / Вт, а тепловое сопротивление между корпусом и окружающей средой — 8 к / Вт.Повышение температуры обмоток рассчитывается по формуле, приведенной ниже; мы можем заменить Ploss на I 2 · R :
Поскольку шкала Кельвина использует то же приращение единиц, что и шкала Цельсия, мы можем просто подставить значение Кельвина, как если бы оно было значением Цельсия. Если предполагается, что температура окружающего воздуха составляет 22 ° C, то конечная температура обмоток двигателя может быть приблизительно равна:
Где:
T теплый = Температура обмотки
Важно убедиться, что конечная температура обмоток не превышает номинальное значение двигателя, указанное в техническом паспорте.В приведенном выше примере максимально допустимая температура обмотки составляет 125 ° C. Поскольку расчетная температура обмотки составляет всего 90,4 ° C, тепловое повреждение обмоток двигателя не должно быть проблемой в этом приложении.
Можно использовать аналогичные вычисления, чтобы ответить на вопросы другого типа. Например, приложение может потребовать, чтобы двигатель работал с максимальным крутящим моментом, в надежде, что он не будет поврежден из-за перегрева. Предположим, требуется запустить двигатель с максимально возможным крутящим моментом при температуре окружающего воздуха 22 ° C.Дизайнер хочет знать, какой крутящий момент двигатель может безопасно обеспечить без перегрева. Опять же, в техническом описании двигателя постоянного тока без сердечника 2668W024CR указана максимальная температура обмотки 125 ° C. Итак, поскольку температура окружающей среды составляет 22 ° C, максимально допустимое повышение температуры ротора составляет: 125 ° C — 22 ° C = 103 ° C
Теперь мы можем рассчитать увеличение сопротивления катушки из-за рассеивания тепловой мощности:
Где:
α Cu = Температурный коэффициент меди в единицах K -1
(Обратный Кельвин)
Таким образом, из-за нагрева катушки и магнита из-за рассеивания мощности от потерь I 2 · R сопротивление катушки увеличилось с 1,03 Ом до 1,44 Ом.Теперь мы можем пересчитать новую постоянную крутящего момента k M , чтобы увидеть влияние повышения температуры на характеристики двигателя:
Где:
α M = Температурный коэффициент магнита в единицах K -1
(Обратный Кельвин)
Теперь мы пересчитываем новую константу обратной ЭДС k E и наблюдаем за результатами. Из формулы, полученной нами выше:
Как мы видим, постоянная крутящего момента ослабевает в результате повышения температуры, как и константа обратной ЭДС! Таким образом, сопротивление обмотки двигателя, постоянная крутящего момента и постоянная обратная ЭДС — все это отрицательно сказывается по той простой причине, что они зависят от температуры.
Мы могли бы продолжить вычисление дополнительных параметров в результате более горячей катушки и магнита, но наилучшие результаты дает выполнение нескольких итераций, что лучше всего выполняется с помощью программного обеспечения для количественного анализа. По мере того, как температура двигателя продолжает расти, каждый из трех параметров будет изменяться таким образом, что ухудшает характеристики двигателя и увеличивает потери мощности. При непрерывной работе двигатель может даже достичь точки «теплового разгона», что потенциально может привести к невозможности ремонта двигателя.Это может произойти, даже если первоначальные расчеты показали приемлемое повышение температуры (с использованием значений R и k M при температуре окружающей среды).
Обратите внимание, что максимально допустимый ток через обмотки двигателя может быть увеличен за счет уменьшения теплового сопротивления двигателя. Тепловое сопротивление между ротором и корпусом R th2 в первую очередь определяется конструкцией двигателя. Тепловое сопротивление корпуса R th3 можно значительно уменьшить, добавив радиаторы.Тепловое сопротивление двигателя для небольших двигателей постоянного тока обычно указывается для двигателя, подвешенного на открытом воздухе. Поэтому обычно наблюдается некоторый отвод тепла, который возникает в результате простой установки двигателя в теплопроводящий каркас или шасси. Некоторые производители более крупных двигателей постоянного тока указывают тепловое сопротивление, когда двигатель установлен на металлической пластине известных размеров и из материала.
Для получения дополнительной информации о расчетах электродвигателя постоянного тока без сердечника и о том, как на производительность электродвигателя может повлиять рассеяние тепловой мощности, обратитесь к квалифицированному инженеру FAULHABER.Мы всегда готовы помочь.
Как определить перегрузку электродвигателя по номинальной мощности ~ Изучение электротехники
Электроэнергия, подаваемая на электродвигатель, преобразуется в механическую энергию для питания различных нагрузок, таких как насосы. Выходная мощность может быть указана в кВт (киловаттах) или лошадиных силах (л.с.). В Соединенных Штатах механическая мощность электродвигателя оценивается в л.с., а в других странах — в кВт.Обратите внимание, что:
| 1 л.с. = 746 Вт = 0.746 кВт 1 кВт = 1 / 0,746 * л.с. = 1,34 л.с. |
Мощность электродвигателя (л.с.)
Мощность электродвигателя зависит от скорости и крутящего момента. Когда крутящий момент
выражается в фунт-футах, а скорость выражается в об / мин, следующая формула может быть
используется для расчета лошадиных сил (л.с.): Чтобы определить, не перегружен ли электродвигатель, нам потребуется:
(a) Потребляемая электрическая мощность
(б) КПД двигателя или
(c) Выходная механическая мощность или номинальная мощность в лошадиных силах — ее можно рассчитать или более точно измерить.
Потребляемая электрическая мощность для однофазных и трехфазных двигателей переменного тока :
| Для однофазного электродвигателя потребляемая мощность определяется выражением: Мощность (Вт) = напряжение x ток x коэффициент мощности ( ПФ) Для трехфазного двигателя переменного тока потребляемая мощность определяется по формуле: Мощность (Вт) = Напряжение (линия) x Ток (линия) x P.F x 1,732 |
Пример сценария 1
Предположим, у нас есть однофазный двигатель мощностью 1 л.с. с коэффициентом мощности 75% и КПД 90%, который приводит в движение вентилятор.Если напряжение и ток равны соответственно 123 В и 10 А, не перегружен ли этот двигатель?
Давайте сначала вычислим электрическую мощность, потребляемую двигателем, как показано выше:
Потребляемая мощность = напряжение x ток x P.F
= 123 x 10 x 0,75 = 922,5 Вт
В лошадиных силах имеем = 922,5 / 746 = 1,24 л.с.
Теперь мы уже знаем потребляемую электрическую мощность двигателя, которая составляет = 1,24 л.с.
. При КПД 90% выходная мощность рассчитывается следующим образом:
КПД = Выходная механическая мощность (л.с.) / Потребляемая электрическая мощность (л.с.)
Выходная механическая мощность = КПД x Потребляемая электрическая мощность (л.с.)
= 0.90 x 1,24 = 1,12 л.с.
| Этот мотор определенно перегружен! |
Пример сценария 2
Трехфазный двигатель переменного тока мощностью 10 л.с., 400 В с коэффициентом мощности 80% и КПД 85% потребляет средний ток 16,5 А и управляет нагрузкой насоса. Этот мотор перегружен?
. Потребляемая электрическая мощность = напряжение x ток x коэффициент мощности x 1,732
= 400 х 16.5 x 0,8 x 1,732 = 9 144,96 Вт
В лошадиных силах это = 9144,96 / 746 = 12,26 л.с.
Выходная мощность двигателя = КПД x потребляемая электрическая мощность
= 0,9 x 12,26 = 11,034 л.с.
| Опять же, этот двигатель переменного тока перегружен! |
В общем, если:
| Расчетная или измеренная выходная мощность электродвигателя в мощность (л.с.) превышает номинальную мощность, указанную на паспортной табличке, значит двигатель неисправен. видимо перегружен! |
Шаговый двигатель — Как работает шаговый двигатель?
Вы можете прочитать наше знаменитое Руководство по основам работы с шаговыми двигателями на одной странице здесь или перейти к любой главе, щелкнув ссылки в раскрывающемся меню справа.
Раздел 1. Теория двигателя
Шаговый двигатель — это преобразователь постоянной выходной мощности, где мощность определяется как крутящий момент, умноженный на скорость. Это означает, что крутящий момент двигателя является обратной скоростью двигателя. Чтобы понять, почему мощность шагового двигателя не зависит от скорости, нам нужно сконструировать (образно говоря) идеальный шаговый двигатель.
Идеальный шаговый двигатель имел бы нулевое механическое трение, его крутящий момент был бы пропорционален ампер-виткам, а его единственной электрической характеристикой была бы индуктивность.Ампер-витки просто означает, что крутящий момент пропорционален количеству витков провода в статоре двигателя, умноженному на ток, проходящий через эти витки провода.
Каждый раз, когда вокруг магнитного материала, такого как железо в статоре двигателя, есть витки провода, он будет иметь электрическое свойство, называемое индуктивностью. Индуктивность описывает энергию, запасенную в магнитном поле каждый раз, когда ток проходит через эту катушку с проволокой.
Индуктивность (L) имеет свойство, называемое индуктивным реактивным сопротивлением, которое для целей данного обсуждения можно рассматривать как сопротивление, пропорциональное частоте и, следовательно, скорости двигателя.
По закону Ома ток равен напряжению, деленному на сопротивление. В этом случае мы заменяем сопротивление индуктивным сопротивлением в законе Ома и делаем вывод, что ток двигателя обратно пропорционален скорости двигателя.
Поскольку крутящий момент пропорционален ампер-виткам (ток, умноженный на количество витков провода в обмотке), а ток обратно пропорционален скорости, крутящий момент также должен быть обратным скорости.
В идеальном шаговом двигателе, когда скорость приближается к нулю, его крутящий момент будет приближаться к бесконечности, в то время как при бесконечной скорости крутящий момент будет равен нулю.Поскольку ток пропорционален крутящему моменту, ток двигателя также будет бесконечным при нуле.
В электрическом отношении настоящий двигатель отличается от идеального в первую очередь наличием ненулевого сопротивления обмотки. Кроме того, железо в двигателе подвержено магнитному насыщению, а также имеет потери на вихревые токи и гистерезис. Магнитное насыщение устанавливает предел тока пропорционально крутящему моменту, в то время как вихревой ток и гистерезис (потери в стали) вместе с сопротивлением обмотки (потери в меди) вызывают нагрев двигателя.
Раздел 2: Основы кривой «скорость-крутящий момент»В предыдущем разделе было показано, что крутящий момент двигателя обратно пропорционален скорости. Это естественная кривая скорости-момента двигателя. Ниже определенной скорости, называемой угловой скоростью, ток будет превышать номинальный ток двигателя, в конечном итоге до разрушительного уровня, когда скорость двигателя будет снижаться дальше. Это можно увидеть на Рисунке 1.
Рисунок 1
Для предотвращения этого необходимо настроить привод на ограничение тока двигателя до его номинального значения.Поскольку крутящий момент пропорционален току, крутящий момент двигателя постоянен от нулевой скорости до угловой скорости. Выше угловой скорости ток двигателя ограничивается индуктивным реактивным сопротивлением двигателя.
Рисунок 2
Результатом является кривая скорость-крутящий момент, состоящая из двух частей, которая показывает постоянный крутящий момент от нулевой скорости до пересечения с линией естественной нагрузки двигателя, называемой угловой скоростью, за которой двигатель находится в области постоянной мощности. Это показано на рисунке 2.
У настоящего шагового двигателя есть потери, которые изменяют идеальную кривую скорости-момента. Самый важный эффект — это вклад крутящего момента фиксации. Момент фиксации обычно указывается в паспорте двигателя. Это всегда потеря, когда двигатель вращается, и мощность, потребляемая для ее преодоления, пропорциональна скорости. Другими словами, чем быстрее двигатель вращается, тем больше крутящий момент фиксации способствует потере мощности на выходном валу двигателя. Эта потеря мощности пропорциональна скорости и должна быть вычтена из идеальной плоской кривой выходной мощности после угловой скорости.Теперь это составляет практическую кривую скорость-крутящий момент.
Рисунок 3
Обратите внимание, как на Рисунке 3 выходная мощность уменьшается со скоростью из-за потери постоянного крутящего момента из-за крутящего момента фиксации и других потерь. Тот же эффект вызывает небольшое уменьшение крутящего момента со скоростью в области постоянного крутящего момента. Наконец, имеет место округление кривой крутящего момента на угловой скорости, потому что привод постепенно переходит от источника тока к источнику напряжения.Привод ограничивает ток двигателя ниже угловой скорости и, таким образом, является источником тока. Выше угловой скорости индуктивное реактивное сопротивление двигателя ограничивает ток, и привод становится источником напряжения, поскольку он подает на двигатель все напряжение источника питания.
Раздел 3: Нестабильность среднего диапазонаШаговый двигатель очень резонансный, потому что это система масса-пружина. «Массовая» часть — это инерция ротора и нагрузки, а «пружинная» часть — это восстанавливающий момент магнитного поля, которое тянет ротор за собой.Из-за этого скорость отстает от крутящего момента на 90 градусов.
Привод является источником тока в области постоянного крутящего момента и не добавляет дополнительной задержки по фазе. Однако в области постоянной мощности привод является источником напряжения, поэтому он вносит дополнительную фазовую задержку на 90 градусов. Общее фазовое запаздывание теперь составляет 180 градусов, что является установкой для устойчивых и нарастающих колебаний двигателя. Это колебание обычно называют нестабильностью средней полосы или резонансом средней полосы.
Привод устраняет эту нестабильность путем добавления демпфирования второго порядка или вязкого демпфирования.Это демпфирование уменьшает общее отставание фазы, так что двигатель не может поддерживать колебания, почти так же, как амортизаторы амортизируют подвеску масс-рессоры транспортного средства. Это показано на рисунке 4.
На рисунке ниже показан эффект некомпенсированного среднечастотного резонанса. Хотя возможно ускорение через резонансную область, невозможно непрерывно работать с двигателем в диапазоне скоростей. Это связано с тем, что колебания, вызывающие остановку двигателя, достигают амплитуды, достаточной для остановки двигателя, от полсекунды до 10 секунд.
Рисунок 4
Раздел 4: Основы питания двигателяВыходная мощность двигателя (скорость, умноженная на крутящий момент) определяется напряжением источника питания и индуктивностью двигателя. Выходная мощность двигателя пропорциональна напряжению источника питания, деленному на квадратный корень из индуктивности двигателя.
Если изменить напряжение источника питания, получится новое семейство кривых скорость-крутящий момент.Например, если напряжение источника питания увеличивается вдвое, создается новая кривая; кривая теперь имеет вдвое больший крутящий момент при любой заданной скорости в области 2. Поскольку мощность равна крутящему моменту, умноженному на скорость, двигатель теперь также вырабатывает в два раза больше мощности. Это показано на рисунке 5.
Рисунок 5
Рисунок 6
На рис. 6 показан эффект переключения двигателя с полной обмотки на полуобмотку при сохранении того же напряжения источника питания.Двигатель, подключенный к полуобмотке, обеспечивает вдвое большую мощность, чем подключение с полной обмоткой при заданном напряжении источника питания. Это связано с тем, что индуктивность полной обмотки в четыре раза выше индуктивности половинной обмотки.
Также обратите внимание на рисунок 5, что выходная мощность двигателя удваивается, когда напряжение источника питания удваивается для двигателей с последовательным или параллельным подключением. Обратите внимание, что двигатель, подключенный параллельно, обеспечивает производительность, идентичную мощности двигателя, подключенного последовательно, при удвоенном напряжении источника питания.
На рис. 7 показано влияние установки тока двигателя на удвоенное номинальное значение. Это приведет к неправильному использованию двигателя, поскольку он будет рассеивать в четыре раза больше тепла, чем установка правильного значения тока. Фактическое увеличение крутящего момента на низкой скорости значительно меньше, чем в два раза из-за магнитного насыщения моторного железа.
Рисунок 7
Видно, что выходная мощность не увеличивается; двигатель просто достигает максимальной мощности на более низкой скорости, и все это происходит за счет четырехкратного увеличения нагрева двигателя.
Рекомендуется всегда устанавливать ток двигателя на номинальное значение, чтобы получить наилучшую плавность микрошага. Установка более высокого тока ухудшает линейность двигателя и вызывает сгруппирование микрошагов и сопутствующую низкоскоростную вибрацию.
Повышенная мощность двигателя при повышенном напряжении питания сопровождается повышенным нагревом двигателя; этот нагрев увеличивается быстрее, чем выходная мощность, и в конечном итоге устанавливает максимальную выходную мощность двигателя.То есть ограничивающий фактор мощности, которую может выдать двигатель, в конечном итоге определяется тем, сколько тепла он может безопасно рассеять.
Раздел 5: Подключение двигателяШаговые двигатели имеют четыре, шесть или восемь проводов; Старые двигатели могут иметь пять проводов, но здесь они не рассматриваются.
Четырехпроводные двигатели наиболее просты в подключении и не имеют вариантов подключения. Просто подключите одну обмотку к клеммам, обозначенным «Phase A» и «Phase / A», а другую обмотку — к клеммам, которые имеют надписи «Phase B» и «Phase / B».Если неизвестно, какие провода к какой фазе относятся, просто используйте омметр и проверьте, какие провода имеют целостность. Те, у которых есть непрерывность, будут принадлежать к одной и той же фазе; если двигатель вращается в неправильном направлении при подключении, просто поменяйте местами «Фаза A» и «Фаза / A». Типичное четырехпроводное подключение двигателя показано на рисунке 8.
Рисунок 8
Шестипроводные двигатели являются наиболее распространенными. Возможны два варианта подключения: полнообмоточный и полуобмоточный.Шестипроводный двигатель аналогичен четырехпроводному двигателю, за исключением того, что на каждой из двух обмоток имеется центральный отвод, всего шесть проводов. Для соединения половинной обмотки используется центральный отвод и один из оконечных проводов. Это показано на Рисунке 9.
Рисунок 9
Для соединения с полной обмоткой, как показано на Рисунке 10, центральный отвод игнорируется и используются оба концевых провода. Термин «полная обмотка» в точности эквивалентен «последовательному» соединению, в то время как «полуобмотка» практически идентична «параллельному» соединению.Выбор между ними зависит от приложения, что обсуждается позже; просто не забудьте установить ток привода ровно на половину номинального униполярного тока двигателя, если он подключен к полной обмотке, и установить его на номинальный униполярный ток, если он подключен к половинной обмотке.
Рисунок 10
Восьмипроводные двигатели примерно на 3% более эффективны при параллельном подключении, чем эквивалентные шестипроводные двигатели с полуобмоткой, но их гораздо сложнее подключать.Нет никакого преимущества при сравнении последовательного соединения с полнообмоточным соединением. Как и в шестипроводном двигателе, выбор между последовательным или параллельным подключением зависит от области применения. Не забудьте установить ток привода ровно на половину номинального тока параллельного двигателя (как показано на рисунке 11) при последовательном подключении, показанном на рисунке 12.
Рисунок 11
Рисунок 12
Раздел 6: Источники питанияВыбор источника питания определяется напряжением, током и типом источника питания (т.е.е. переключение по сравнению с линейным, регулируемое по сравнению с нерегулируемым и т. д.). Безусловно, наиболее проблемным и сложным фактором является напряжение, о котором речь пойдет в последнюю очередь.
Самым простым фактором при выборе источника питания является его номинальный ток, который зависит от характеристик вашего двигателя. Блок управления двигателем всегда потребляет менее 2/3 номинального тока двигателя при параллельном подключении (или половинной обмотке) и 1/3 номинального тока двигателя при последовательном (или полном обмотке) подключении.Другими словами, для двигателя 6 А на фазу потребуется источник питания 4 А при параллельном подключении и источник питания 2 А при последовательном подключении. Если используется несколько двигателей и приводов, сложите текущие требования каждого из них, чтобы получить общий номинальный ток источника питания.
Рисунок 13
При использовании нескольких приводов от общего источника питания используйте отдельные провода питания и заземления для каждого привода и верните их к общей точке обратно на источнике питания.Это называется «звездообразным» распределением питания; никогда не используйте «гирляндное» распределение питания, когда провода питания и заземления для следующих приводов взяты от предыдущего.
Напряжение вашего источника питания полностью зависит от номинальной индуктивности вашего двигателя, которая, как мы узнали, переводится в количество витков провода в статоре. У каждой модели двигателя разная номинальная индуктивность и, следовательно, разное максимальное напряжение.Чтобы определить максимальное напряжение источника питания, используйте следующую формулу, указав индуктивность двигателя в миллигенри (мГн) в качестве значения L.
32 * КОРЕНЬ (L) = В МАКС
Если вы используете несколько разных моделей двигателей на одном источнике питания, используйте наименьшее значение индуктивности в приведенной выше формуле. Это гарантирует, что ваши двигатели не будут перегреваться из-за слишком высокого напряжения.
Если для двигателя не указана индуктивность, обычно указывается номинальное напряжение каждой обмотки, которое будет очень низким.Приемлемый способ определения напряжения источника питания, если это единственная информация, которая у вас есть, — это умножить это число на любое число от 4 до 20. На рисунке 14 вы можете использовать напряжение источника питания от 8,8 В до 44 В при параллельном подключении. .
Рисунок 14
Нерегулируемого источника питания будет достаточно, и он рекомендуется для большинства приложений из-за его простоты. Если двигатель с большой инерционной нагрузкой быстро замедляется, он будет действовать как генератор переменного тока и отправлять напряжение обратно на привод, который затем отправляет его обратно в источник питания.Поскольку многие регулируемые источники питания имеют схему защиты, это может привести к отказу или сбросу источника питания; однако, если подача нерегулируется, она просто поглощается конденсатором фильтра.
Чтобы создать собственный блок питания, у вас должны быть три ключевых компонента: трансформатор, мостовой выпрямитель и конденсатор фильтра. Номинальный ток трансформатора должен быть достаточным для надлежащей работы всех двигателей, которые будут работать от него, используя приведенную выше формулу тока. Выходное напряжение постоянного тока будет равно 1.В 4 раза больше номинального переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора. Например, вторичная обмотка трансформатора 24 В переменного тока обеспечит на выходе источника питания около 34 В постоянного тока. Номинальные значения напряжения и тока мостового выпрямителя должны превышать допустимые значения от источника питания. Наконец, необходимо рассчитать минимальный размер конденсатора фильтра. Для этого используйте следующее уравнение:
(80,000 * I) / V = C
Результат будет в микрофарадах для конденсатора, если значение «I» — это необходимые амперы тока, а «V» — выходное напряжение источника питания.При выборе конденсатора можно использовать любое значение, равное расчетному значению или превышающее его. Обязательно используйте конденсатор с номинальным напряжением как минимум на 20% выше, чем выходное напряжение источника питания. Пример блока питания 68VDC 5A показан на рисунке 15.
Рисунок 15
Следует обратить особое внимание на то, будет ли напряжение питания соответствовать максимальному номинальному напряжению привода или приближаться к нему. Если двигатель будет быстро замедлять большую инерционную нагрузку с высокой скорости, необходимо принять меры для поглощения возвращенной энергии.Энергия, накопленная в импульсе нагрузки, должна удаляться во время замедления и безопасно рассеиваться. Из-за своей эффективности привод не имеет средств рассеивания этой энергии, поэтому он возвращает ее источнику питания. Фактически, вместо того, чтобы потреблять ток от источника питания, привод сам становится источником тока. Этот ток может заряжать конденсатор источника питания до разрушительного уровня напряжения.
Если от источника питания работает более одного привода, это не проблема, поскольку другой привод (и) будет поглощать этот ток для своих нужд, если только он не замедляется.В этом случае или для одного привода может потребоваться установить на блоке питания ограничитель напряжения в виде стабилитрона. Напряжение этого диода должно быть больше, чем максимальное ожидаемое напряжение источника питания, но достаточно низким для защиты привода. Хорошим выбором будет стандартное значение 82 или 91 вольт.
Раздел 7: Нагрев двигателя и напряжение питанияЕсть две основные причины нагрева двигателя: потери в меди и потери в стали.Легче всего понять потери меди; это тепло, выделяемое током, проходящим через сопротивление, например током, проходящим через сопротивление обмотки двигателя. Часто это называется рассеянием «I 2 R».
Эта причина нагрева двигателя максимальна, когда двигатель остановлен, и быстро уменьшается по мере увеличения скорости двигателя, поскольку индуктивный ток обратно пропорционален скорости.
Вихретоковый и гистерезисный нагрев вместе называют потерями в стали.Первый вызывает токи в железе двигателя, а второй вызывается переориентацией магнитных доменов в железе. Вы можете думать об этом как о «нагреве трением», когда магнитные диполи в железе переключаются вперед и назад. В любом случае, оба вызывают основной нагрев двигателя. Потери в стали зависят от переменного тока и, следовательно, от напряжения источника питания.
Как было показано ранее, выходная мощность двигателя пропорциональна напряжению источника питания, удвоение напряжения удваивает выходную мощность.Однако потери в стали опережают мощность двигателя, так как они нелинейно возрастают с увеличением напряжения источника питания. В конце концов, наступает момент, когда потери в стали настолько велики, что двигатель не может рассеивать выделяемое тепло. В некотором смысле, это естественный способ удержать кого-то от получения 500 л.с. от двигателя NEMA 23 при использовании источника питания 10 кВ.
Здесь важно представить концепцию перегрузки. Это соотношение между напряжением источника питания и номинальным напряжением двигателя.Максимальное значение, полученное эмпирическим путем, составляет 25: 1, что означает, что напряжение источника питания никогда не должно превышать 25-кратное номинальное напряжение двигателя или 32-кратный корень квадратный из индуктивности двигателя. Ниже приведен график измеренных потерь в стали для двигателя 4A, 3V. Обратите внимание на рис. 16, как потери в стали варьируются от незначительных до основных причин нагрева в двигателе по сравнению с постоянными потерями в меди 12 Вт (4 А умноженные на 3 В).
Рисунок 16
Раздел 8: Точность и разрешениеШаговые двигатели, как правило, используются в приложениях для позиционирования и управления скоростью без обратной связи.Датчик обратной связи не позволяет установить предельную точность системы. Следовательно, точность применения зависит от двигателя, а также от точности и поведения привода.
Посредством микрошага, демпфирования второго порядка и прецизионных опорных синусоидальных / косинусных токов привод избавил шаговый двигатель от присущих ему недостатков, чтобы сделать его кандидатом на применение в точных системах управления движением. Если пренебречь приводом, двигатель по-прежнему имеет характеристики, которые необходимо учитывать с точки зрения максимальной точности в любом приложении.
Шаговый двигатель — это механическое устройство, изготовленное с определенным допуском. Обычно стандартный двигатель имеет допуск неаккумулятивной ошибки +/- 5% относительно местоположения любой данной ступени. Это означает, что любой шаг на типичном двигателе с 200 шагами на оборот будет в пределах диапазона погрешности 0,18 градуса. Иначе говоря, двигатель может точно определять 2000 радиальных точек. По совпадению, это разрешение привода с 10 микрошагами.
Любое разрешение микрошагов выше 10, например 125, не дает дополнительной точности, только пустое разрешение.По аналогии, вольтметр с 6-значным дисплеем и точностью 1% будет иметь значимую информацию только в первых двух цифрах. Есть два исключения, оправдывающих более высокое разрешение: шаговый двигатель работает в приложении с обратной связью с энкодером высокого разрешения или приложение требует плавной работы на очень низких скоростях (менее 5 полных шагов в секунду).
Еще одним фактором, влияющим на точность, является линейность двигателя. Линейность двигателя относится к тому, как двигатель ведет себя между его порядковыми положениями шага.В идеале, шаговый двигатель на 1,8 градуса должен перемещаться точно на 0,18 градуса за каждый шаговый импульс, отправляемый на привод с 10 микрошагами. В действительности, все шаговые двигатели демонстрируют некоторую нелинейность, то есть микрошаги сгруппированы вместе, а не распределяются равномерно на протяжении полного шага. Это имеет два эффекта: статическое положение двигателя не является оптимальным и возникают динамические низкоскоростные резонансы из-за циклического ускорения, когда микрошаги расходятся, и замедления, когда они сбиваются в кучу.На рисунке 17 показан двигатель с превосходной линейностью и двигатель с ужасной линейностью.
Наконец, статическая фрикционная нагрузка, приложенная к двигателю, влияет на точность. Остановленный двигатель с удерживающим моментом 100 унций / дюйм принципиально отличается от тормоза с таким же удерживающим моментом.
Рисунок 17
Тормоз вообще не будет вращаться, пока не будет превышен его удерживающий момент. Однако шаговый двигатель генерирует восстанавливающий крутящий момент только в том случае, если он смещен из исходного положения.Используя аналогию с тормозом, представьте, что выходной вал соединен с тормозом с помощью торсионной пружины; теперь при приложении нагрузки выходной вал должен быть смещен в сторону, чтобы приложить крутящий момент к тормозу.
Когда к шаговому двигателю приложен поперечный крутящий момент, достаточный для преодоления удерживающего момента, вал перейдет в следующее устойчивое положение, которое на четыре полных шага впереди или позади исходного, в зависимости от направления бокового крутящего момента. Пиковый восстанавливающий крутящий момент возникает на полный шаг вперед или назад от исходного положения, за пределами которого он ослабевает и меняет направление в положении на два полных шага, чтобы притягивать вал к месту на четыре полных шага впереди или позади исходного.
Связь между восстанавливающим моментом и углом ошибки вала приблизительно синусоидальная, как показано на рисунке 18.
Рисунок 18
Из этого можно приблизительно определить, что нагрузка статическим крутящим моментом, равная 15 процентам удерживающего момента, смещает вал двигателя на одну десятую полного шага от начала координат.
Раздел 9: Выбор шагового двигателя и напряжения источника питанияВыбор шагового двигателя и напряжения питания полностью зависит от области применения.В идеале двигатель должен работать на максимальной скорости, необходимой для работы, и не более того.
Любой крутящий момент, превышающий то, что требуется для применения, связан с высокими затратами из-за ненужного нагрева двигателя. Превышение крутящего момента, превышающего разумный запас безопасности, никогда не будет использоваться, но влечет за собой штраф в виде слишком большого источника питания, напряжения привода и температуры двигателя.
Научитесь различать разницу между крутящим моментом и мощностью; высокий начальный крутящий момент на низкой скорости не означает эффективного использования двигателя.Обычно мощность является более важным показателем пригодности двигателя для применения. Чтобы определить это, вы должны изменить рабочую точку двигателя через зубчатую передачу, чтобы двигатель работал на максимальной мощности; обычно сразу после его угловой частоты.
Максимальная допустимая мощность на валу с приводом, работающим на 80 В постоянного тока и 7 А, составляет около 250 Вт, или одну треть лошадиных сил. В первую очередь это достигается с помощью двигателей NEMA 34 с двойным или тройным корпусом.
Двигатели NEMA 23 физически слишком малы, чтобы рассеивать результирующий шум, а двигатели NEMA 42 слишком велики, чтобы обеспечить надлежащее согласование импеданса; если их ток меньше предела привода 7 А, тогда напряжение обычно будет выше максимального напряжения 80 В постоянного тока и наоборот.
Фиксирующий момент в двигателе NEMA 42 значительно выше, чем в двигателях меньшего размера, и всегда представляет собой потерю, которую необходимо вычитать из потенциально доступной выходной мощности двигателя. Другими словами, выходная мощность двигателя NEMA 42 падает быстрее со скоростью, чем у двигателей меньшего размера. Двигатель NEMA 42 следует использовать только в том случае, если требуется высокий крутящий момент на низкой скорости, и нецелесообразно понижать передачу меньшего двигателя.
Эффективный двигатель, определяемый как самый маленький двигатель, достаточный для удовлетворения требований приложения, будет работать в горячем состоянии.Думайте о двигателе как о имеющем фиксированную эффективность преобразования энергии: некоторый процент входящей мощности будет преобразован в тепло, а остальная часть будет преобразована в механическую энергию. Чтобы обеспечить максимальную производительность двигателя, отходящее тепло должно быть меньше допустимого для двигателя. Обычно этот двигатель будет работать сразу после угловой скорости.
Начнем с определения крутящего момента нагрузки в унциях / дюйм, включая крутящий момент, необходимый для ускорения нагрузки.Следующим шагом является определение максимальной скорости, с которой приложение должно работать с полными шагами в секунду, используя формулу ниже. RPI — это количество оборотов на дюйм после того, как двигатель проходит через трансмиссию, RPS — это количество оборотов в секунду, а PPS — это количество импульсов в секунду от вашего источника шаговых импульсов.
(ЖЕЛАТЕЛЬНОЕ IPM * RPI) / 60 = RPS
RPS * 200 = PPS
Умножьте значение PPS на количество унций / дюйм, определенное ранее, и разделите итоговое значение на 4506.Ответ будет заключаться в том, сколько ватт требуется двигателю, чтобы выдержать нагрузку от приложения.
Выбирая двигатель, выбирайте двигатель, мощность которого на 40% больше расчетной. Ниже приведен пример уравнения, составленного для нагрузки, требующей 450 унций / дюйм с ходовым винтом 3 TPI и желаемым IPM 300.
(300 * 3) / 60 = 15
15 * 200 = 3000
(3000 * 450) / 4506 = 299 унций / дюйм
299 * 1.4 = 419 унций / дюйм
Как видите, для этого приложения вам понадобится двигатель с номинальной мощностью 419 унций / дюйм.
Geckodrive — ведущий производитель приводов с шаговыми двигателями в США. Наши продукты используются в различных отраслях промышленности. Хотите приобрести качественный драйвер шагового двигателя? Ознакомьтесь с нашей подборкой ведущих в отрасли контроллеров двигателей сегодня.Пояснения к паспортной табличке и номинальным характеристикам двигателя
Пояснения к паспортной табличке электродвигателя.Фото: TestGuy
Электродвигатель — это рабочая лошадка, которая преобразует электрическую энергию в механическую, используя принципы электромагнетизма. Эти вращающиеся машины используются практически во всех формах современной жизни, от простых бытовых приборов до крупных промышленных предприятий и производственных предприятий.
Детские игрушки, пылесосы, вентиляторы, электроинструменты, электромобили, механические насосы, лифты и грузовые поезда — это всего лишь несколько примеров широкого спектра применений, в которых вы найдете те или иные формы электродвигателей.Магнитные поля, создаваемые электрическими зарядами, являются движущей силой двигателей, которые создают крутящий момент, необходимый для выполнения полезной работы.
С таким большим разнообразием применений двигателей и большим разнообразием электрических систем, которые питают их, неудивительно, что существует множество различных номинальных характеристик и рабочих характеристик, которые необходимо учитывать при выборе электродвигателя для конкретного применения. .
Стремясь стандартизировать эти основные характеристики и рабочие параметры двигателя, Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) играет ведущую роль в определении этих характеристик в стандарте NEMA Standard MG-1.Рабочие характеристики, определенные в этом стандарте, кодируются на паспортной табличке двигателя во время производства, чтобы помочь конечному пользователю выбрать безопасное и надежное применение.
Национальный электротехнический кодекс определяет необходимую маркировку для обычных двигателей в разделе 430.7 (A) NEC для безопасной установки и эксплуатации в определенных условиях. Когда дело доходит до испытаний и технического обслуживания электродвигателей, четкое понимание этих характеристик имеет первостепенное значение для определения процедур испытаний и ожидаемых значений испытаний для конкретной машины.
В этой статье мы объясняем маркировку, используемую в NEC, а также другие общие термины и характеристики, указанные на паспортных табличках двигателей.
Пример паспортной таблички электродвигателя. Фотография: « North American Electric
».Производитель
Указывает, какая компания произвела двигатель, и обычно включает адрес компании и страну происхождения. У производителя обычно есть конкретная модель или заводской номер, связанный с двигателем.
Номинальное напряжение
Указывает рабочее напряжение, необходимое для оптимальной работы, как указано производителем двигателя.Вращающиеся машины обычно проектируются с допуском 10% для напряжения выше и ниже номинального значения, указанного на паспортной табличке.
Допуск напряжения обычно не указывается на двигателе, что может ввести в заблуждение тех, кто не знаком с этим номиналом. Двигатель с номинальным напряжением на паспортной табличке 460 В должен работать в диапазоне от 414 В до 506 В. Двигатель на 230 В может работать в диапазоне от 207 В до 253 В.
Некоторые двигатели могут работать с более чем одним напряжением, и эта возможность будет указана на паспортной табличке.Двойные номинальные напряжения позволяют разделить обмотки статора пополам для использования в последовательном или параллельном соединении.
Важно отметить, что многие другие номинальные значения, указанные на паспортной табличке, такие как коэффициент мощности, КПД, крутящий момент и ток, применимы только при номинальном напряжении и частоте.
Ток полной нагрузки (FLA)
По мере увеличения подключенной нагрузки и требуемого крутящего момента на электродвигателе сила тока, необходимая для питания электродвигателя, также увеличивается. Ток полной нагрузки (FLA) — это максимальный ожидаемый ток, потребляемый двигателем при работе с максимальным крутящим моментом и мощностью.
Паспортная табличка FLA — это очень важный номинал, который используется для выбора правильного размера провода, пускателя двигателя и устройств защиты от перегрузки, необходимых для обслуживания и защиты двигателя. Для многоскоростного двигателя ток полной нагрузки указан только для максимальной скорости.
Чтобы рассчитать падение напряжения в цепи двигателя, возьмите сопротивление цепи фидера и умножьте на FLA двигателя. Для получения процентного падения напряжения разделите полученное ранее значение на напряжение питания холостого хода и умножьте на 100%.
Номинальная частота и количество фаз (двигатели переменного тока)
Частота энергосистемы означает, сколько раз синусоидальная волна переменного напряжения повторяет одну и ту же последовательность значений в течение заданной единицы времени. В США и Канаде частота электросети составляет 60 Гц.
В других частях света частота может быть 50 Гц или 60 Гц. Количество фаз определяет, подключен ли двигатель к одному токоведущему проводу и нейтрали (однофазный) или трем токоведущим проводам (трехфазный).
Синхронная скорость
Скорость, с которой работает вращающееся поле внутри двигателя, зависит от частоты входной мощности и количества электрических магнитных полюсов внутри. Это называется синхронной скоростью, которая не зависит от скорости выходного вала.
Синхронная скорость = количество циклов (Гц) x 60 (секунд в 1 мин) x 2 (тактовые импульсы) / количество полюсов.
Четырехполюсный двигатель без подключенной нагрузки, например, будет иметь синхронную скорость 1800 об / мин при 60 Гц и синхронную скорость 1500 об / мин при 50 Гц.Если двигатель предназначен для работы на разных скоростях при управлении с помощью частотно-регулируемого привода (ЧРП), диапазон входной частоты должен быть указан на паспортной табличке.
Номинальная скорость при полной нагрузке
Для двигателя практически невозможно достичь синхронной скорости, потому что даже ненагруженный двигатель все еще имеет некоторую форму трения, которую необходимо преодолеть. По мере увеличения нагрузки двигателя требуется более высокий крутящий момент, что означает снижение числа оборотов в минуту.
Номинальная скорость при полной нагрузке — это фактическое значение частоты вращения, указанное на паспортной табличке двигателя.Термин «проскальзывание» относится к разнице между синхронной скоростью и фактической скоростью при полной нагрузке (также называемой асинхронной скоростью или скоростью скольжения).
Накладка
Скольжение увеличивается с нагрузкой, обеспечивая больший крутящий момент. Чтобы вычислить скольжение двигателя в процентах, вычтите асинхронную скорость из синхронной скорости, затем разделите на синхронную скорость и умножьте на 100.
Скольжение = ((фактическая скорость синхронной скорости) / синхронная скорость) x 100
Используя приведенную выше формулу, двигатель со скоростью вращения 1400 об / мин и синхронной скоростью 1500 об / мин будет иметь скольжение 6.7%
Мощность (л.с.)
Самый простой и распространенный рейтинг электродвигателя — это его мощность в лошадиных силах, которая была первоначально принята в конце 18 века шотландским инженером Джеймсом Ваттом, который хотел сравнить мощность паровых двигателей с мощностью тягловых лошадей.
Этот термин был создан, чтобы помочь клиентам лучше понять, сколько работы могут произвести паровые двигатели. Позже он был расширен, чтобы включить выходную мощность других типов поршневых двигателей, а также турбин, электродвигателей и другого оборудования.
Мощность на валу — это мера механической выходной мощности двигателя. Выражается как способность передавать крутящий момент, необходимый для нагрузки при номинальной скорости.
л.с. = (Крутящий момент) x (Скорость) / 5250. Крутящий момент выражается в фунт-футах, а скорость выражается в об / мин.
Для электродвигателя одна лошадиная сила эквивалентна 746 Вт электрической мощности и является стандартной номинальной мощностью в Соединенных Штатах. В Европе мощность двигателя в киловаттах стала стандартом.
1HP = 746 Вт.Двигатель мощностью 100 л.с. будет производить 74,6 кВт электроэнергии. Согласно требованиям NEC, номинальная мощность в лошадиных силах должна быть указана на паспортной табличке для двигателей мощностью более 1/8 л.с.
КПД двигателя
Показывает, сколько электроэнергии, подаваемой на двигатель, преобразуется в механическую энергию выходного вала. Выражается в процентах. Оставшаяся тепловая энергия, которая не преобразуется в механическую, теряется в основном в виде тепла, которое может повредить изоляцию двигателя.
Эффективность определяется как выходная мощность, деленная на входную мощность, выраженную в процентах: (Выход / Вход) 100.
Потери в двигателе из-за нагрева могут существенно повлиять на КПД. Существует пять различных типов потерь двигателя:
- Потери в сердечнике: Энергия, необходимая для намагничивания сердечника и потерь на вихревые токи в сердечнике статора.
- Потери статора: I 2 R нагрев статора из-за протекания тока в обмотках статора.
- Потери в роторе: I 2 нагрев стержней ротора при протекании индуцированного тока
- Потери на трение и ветер: Подшипники и трение воздуха на валу ротора и охлаждающем вентиляторе.
- Потери от паразитной нагрузки: Потоки реактивного сопротивления утечки, индуцированные током нагрузки.
Первые три категории (сердечник, статор и ротор) обычно составляют более 80% общих потерь двигателя.
Коэффициент обслуживания
Эксплуатационный коэффициент двигателя (SF) — это мера периодической перегрузочной способности, при которой двигатель может работать без перегрева или иного повреждения двигателя, когда на двигатель подается номинальное напряжение и частота.
Двигатели, которые непрерывно работают с коэффициентом использования больше 1, будут иметь меньший ожидаемый срок службы по сравнению с работой с номинальной мощностью, указанной на паспортной табличке.
Пример: двигатель мощностью 1 л.с. с коэффициентом обслуживания 1,15 может работать при 1,15 л.с. без перегрева (11,15)
Повышение номинальной температуры, класс системы изоляции и номинальная температура окружающей среды
NEMA определяет допустимое превышение температуры для двигателей, работающих при полной нагрузке и при эксплуатационном коэффициенте, если применимо.Спецификация стандартизирована для температуры окружающей среды 40 ° C или 104 ° F для всех классов изоляции.
Каждый класс изоляции имеет максимальное превышение температуры обмотки двигателя и максимальный температурный диапазон. Кроме того, указывается повышение температуры горячей точки, относящееся к обмоткам двигателя, окруженным другими обмотками.
Допустимое превышение температуры при полной нагрузке для двигателей с коэффициентом эксплуатации 1,0
- Изоляция класса A 60 ° C, 5 ° C Горячая точка
- Изоляция класса B 80 ° C, 10 ° C Горячая точка
- Изоляция класса F 105 ° C, 10 ° C Горячая точка
- Изоляция класса H 125 ° C, 15 ° C Горячая точка
Допустимое превышение температуры при эксплуатационном коэффициенте для двигателей с эксплуатационным коэффициентом 1.15
- Изоляция класса A 70 ° C
- Изоляция класса B 90 ° C
- Изоляция класса F — 115 ° C
Максимальная температура изоляции обмотки двигателя
- Изоляция класса A 105 ° C
- Изоляция класса B 130 ° C
- Изоляция класса F 155 ° C
- Изоляция класса H — 180 ° C
Пример: для изолированного двигателя класса F с коэффициентом эксплуатации 1.0, добавьте допустимое превышение NEMA 105 ° C к эталонной температуре 40 ° C, чтобы получить максимальную рабочую температуру двигателя (105 + 40 = 145 ° C).
Номинальная максимальная температура, указанная NEMA, превышает допустимое превышение температуры, чтобы обеспечить запас для температуры «горячей точки» обмотки, в данном случае 10 ° C для машины класса F.
Двигателикласса F традиционно использовались в большинстве промышленных приложений. С увеличением использования приводов переменного тока (VFD) и связанного с этим нагрева, вызванного гармониками, производимыми в этих приводах, класс H стал гораздо более распространенным.
Рейтинг времени
Электродвигателиимеют номинальное время, указывающее, как долго они могут работать при номинальной нагрузке и температуре окружающей среды. Стандартные двигатели рассчитаны на непрерывный режим работы и могут работать круглосуточно (24/7) без перебоев.
В зависимости от области применения некоторые двигатели могут быть рассчитаны только на кратковременную работу. Двигатели с уменьшенным сроком службы могут быть изготовлены с более легкой конструкцией и, следовательно, будут стоить меньше, чем двигатель, рассчитанный на продолжительный режим работы.
Примером двигателя с прерывистым режимом работы может быть двигатель, используемый в приводе клапана. Во многих случаях механические клапаны периодически открываются и закрываются, в отличие от двигателя насоса, который может работать много часов или дней подряд.
Номинальное время электродвигателя обычно выражается в минутах. Некоторые примеры временного режима: 5, 15, 30, 60 минут с перерывами.
Буквенный код или ампер с заторможенным ротором
Электродвигатели обычно имеют большой пусковой ток, связанный с ними при запуске с их полным номинальным напряжением, приложенным к обмоткам.Во многих случаях этот пусковой ток во много раз превышает значение тока полной нагрузки.
Значение заблокированного ротора важно, потому что большой пусковой ток может снизить напряжение, подаваемое на двигатель, что может повлиять на другое оборудование в той же цепи. Пускатели двигателя с пониженным напряжением и звезда-треугольник могут помочь ограничить этот пусковой ток, подав на двигатель меньшее напряжение на короткий период времени, пока двигатель не набирает скорость, а затем подает полное номинальное напряжение.
Заблокированный ротор — это кВА на 1 л.с., которая будет потребляться, когда ротор заблокирован на месте.Буквенные обозначения для этого номинала будут находиться в диапазоне от A до V, при этом двигатели класса A имеют наименьшее значение кВА, а двигатели с кодом V — наибольшее.
Стандартные номинальные значения заблокированного тока можно найти в статье 430 NEC. Этот рейтинг требуется, если двигатель переменного тока мощностью 0,5 л.с. или более. На двигателях с многофазным ротором буквенный код обычно опускается.
Дизайн букв, код
Электродвигателям присваивается буквенный код конструкции, определенный NEMA, который определяет характеристики крутящего момента и тока двигателя.Для некоторых механизмов могут потребоваться двигатели со специальными характеристиками, указанными в этом коде.
- Код A Нормальный пусковой момент, высокий пусковой ток
- Код B Нормальный пусковой момент, низкий пусковой ток
- Код C Высокий пусковой момент, низкий пусковой ток
- Код D Высокий пусковой момент, низкий пусковой ток, высокое скольжение
Определения букв конструкции двигателя можно найти в ANSI / NEMA MG 1-1993, Двигатели и генераторы, Часть 1, Определения, и в IEEE 100-1996, Стандартный словарь электрических и электронных терминов.Двигатели NEMA Code B являются наиболее широко используемым типом двигателей и могут запускать широкий спектр промышленных нагрузок.
Буквенные коды конструкции электродвигателя. Фото: TestGuy
Ток и напряжение возбуждения
Для синхронных двигателей с возбуждением постоянным током номинальный ток возбуждения и напряжение указаны на паспортной табличке.
Обмотка
Тип конструкции обмотки, используемой для электродвигателя, например, прямой шунт, стабилизированный шунт, составной или последовательный, если двигатель постоянного тока.
Термозащита
Двигатели, оснащенные термозащитным устройством, указаны на паспортной табличке с пометкой «Thermally Protected» или «T.P. Этот тип защиты прерывает подачу питания на двигатель, если двигатель испытывает чрезмерные температуры из-за перегрузки или отказа при запуске. Электропитание снова подключается, когда двигатель остынет до приемлемой температуры.
Тип корпуса
Тип корпуса, который часто обозначается на паспортной табличке как ENCL, классифицирует степень защиты двигателя от рабочей среды и метод охлаждения.Стандартные типы кожуха двигателя включают:
Open Drip Proof (ODP) — подходит только для чистых и сухих помещений.
Полностью закрытый вентилятор с охлаждением (TEFC) — обычно используется на открытом воздухе и в грязных помещениях, но не является воздухонепроницаемым или водонепроницаемым. Количество воды и наружного воздуха, попадающее в двигатель, не влияет на его работу.
Totally Enclosed Non Ventilated (TENV) — используется в местах, подверженных воздействию влаги или грязи, и не оборудован вентилятором для охлаждения.Эти двигатели используют естественную конвекцию для охлаждения и не должны использоваться в опасных местах или с чрезмерной влажностью.
Totally Enclosed Air Over (TEAO) — пыленепроницаемый корпус, предназначенный для нагнетателей и вентиляторов, установленных на валах. Двигатель должен быть установлен на самом валу в соответствии с воздушным потоком.
Полностью закрытый стиральный пух (TEWD) — разработан для струй воды под высоким давлением и высокой влажности. Этот тип корпуса — лучший выбор для влажных сред.
Полностью закрытая, агрессивная и суровая среда разработана для безопасных сред с экстремальным присутствием влаги или химических веществ.
Взрывобезопасный (EXPL) разработан, чтобы выдерживать внутренние взрывы определенных газов или паров, не допуская распространения взрыва во внешнюю атмосферу.
Опасная зона (HAZ) — Общая классификация опасных зон. Эти двигатели подразделяются на классы, подразделения и группы.
Размер рамы
Размеры двигателя указываются размером рамы и устанавливают важные установочные размеры, такие как монтажное отверстие для опоры, диаметр вала и высота вала.
Напряжение нагревателя
Двигатели, используемые для установки вне помещений или в местах, где может возникать конденсация, часто оснащены нагревателями для предотвращения конденсации. На этом типе оборудования обычно указываются номинальное напряжение нагревателя, количество фаз и номинальная мощность в ваттах.
Нагреватели конденсата включаются при выключении двигателя. Статья 430.7 (A) (15) NFPA 70-2017 требует от производителя маркировать двигатель, оборудованный нагревателем для конденсата, чтобы установить, что установщик должен обеспечить надлежащее электропитание нагревателя.