Как рассчитать обороты электродвигателя: Калькулятор расчёта скорости асинхронного двигателя

Как подобрать нужный редуктор?

1. Расчет и выбор редуктора. 2. Выбор типа редуктора. 3. Определение передаточного числа редуктора. 4. Определение количества ступеней редуктора. 5. Выбор габарита редуктора. 6. Выбор мотор-редуктора. 7. Выбор редуктора по климатическим условиям.    От правильности выбора редуктора во многом зависит не только его надежность, но и долговечность. Ошибки при расчете и выборе редуктора неизбежно могут привести к преждевременному выходу его из  строя и, как следствие, в лучшем случае к финансовым потерям.    Поэтому работу по расчету и выбору редуктора необходимо доверять опытным специалистам-конструкторам, которые учтут все факторы от расположения редуктора в пространстве и условий работы до  температуры нагрева его в процессе эксплуатации. Подтвердив это соответствующими расчетами, специалист обеспечит подбор оптимального редуктора под Ваш конкретный привод.    Практика показывает, что правильно подобранный редуктор обеспечивает срок службы не менее 7 лет  для червячных и 10-15 лет для цилиндрических редукторов.    Но в жизни возникают ситуации когда нет возможности обратиться обратиться к такому специалисту.    Чтобы помочь Вам решить эту проблему был создан этот раздел сайта, где мы  постараемся дать Вам основные рекомендации для правильного выбора редуктора. Мы  не ставим задачу подготовки нового специалиста по расчету и выбору редукторов, а лишь  помогаем Вам самостоятельно и грамотно выбрать редуктор под Ваш привод.      Для тех кто желает получить больше информации по расчету различных приводов и редукторов мы рекомендуем обратиться на сайты студентов МАТИ и МВТУ им.Баумана.      Любой расчет необходимо начинать с составления кинематической схемы привода – это позволит определиться с типом редуктора необходимым для данного привода. Типы редуктора различаются конструктивно:    Цилиндрические горизонтальные редукторы имеют параллельное расположение осей входных и выходных валов, которые лежат в одной горизонтальной плоскости.     Цилиндрические вертикальные редукторы имеют параллельное расположение осей входных и выходных валов, которые лежат в одной вертикальной плоскости.       Червячные одноступенчатые редукторы имеют скрещенные под углом 90 0 оси входных и выходных валов.     Червячные двухступенчатые имеют параллельное расположение осей входных и выходных валов, которые лежат в разных горизонтальных плоскостях.     Коническо-цилиндрические редукторы имеют пересекающиеся под углом 900 оси входных и выходных валов, которые лежат в одной горизонтальной плоскости.   ПОМНИТЕ! Особое значение имеет расположение выходного вала редуктора в пространстве: в червячных редукторах конструкция редуктора позволяет применять один и тот же редуктор для любого положения выходного вала в пространстве; в цилиндрических и конических редукторах в большинстве случаев возможно расположение выходных валов только в горизонтальной плоскости; имея одинаковые внешние габариты (или вес), цилиндрические редукторы (по сравнению счервячными) передают нагрузку в 1,5-2 раза большую имеют более высокую КПД, более долговечны, значит их установка будет экономически эффективнее. Передаточное отношение редуктора: U=nвх/nвых (формула 1) nвх – количество оборотов входного вала редуктора, т.е обороты электродвигателя, об/мин. nвых – необходимое количество оборотов выходного вала редуктора, об/мин.    Полученное передаточное число округляется до передаточного числа из типового ряда для данных типов редукторов. ПОМНИТЕ!    При выборе электродвигателя частота вращения вала двигателя, а, следовательно, и входного вала редуктора не должна превышать 1500 об/мин для всех редукторов. Обороты электродвигателя следует выбирать из технических характеристик электродвигателей.    Количество ступеней по типу редуктора определяется по таблице, исходя из рассчитанного передаточного числа. Тип редуктора Диапазон передаточных чисел Цилиндрический одноступенчатый 2…6,3 Цилиндрический двухступенчатый 8…50 Цилиндрический трехступенчатый 31,5…200 Червячный одноступенчатый 8…80 Червячный двухступенчатый 100…4000 Коническо-цилиндрический одноступенчатый 6,3…28 Коническо-цилиндрический двухступенчатый 28…180    Исходными данными для выбора редуктора будут мощность, обороты   электродвигателя и передаточное число редуктора необходимого для Вашего привода.    Расчет редуктора сводится к проверочному расчету по допустимому крутящему моменту на выходном валу редуктора: Т=(9550*Р* U * N )/ (К* nвх) (формула 2) Р – мощность электродвигателя, кВт U – передаточное число редуктора N – КПД редуктора ( для цилиндрического редуктора принимается 0,97-0,98, для червячного – свое для каждого передаточного числа (см. паспортные данные)) nвх – количество оборотов входного вала редуктора или электродвигателя, об/мин К – коэффициент эксплуатации выбирается по таблице. Режим эксплуатации по ГОСТ 21354-87 и нормам ГосТехНадзора К “0”-непрерывный ПВ 100% 0,7 “I”-тяжёлый ПВ>63% 0,8 “II”-средний ПВ<63% 1,0 “III”-средний нормальный ПВ 40% 1,0 “IV”-лёгкий ПВ 25% 1,2 “V”-особо лёгкий ПВ 16% 1,5 Эпизодический (2 ч/сутки; 4 вкл./час; нагрузка без ударов) 1,8 ПВ = (Т / 60) * 100% Т – среднее время работы в течение часа, мин.    Рассчитанный момент должен быть меньше или равен номинальному крутящему моменту, приведенному в технических характеристиках на редуктор.    Необходимо так же сравнить консольные нагрузки, возникающие на валах редуктора, при установке редуктора на Ваше оборудование, с паспортными данными, чтобы они были меньше или равны паспортным.    Выбор в пользу применения мотор-редуктора следует производить в случаях, когда необходим компактный привод. Практически все мотор-редукторы конструктивно позволяют применять их для любого расположения выходного вала в пространстве, в т.ч. и цилиндрические мотор-редукторы.    Мотор-редукторы не требуют соединительных муфт между электродвигателем и редуктором, т.к. двигатель напрямую крепиться в редуктор. Крепление мотор-редуктора происходит за его редукторную часть.    Единственный недостаток применения мотор-редукторов является их высокая стоимость и поставка под заказ.    Даже если отдельно приобрести редуктор, электродвигатель и соединительные муфты, изготовить площадку для их крепления, произвести работы по сборке, сумма затрат на это будет на 10-20% меньше, чем стоимость аналогичного мотор-редуктора    Выбор мотор-редуктора в большинстве случаев сводиться к подбору его по мощности электродвигателя (кВт) и оборотам на выходном валу (об/мин). Обычно эти характеристики даются производителями мотор-редукторов в виде таблиц на каждый тип и габарит мотор-редуктора.    Особенностью червячных мотор-редукторов МРЧ является возможность компоновки самостоятельно редуктора одного габарита различными по мощности и оборотами выходного вала электродвигателями, под конкретные потребности. ПОМНИТЕ!    На данный габарит редуктора, возможно, установить только электродвигатели габариты , которых указаны в технических характеристиках на этот редуктор. Пример: Технические характеристики для мотор-редуктора червячного одноступенчатого МРЧ-80. Электродвигатели АИР 80, АИР 90 Передаточное число номинальное 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 Номинальный крутящий момент, Н·м 290 260 270 300 270 270 360 270 285 260 240 КПД, % 91 90 89 86 84 83 78 73 71 64      После подбора электродвигателя необходимо обязательно выполнить проверочный расчет по формуле 2. Все исходные данные содержатся в технических характеристиках. При этом рассчитанный крутящий момент должен быть меньше или равен номинальному крутящему моменту для данного передаточного числа.    Необходимо так же сравнить консольные нагрузки, возникающие на валах редуктора, при установке редуктора на Ваше оборудование, с паспортными данными, чтобы они были меньше или равны паспортным. Обозначение климата Категория размещения t   0C – воздуха для категории размещения У-умеренный 1-открытый воздух 2-под навесом 3-нерегулярно отапливаемое помещение -45  0С…+40  0С Т-тропический 1-открытый воздух 2-под навесом 3-нерегулярно отапливаемое помещение 4-жилое помещение -15  0С…+50  0С УХЛ – умеренно-холодный   +1  0С…+45  0С

Асинхронные электродвигатели (страница 2)

1. Определить угловую скорость вращении ротора асинхронного электродвигателя, если обмотка статора четырехполюсная, частота напряжения сети, к которой присоединен электродвигатель, 50 Гц и скольжение ротора равно 3,5%.

Решение:
Частота токов, проходящих в обмотках статора, равна частоте напряжения сети:

Кроме того, известно, что обмотка статора четырехполюсная, т. е. число пар полюсов р = 2.
Скорость вращения магнитного потока, вызываемого трехфазной системой токов, проходящих в обмотках статора, зависит от частоты этих токов и числа пар полюсов обмотки р, так как , откуда число оборотов в минуту вращающегося синхронно магнитного потока

Угловая скорость вращения

Вращение ротора асинхронного электродвигателя возможно лишь при наличии отставания ротора от вращающегося магнитного потока. Величина, характеризующая это отставание, называется скольжением:

где — скорость вращения магнитного потока;
— скорость вращения ротора.
Подставив числовые значения, получим

откуда

Угловая скорость вращения ротора

2. На щитке асинхронного электродвигателя значится: 730 об/мин, 50 Гц.
Определить скольжение ротора, вращающегося с указанной скоростью, и число пар полюсов обмотки статора. Каким было скольжение ротора в первые мгновения пуска?

Решение:
В табл. 13 синхронных скоростей вращения при частоте 50 Гц ближайшей скоростью вращения (по отношению к скорости ) является скорость .
Следовательно, скольжение ротора

Число пар полюсов обмотки статора

Число полюсов

В момент пуска ротор неподвижен . Поэтому скольжение при пуске

Такое значение имеет скольжение ротора в момент пуска любого асинхронного электродвигателя.

Таблица 13

р пар полюсов	1	2	3	4	5
n, об/мин	3000	1500	1000	750	600

3. В разрыв провода линии, соединяющей контактные кольца ротора асинхронного электродвигателя с трехфазным реостатом, введен магнитоэлектрический амперметр, шкала которого имеет нулевое значение посередине (рис. 80). Разомкнув рубильник, шунтировавший амперметр во время разбега ротора, не поднимая щеток, наблюдали за отклонениями амперметра: оказалось, что за полминуты указательная стрелка прибора совершила 60 полных колебаний.
Определить скорость вращения ротора в течение указанного промежутка времени, если обмотка статора шестиполюсная и частота напряжения сети 50 Гц.

Решение:
Полное колебание указательной стрелки соответствует полному периоду тока в обмотке ротора. Если 60 полных колебаний (периодов) произошло за полминуты, то число полных колебаний (периодов) в секунду равно двум. Следовательно,

Магнитный поток в асинхронном электродвигателе вращается относительно ротора со скоростью, равной разности скоростей:

причем частота тока в роторе

Подставив числовые значения, получим

При шестиполюсной обмотке статора и частоте токов в цепи статора скорость вращения магнитного потока

Подставим в выражение для величины

откуда скорость вращения ротора

Скольжение ротора

4. Когда трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором присоединили к сети с линейным напряжением 220 В, напряжение между контактными кольцами при разомкнутой обмотке ротора составило 90 В.
Определить коэффициент трансформации, рассматривая этот электродвигатель как трансформатор в режиме холостого хода, если обмотки статора и ротора соединены звездой.

Решение:
Фазное напряжение на обмотке статора при схеме соединения звездой в раз меньше линейного напряжения. Следовательно,

Фазное напряжение на обмотке ротора

Коэффициент трансформации фазных напряжений

5. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором характеризуется отношением вращающих моментов соответственно при пуске и при номинальном режиме .
Можно ли осуществить пуск двигателя в случае полной его нагрузки на валу и понижения напряжения в сети на 5 и 10%? К сети присоединен статор.

Решение:
Вращающий момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату напряжения в сети:

Следовательно, если напряжение в сети понизится на 5% и составит , то вращающий момент

Отношение
Так как пусковой момент при номинальном напряжении , то при понижении напряжения в сети на 5% пусковой момент

Таким образом, пуск при этих условиях позволит электродвигателю развить вращающий момент больше номинального.
Если напряжение в сети понизится на 10% и составит , то вращающий момент

Пусковой момент при указанном понижении напряжения

Обозначим через долю, которую составляет пусковой вращающий момент от вращающего момента при номинальном напряжении. Тогда для возможности пуска электродвигателя при номинальной нагрузке должно быть выполнено равенство

Поэтому при пуске электродвигателя напряжение сети может составлять от номинального напряжения долю

Таким образом, при заданной кратности пускового момента от номинального понижение напряжения в сети может происходить на и пуск может быть осуществлен при номинальной нагрузке на валу электродвигателя.

6. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа А51-4 имеет следующие номинальные данные: ; кратность вращающих моментов .

Определить вращающие моменты: номинальный , максимальный и пусковой .

Решение:
Номинальный вращающий момент можно определить из основного соотношения

Вращающий момент измерен в и мощность Р — в Вт. При этом

Если подставить сюда в качестве Р мощность, измеренную в киловаттах, то число будет в 1000 раз меньше.
Таким образом, при тех же единицах измерения вращающего момента получим

Подставим величины номинального режима:

Используя известные кратности моментов, максимальный вращающий момент

пусковой вращающий момент

7. Асинхронный электродвигатель развивает номинальную мощность при номинальной скорости вращения ротора , имея перегрузочную способность 2,1.
Выразить зависимость между вращающим, моментом и скольжением ротора S электродвигателя.

Решение:
Номинальный вращающий момент

Перегрузочная способность l = 2,1 представляет собой отношение максимального вращающего момента к номинальному вращающему моменту . Следовательно,

Номинальному вращающему моменту соответствует и номинальное скольжение

где в качестве подставлена ближайшая большая (по отношению к ) синхронная скорость вращения магнитного потока статора.
Зависимость между вращающим моментом и скольжением ротора s в асинхронном двигателе выражается формулой

где означает критическое скольжение, а и s соответствуют одному и тому же режиму работы. Если в левую часть подставить , то в качестве s следует подставить . Тогда можно определить критическое скольжение , при котором имеет место момент . В этом случае получается квадратное уравнение, из которого берут большее значение корня.
Так как

Разделив на 0,238 левую и правую части равенства и сосредоточив все члены в одной стороне, получим

Корни полученного квадратного уравнения

Далее берется только больший из корней (при положительном знаке перед корнем):

Подставив в формулу, выражающую зависимость между вращающим моментом и скольжением ротора s, численные значения , получим требуемую зависимость

7.2: Классическая механика

Область классической механики включает изучение тел в движении, особенно физические законы, касающиеся тел, находящихся под воздействием сил. Большинство механических аспектов проектирования роботов тесно связано с концепциями из этой области. В данном блоке описываются несколько ключевых применяемых концепций классической механики.

СКОРОСТЬ – это мера того, насколько быстро перемещается объект. Обозначает изменение положения во времени (проще говоря, какое расстояние способен преодолеть объект за заданный период времени). Данная мера представлена в единицах расстояния, взятых в единицу времени, например, в количестве миль в час или футов в секунду.

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ – Скорость может также выражаться во вращении, то есть насколько быстро объект движется по кругу. Измеряется в единицах углового перемещения во времени (то есть в градусах в секунду), или в циклах вращения в единицу времени (например, в оборотах в минуту). Когда измерения представлены в оборотах в минуту (RPM), речь идет о частоте вращения. Есть речь идет об об/мин автомобильного двигателя, это означает, что измеряется скорость вращения двигателя.

УСКОРЕНИЕ – Изменение скорости во времени представляет собой ускорение. Чем больше ускорение, тем быстрее изменяется скорость. Если автомобиль развивает скорость от 0 до 60 миль в час за две секунды, в этом случае ускорение больше, чем когда он развивает скорость от 0 до 40 миль в час за тот же период времени. Ускорение – это мера изменения скорости. Отсутствие изменения означает отсутствие ускорения. Если объект движется с постоянной скоростью – ускорение отсутствует.

СИЛА – Ускорение является следствием воздействия сил, которые провоцируют изменение в движении, направлении или форме. Если вы нажимаете на объект, это означает, что вы прикладываете к нему силу. Робот ускоряется под воздействием силы, которую его колеса прикладывают к полу. Сила измеряется в фунтах или ньютонах.

Например, масса объекта воздействует на объект как сила вследствие гравитации (ускорение объекта в направлении центра Земли).

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ – Сила, направленная по кругу (вращение объекта), называется крутящим моментом. Крутящий момент – это вращающая сила. Если к объекту приложен крутящий момент, на границе первого возникает линейная сила. В примере с колесом, катящемся по земле, крутящий момент, приложенный к оси колеса, создает линейную силу на границе покрышки в точке ее контакта с поверхностью земли. Так и определяется крутящий момент – как линейная сила на границе круга. Крутящий момент определяется величиной силы, умноженной на расстояние от центра вращения (Сила х Расстояние = Крутящий момент). Крутящий момент измеряется в единицах силы, умноженной на расстояние, например, фунто-дюймах или ньютон-метрах.

В примере с колесом, катящемся по земле, если известен крутящий момент, приложенный к оси с закрепленным на ней колесом, мы можем рассчитать количество силы, прикладываемой колесом к поверхности. В этом случае, радиус колеса является расстоянием силы от центра вращения.

Сила = Крутящий момент/Радиус колеса

В примере с рукой робота, удерживающей объект, мы можем рассчитать крутящий момент, требуемый для поднятия объекта. Если объект обладает массой, равной 1 ньютону, а рука имеет длину 0,25 метра (объект располагается на расстоянии 0,25 метра от центра вращения), тогда

Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,25 метра = 0,25 ньютон-метров.

Это означает, что для удержания объекта в неподвижном положении, необходимо применить крутящий момент, равный 0,25 ньютон-метров. Чтобы переместить объект вверх, роботу необходимо приложить к нему крутящий момент, значение которого будет превышать 0,25 ньютон-метров, так как необходимо преодолеть силу гравитации. Чем больше крутящий момент робота, тем больше силы он прикладывает к объекту, тем больше ускорение объекта, и тем быстрее рука поднимет объект.

Пример 7.2

Пример 7.3

Для данных примеров, мы можем рассчитать крутящий момент, необходимый для подъем этих объектов.

Пример 7.2 – Крутящий момент = Сила х Расстояние = 1 ньютон х 0,125 метра = 0,125 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна половине длины руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза меньше. Значение длины руки пропорционально значению требуемого крутящего момента. При равных исходных характеристиках объекта, чем короче рука, тем меньший крутящий момент необходим для подъема.

Пример 7.3 – Крутящий момент = Сила * Расстояние = 1 ньютон х 0,5 метра = 0,5 ньютон-метров.

Для данного примера, длина рука равна удвоенной длине руки из Примера 1, поэтому значение требуемого крутящего момента также в два раза больше.

Еще одна точка зрения относительно ограниченного крутящего момента в соединении руки робота заключается в следующем: более короткая рука сможет поднять объект большей массы, чем более длинная рука; однако, для первой доступная высота подъема объекта будет меньше, чем для второй.

Пример 7.4

Пример 7.5

Эти примеры иллюстрируют руку робота, поднимающую объекты разной массы. Какова взаимосвязь с требуемым количеством крутящего момента?

Пример 4 – Крутящий момент = Сила х Расстояние = ½ ньютона х 0,25 метра = 0,125 ньютон-метров.

Пример 5 – Крутящий момент = Сила х Расстояние = 2 ньютона х 0,25 метра = 0,5 ньютон-метров.

Эти примеры иллюстрируют уменьшение значения требуемого крутящего момента по мере снижения массы объекта. Масса пропорциональна крутящему моменту, необходимому для ее подъема. Чем тяжелее объект, тем больше крутящий момент, требуемый для его подъема.

Проектировщики роботов должны обратить внимание на ключевые взаимосвязи между значениями крутящего момента, длины руки и массы объекта.

РАБОТА – Мера силы, приложенной на расстоянии, называется работой. Например, для удерживания объекта необходимо 10 фунтов силы. Далее, чтобы поднять этот объект на высоту 10 дюймов, требуется определенное количество работы. Количество работы, требуемое для подъема объекта на высоту 20 дюймов, удваивается. Работа также понимается как изменение энергии.

МОЩНОСТЬ – Большинство людей полагает, что мощность является термином из области электрики, но мощность также относится и к механике.

Мощность – это количество работы в единицу времени. Насколько быстро кто-то может выполнить работу?

В робототехнике принято понимать мощность как ограничение, так как соревновательные робототехнические системы имеют ограничения в части выходной мощности. Если роботу требуется поднять массу в 2 ньютона (прилагая 2 ньютона силы), скорость подъема будет ограничиваться количеством выходной мощности робота. Если робот способен произвести достаточное количество мощности, он сможет быстро поднять объект. Если он способен произвести лишь малое количество энергии, подъем объекта будет производиться медленно (либо не будет производиться вообще!).

Мощность определяется как Сила, умноженная на Скорость (насколько быстро выполняется толчок при постоянной скорости), и обычно выражается в Ваттах.

Мощность [Ватты] = Сила [Ньютоны] х Скорость [Метры в секунду]

1 Ватт = 1 (Ньютон х Метр) / Секунда

Как это применяется в соревновательной робототехнике? К проектам роботов применяются определенные ограничения. Проектировщики соревновательных роботов, использующие систему проектирования VEX Robotics Design, также должны учитывать физические ограничения, связанные с применением электромоторов. Электромотор обладает ограниченной мощностью, поэтому он может производить только определенное количество работы с заданной скоростью.

Примечание: все перспективные концепции имеют базовое описание. Более глубоко обсуждать эти физические свойства учащиеся будут в процессе обучения в ВУЗах, если выберут область STEM в качестве направления обучения.

 

Как узнать обороты электродвигателя – Всё о электрике

Под скоростью вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения его ротора, которая приведена на шильдике (на паспортной табличке двигателя) в виде количества оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, для этого достаточно добавить конденсатор параллельно одной или двум его обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя от этого не изменится.

Так, если ротор под нагрузкой совершает 2760 оборотов в минуту, то угловая частота данного двигателя будет равна 2760*2пи/60 радиан в секунду, то есть 289 рад/с, что не удобно для восприятия, поэтому на табличке пишут просто «2760 об/мин». Применительно к асинхронному электродвигателю, это обороты с учетом скольжения s.

Синхронная же скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 оборотов в минуту, поскольку при питании обмоток статора сетевым током с частотой 50 Гц, каждую секунду магнитный поток будет совершать по 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, вот и получается 3000 оборотов в минуту — синхронная скорость асинхронного электродвигателя.

В рамках данной статьи мы поговорим о том, как определить синхронную скорость вращения неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, просто взглянув на его статор. По внешнему виду статора, по расположению обмоток, по количеству пазов, – можно легко определить синхронные обороты электродвигателя если у вас нет под рукой тахометра. Итак, начнем по порядку и разберем данный вопрос с примерами.

3000 оборотов в минуту

Про асинхронные электродвигатели (смотрите – Виды электродвигателей) принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь вы видите, что в статор уложено по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу — в каждой паре катушек одна расположена напротив другой. Эти катушки и образуют по паре полюсов на статоре.

Одна из фаз показана для ясности красным цветом, вторая — зеленым, третья – черным. Обмотки всех трех фаз устроены одинаково. Поскольку три эти обмотки питаются по очереди (ток трехфазный), то за 1 колебание из 50 в каждой из фаз – магнитный поток статора один раз обернется на полные 360 градусов, то есть совершит один оборот за 1/50 секунды, значит 50 оборотов получится за секунду. Так и выходит 3000 оборотов в минуту.

Таким образом становится ясно, что для определения синхронных оборотов асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар его полюсов, что легко сделать, сняв крышку и взглянув на статор.

Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 — по две на каждую из трех фаз.

Обратите внимание, количество катушек в одной группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но и 2 и 3, однако для примера мы рассмотрели вариант с одиночными группами на пару катушек (не будем в рамках данной статьи заострять внимание на способах намотки).

1500 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 1500 оборотов в минуту, количество полюсов статора увеличивают вдвое, чтобы за 1 колебание из 50 магнитный поток совершил бы только пол оборота — 180 градусов.

Для этого на каждую фазу делают по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, то перед вами двигатель с двумя парами полюсов, образованными четырьмя катушками на фазу.

Например, 6 пазов из 24 занимает одна катушка или 12 из 48, значит перед вами двигатель с синхронной частотой 1500 оборотов в минуту, или с учетом скольжения примерно 1350 оборотов в минуту. На приведенном фото каждая секция обмотки выполнена в виде двойной катушечной группы.

1000 оборотов в минуту

Как вы уже поняли, для получения синхронной частоты в 1000 оборотов в минуту, каждая фаза образует уже три пары полюсов, чтобы за одно колебание из 50 (герц) магнитный поток обернулся бы всего на 120 градусов, и соответствующим образом повернул бы за собой ротор.

Таким образом, минимум 18 катушек установлены на статор, причем каждая катушка занимает шестую часть всех пазов (по шесть катушек на фазу — по три пары). Например, если пазов 24, то одна катушка займет 4 из них. Получится частота с учетом скольжения около 935 оборотов в минуту.

750 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 750 оборотов в минуту, необходимо, чтобы три фазы формировали на статоре четыре пары движущихся полюсов, это по 8 катушек на фазу — одна напротив другой — 8 полюсов. Если например на 48 пазов приходится по катушке на каждые 6 пазов — перед вами асинхронный двигатель с синхронными оборотами 750 (или около 730 с учетом скольжения).

500 оборотов в минуту

Наконец, для получения асинхронного двигателя с синхронной скоростью в 500 оборотов в минуту необходимо 6 пар полюсов — по 12 катушек (полюсов) на фазу, чтобы на каждое колебание сети магнитный поток поворачивался бы на 60 градусов. То есть, если например статор имеет 36 пазов, при этом на катушку приходится по 4 паза — перед вами трехфазный двигатель на 500 оборотов в минуту (480 с учетом скольжения).

Как определить мощность и обороты электродвигателя без бирки?

При замене сломанного советского электродвигателя на новый, часто оказывается, что на нем нет шильдика. Нам часто задают вопросы: как узнать мощность электродвигателя? Как определить обороты двигателя? В этой статье мы рассмотрим, как определить параметры электродвигателя без бирки — по диаметру вала, размерам, току.
Заказать новый электродвигатель по телефону

Как определить мощность?

Существует несколько способов определения мощности электродвигателя: диаметру вала, по габариту и длине, по току и сопротивлению, замеру счетчиком электроэнергии.

По габаритным размерам

Все электродвигатели отличаются по габаритным размерам. Определить мощность двигателя можно сравнив габаритные размеры с таблицей определения мощности электродвигателя, перейдя по ссылке габаритно-присоединительные размеры электродвигателей АИР.

Какие размеры необходимо замерить:

• Длина, ширина, высота корпуса
• Расстояние от центра вала до пола
• Длина и диаметр вала
• Крепежные размеры по лапам (фланцу)

По диаметру вала

Определение мощности электродвигателя по диаметру вала — частый запрос для поисковых систем. Но для точного определения этого параметра недостаточно – два двигателя в одном габарите, с одинаковыми валами и частотой вращения могут иметь различную мощность.

Таблица с привязкой диаметров валов к мощности и оборотам для двигателей АИР и 4АМ.

Мощность электродвигателя Р, кВт	Диаметр вала, мм
	3000 об/мин	1500 об/мин	1000 об/мин	750 об/мин
1,5	22	22	24	28
2,2		24	28	32
3	24		32
4	28	28		38
5,5		32	38
7,5	32	38		48
11	38		48
15	42	48		55
18,5			55	60
22	48	55	60
30				65
37	55	60	65	75
45			75	75
55		65		80
75	65	75	80
90				90
110	70	80	90
132				100
160	75	90	100
200
250	85	100
315				—

По показанию счетчика

Как правило измерение счетчика отображаются в киловаттах (далее кВт). Для точности измерения стоит отключить все электроприборы или воспользоваться портативным счетчиком. Мощность электродвигателя 2,2 кВт, подразумевает что он потребляет 2,2 кВт электроэнергии в час.

Для измерения мощности по показанию счетчика нужно:

1. Подключить мотор и дать ему поработать в течении 6 минут.
2. Замеры счетчика умножить на 10 – получаем точную мощность электромотора.

Расчет мощности по току

Для начала нужно подключить двигатель к сети и замерить показатели напряжения. Замеряем потребляемый ток на каждой из обмоток фаз с помощью амперметра или мультиметра. Далее, находим сумму токов трех фаз и умножаем на ранее замеренные показатели напряжения, наглядно в формуле расчета мощности электродвигателя по току.

• P – мощность электродвигателя;
• U – напряжение;
• Ia – ток 1 фазы;
• Ib – 2 фазы;
• Ic – 3 фазы.

Определение оборотов вала

Асинхронные трехфазные двигатели по частоте вращения ротора делятся 4 типа: 3000, 1500, 1000 и 750 об. мин. Приводим пример маркировки на основании АИР 180:

1. АИР 180 М2 – где 2 это 3000 оборотов.
2. АИР 180 М4 – 4 это 1500 об. мин.
3. АИР 180 М6 – 6 обозначает частоту вращения 1000 об/мин.
4. АИР 180 М8 – 8 означает, что частота вращения выходного вала 750 оборотов.

Самый простой способ определить количество оборотов трехфазного асинхронного электродвигателя – снять задний кожух и посмотреть обмотку статора.

У двигателя на 3000 об/мин катушка обмотки статора занимает половину окружности — 180 °, то есть начало и конец секции параллельны друг другу и перпендикулярны центру. У электромоторов 1500 оборотов угол равен 120 °, у 1000 – 90 °. Схематический вид катушек изображен на чертеже. Все обмоточные данные двигателей смотрите в таблице.

Узнать частоту вращения с помощью амперметра

Узнать обороты вала двигателя, можно посчитав количество полюсов. Для этого нам понадобится миллиамперметр — подключаем измерительный прибор к обмотке статора. При вращении вала двигателя стрелка амперметра будет отклонятся. Число отклонений стрелки за один оборот – равно количеству полюсов.

• 2 полюса – 3000 об/мин
• 4 полюса – 1500 об/мин
• 6 полюса – 2000 об/мин
• 8 полюса – 750 об/мин

Если не получилось узнать мощность и обороты

Если не получилось узнать мощность и обороты электродвигатели или вы не уверены в измерениях – обращайтесь к специалистам «Систем Качества». Наши специалисты помогут подобрать нужный мотор или провести ремонт сломанного электродвигателя АИР.

Как определить мощность и обороты электродвигателя без его разборки.

Как узнать характеристики электродвигателя без маркировки.

Электродвигатели в составе мотор-редукторов.

Электрические двигатели уже давно стали включаться в состав различных мотор-редукторов. Они находят свое применение как в трёхступенчатых типа МЦ3У, так и в двухступенчатых типа МЦ2У. Электромоторы имеют практически 90%-ный коэффициент полезного действия, не требуют постоянного обслуживания. Немаловажным параметром является и исключительная экологичность электрического мотора, вредные выхлопы отсутствуют вовсе, что делает его незаменимым при установке внутри помещения. Словом, в настоящее время электромоторы признаны в 3, а то и в 4 раза эффективнее традиционных двигателей внутреннего сгорания.

Но иногда, в случае выхода из строя электродвигателя, покупатель узнает, что абсолютно никакой сопроводительной документации к нему не прилагается. Маркировочные шильды, если и сохранились, могут находиться в изношенном потертом состоянии, так, что ничего на них рассмотреть попросту бывает невозможно. Как же в таком случае можно определить мощность двигателя и число его оборотов? Здесь поэтапно будут приведены советы, которые помогут это сделать.

Следует иметь в виду, что под числом оборотов подразумевается так называемая асинхронная скорость. Синхронная скорость это скорость вращения магнитного поля. Асинхронная скорость несколько ниже синхронной из-за наличия массы у вращательного элемента, а также воздействия сил трения, которые могут значительно понизить КПД мотора. Впрочем, на практике эти различия практически никогда не имеет решающего значения.

Сейчас на рынке представлено 3 основные категории асинхронных электродвигателей. Первая категория каталога – моторы, работающие при 1000 оборотах. На практике это число составляет порядка 950-970 оборотов, но для наглядности все-таки округляют до тысячи. Вторая категория моторы, выдающие 1500 об/мин. Это также округлено, так как в действительности диапазон лежит в пределах 1430-1470. Третья 3000 оборотов в минуту. Хотя реально такой мотор выдает 2900-2970 вращений.

Способы определения характеристик электромотора.

Чтобы определить, к какой из этих групп относится двигатель, не нужно разбирать его, как это советуют некоторые специалисты, чтобы обеспечить себе заказ на работу. Дело в том, что разбор электродвигателя может осуществить только мастер достаточной квалификации. На самом же деле достаточно открыть защитную крышку (другое название подшипниковый щит) и найти катушку обмотки. Таких катушек может быть несколько, но достаточно одной. В случае если к валу прикреплены полумуфта или шкив, потребуется снять еще и нижний щит.

Если катушки соединены при помощи деталей, которые мешают рассмотреть информацию, эти детали ни в коем случае нельзя отсоединять. Нужно попробовать определить на глаз соотношение размера катушки и статора.

Статором называется неподвижная часть электромотора, подвижная же имеет название ротор. В зависимости от конструктивных особенностей, в качестве ротора может выступать как сама катушка, так и магниты.

Если катушка закрывает собой половину кольца статора, такой двигатель относится к третьей группе, то есть способен выдавать до 3000 оборотов. Если размер катушки составляет треть от размеров кольца, это мотор второго типа, соответственно, он способен развить 1500 оборотов в минуту. Наконец, если катушка только на четверть закрывает собой кольцо, это первый тип. Электромотор развивает мощность в 1000 оборотов.

Существует еще один способ определения частоты вращения вала роторной части. Для этого также нужно снять крышку и найти верхнюю часть обмотки. По расположению секций обмотки и определяется скорость. Обычно внешняя секция занимает 12 пазов. Если сосчитать общее количество пазов и разделить на 12, можно получить число полюсов. Если число полюсов равно 2, двигатель имеет скорость вращения около 3000 об/мин. Если полюсов получилось 4, это соответствует 1500 оборотам в минуту. Если 6, то 1000 об/мин. Если 8, то 700 оборотов.

Третий способ определения количества оборотов внимательно осмотреть бирку на самом двигателе. Цифра на маркировке в конце и соответствует числу полюсов. Например, для маркировки АИР160S6 последняя цифра 6 указывает, сколько полюсов использует катушка.

Проще же всего измерить число оборотов специальным прибором тахометром. Но в силу узкой специализации применения данный способ нельзя рассматривать как общедоступный. Таким образом, даже если не сохранилось никакой технической документации, существует как минимум 4 способа определить число оборотов электрического мотора.

{SOURCE}

Измерение числа оборотов двигателя. Как определить обороты электродвигателя. Типовые характеристики по монтажным размерам

Под скоростью вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения его ротора, которая приведена на шильдике (на паспортной табличке двигателя) в виде количества оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, для этого параллельно одной или двум его обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя от этого не изменится.

Так, если ротор под нагрузкой совершает 2760 оборотов в минуту, то будет равна 2760*2пи/60 радиан в секунду, то есть 289 рад/с, что не удобно для восприятия, поэтому на табличке пишут просто «2760 об/мин». Применительно к асинхронному электродвигателю, это обороты с учетом скольжения s.

Синхронная же скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 оборотов в минуту, поскольку при питании обмоток статора сетевым током с частотой 50 Гц, каждую секунду магнитный поток будет совершать по 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, вот и получается 3000 оборотов в минуту — синхронная скорость асинхронного электродвигателя.

В рамках данной статьи мы поговорим о том, как определить синхронную скорость вращения неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, просто взглянув на его статор. По внешнему виду статора, по расположению обмоток, по количеству пазов, – можно легко определить синхронные обороты электродвигателя если у вас нет под рукой тахометра. Итак, начнем по порядку и разберем данный вопрос с примерами.

3000 оборотов в минуту

Про асинхронные электродвигатели (смотрите – ) принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь вы видите, что в статор уложено по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу — в каждой паре катушек одна расположена напротив другой. Эти катушки и образуют по паре полюсов на статоре.

Одна из фаз показана для ясности красным цветом, вторая — зеленым, третья – черным. Обмотки всех трех фаз устроены одинаково. Поскольку три эти обмотки питаются по очереди (ток трехфазный), то за 1 колебание из 50 в каждой из фаз – магнитный поток статора один раз обернется на полные 360 градусов, то есть совершит один оборот за 1/50 секунды, значит 50 оборотов получится за секунду. Так и выходит 3000 оборотов в минуту.

Таким образом становится ясно, что для определения синхронных оборотов асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар его полюсов, что легко сделать, сняв крышку и взглянув на статор.

Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 — по две на каждую из трех фаз.

Обратите внимание, количество катушек в одной группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но и 2 и 3, однако для примера мы рассмотрели вариант с одиночными группами на пару катушек (не будем в рамках данной статьи заострять внимание на способах намотки).

1500 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 1500 оборотов в минуту, количество полюсов статора увеличивают вдвое, чтобы за 1 колебание из 50 магнитный поток совершил бы только пол оборота — 180 градусов.

Для этого на каждую фазу делают по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, то перед вами двигатель с двумя парами полюсов, образованными четырьмя катушками на фазу.

Например, 6 пазов из 24 занимает одна катушка или 12 из 48, значит перед вами двигатель с синхронной частотой 1500 оборотов в минуту, или с учетом скольжения примерно 1350 оборотов в минуту. На приведенном фото каждая секция обмотки выполнена в виде двойной катушечной группы.

1000 оборотов в минуту

Как вы уже поняли, для получения синхронной частоты в 1000 оборотов в минуту, каждая фаза образует уже три пары полюсов, чтобы за одно колебание из 50 (герц) магнитный поток обернулся бы всего на 120 градусов, и соответствующим образом повернул бы за собой ротор.

Таким образом, минимум 18 катушек установлены на статор, причем каждая катушка занимает шестую часть всех пазов (по шесть катушек на фазу — по три пары). Например, если пазов 24, то одна катушка займет 4 из них. Получится частота с учетом скольжения около 935 оборотов в минуту.

750 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 750 оборотов в минуту, необходимо, чтобы три фазы формировали на статоре четыре пары движущихся полюсов, это по 8 катушек на фазу — одна напротив другой — 8 полюсов. Если например на 48 пазов приходится по катушке на каждые 6 пазов — перед вами асинхронный двигатель с синхронными оборотами 750 (или около 730 с учетом скольжения).

500 оборотов в минуту

Наконец, для получения асинхронного двигателя с синхронной скоростью в 500 оборотов в минуту необходимо 6 пар полюсов — по 12 катушек (полюсов) на фазу, чтобы на каждое колебание сети магнитный поток поворачивался бы на 60 градусов. То есть, если например статор имеет 36 пазов, при этом на катушку приходится по 4 паза — перед вами трехфазный двигатель на 500 оборотов в минуту (480 с учетом скольжения).

При покупке электродвигателя с рук рассчитывать на наличие технической документации к нему не приходится. Тогда встает вопрос о том, как узнать количество оборотов приобретаемого устройства. Можно довериться словам продавца, однако добросовестность не всегда является их отличительной чертой.

Тогда возникает проблема с определением числа оборотов. Решить ее можно, зная некоторые тонкости устройства мотора. Об этом и пойдет речь дальше.

Определяем обороты

Существует несколько способов измерения оборотов электродвигателя. Самый надежный заключается в использовании тахометра – устройства, предназначенного именно для этих целей. Однако такой прибор есть не у каждого человека, тем более, если он не занимается электрическими моторами профессионально. Поэтому существует несколько иных вариантов, позволяющих справиться с задачей «на глаз».

Первый подразумевает снятие одной из крышек двигателя с целью обнаружения катушки обмотки. Последних может быть несколько. Выбирается та, которая более доступна и расположена в зоне видимости. Главное, во время работы не допустить нарушения целостности устройства.

Когда катушка открылась взору, необходимо ее внимательно осмотреть и постараться сравнить размер с кольцом статора. Последний является неподвижным элементом электродвигателя, а ротор, находясь внутри него, осуществляет вращение.

Когда кольцо наполовину закрыто катушкой, число оборотов за минуту достигает 3000. Если закрывается третья часть кольца – число оборотов составляет примерно 1500. При четверти – число оборотов равно 1000.

Второй способ связан с обмотками внутри статора. Считается количество пазов, которые занимает одна секция какой-либо катушки. Пазы расположены на сердечнике, их число свидетельствует о количестве пар полюсов. 3000 оборотов в минуту будет при наличии двух пар полюсов, при четырех – 1500 оборотов, при шести – 1000.

Ответом на вопрос о том, от чего зависит количество оборотов электродвигателя, будет утверждение: от числа пар полюсов, причем это обратно пропорциональная зависимость.

На корпусе любого заводского двигателя имеется металлическая бирка, на которой указаны все характеристики. На практике такая бирка может отсутствовать или стереться, что немного усложняет задачу определения числа оборотов.

Корректируем обороты

Работа с разнообразным электрическим инструментом и оборудованием в быту или на производстве непременно ставит вопрос о том, как регулировать обороты электродвигателя. Например, становится необходимым изменить скорость передвижения деталей в станке или по конвейеру, скорректировать производительность насосов, уменьшить или увеличить расход воздуха в вентиляционных системах.

Осуществлять указанные процедуры за счет понижения напряжения практически бессмысленно, обороты будут резко падать, существенно снизится мощность устройства. Поэтому используются специальные устройства, позволяющие корректировать обороты двигателя. Рассмотрим их более подробно.

Частотные преобразователи выступают в качестве надежных устройств, способных кардинальным образом менять частоту тока и форму сигнала. Их основу составляют полупроводниковые триоды (транзисторы) высокой мощности и модулятор импульсов.

Микроконтроллер управляет всем процессом работы преобразователя. Благодаря такому подходу появляется возможность добиться плавного повышения оборотов двигателя, что крайне важно в механизмах с большой нагрузкой. Медленный разгон снижает нагрузки, положительно сказываясь на сроке службы производственного и бытового оборудования.

Все преобразователи оснащаются защитой, имеющей несколько степеней. Часть моделей работает за счет однофазного напряжения в 220 В. Возникает вопрос, можно ли сделать так, чтобы трехфазный мотор вращался благодаря одной фазе? Ответ окажется положительным при соблюдении одного условия.

При подаче однофазного напряжения на обмотку требуется осуществить «толчок» ротора, поскольку сам он не сдвинется с места. Для этого нужен пусковой конденсатор. После начала вращения двигателя оставшиеся обмотки будут давать недостающее напряжение.

Существенным минусом такой схемы считается сильный перекос фаз. Однако он легко компенсируется включением в схему автотрансформатора. В целом, это довольно сложная схема. Преимущество же частотного преобразователя заключается в возможности подключения моторов асинхронного типа без применения сложных схем.

Что дает преобразователь?

Необходимость использования регулятора оборотов электродвигателя в случае асинхронных моделей состоит в следующем:

Достигается значительная экономия электрической энергии. Поскольку не всякое оборудование требует высоких скоростей вращения моторного вала, ее имеет смысл снизить на четверть.

Обеспечивается надежная защита всех механизмов. Преобразователь частоты позволяет контролировать не только температуру, но и давление и прочие параметры системы. Этот факт особенно важен, если при помощи двигателя приводится в действие насос.

Датчик давления устанавливается в емкости, посылает сигнал при достижении должного уровня, благодаря чему мотор останавливается.

Совершается плавный пуск. Благодаря регулятору снимается необходимость использования дополнительных электронных устройств. Частотный преобразователь легко настроить и получить желаемый эффект.

Снижаются расходы на техническое обслуживание, поскольку регулятор сводит к минимуму риски поломки привода и других механизмов.

Таким образом электродвигатели с регулятором оборотов оказываются надежными устройствами с широкой сферой применения.

Важно помнить, что эксплуатация любого оборудования на основе электрического мотора только тогда окажется правильной и безопасной, когда параметр частоты вращения будет адекватен условиям использования.

Фото оборотов электродвигателя

Электродвигатель – обмотка статора

Время от времени в процессе работы, нужно найти количество оборотов асинхронного электродвигателя, на котором отсутствует бирка. И далековато не каждый электрик с этой задачей может совладать. Но мое мировоззрение, что каждый электрослесарь в этом должен разбираться. На собственном рабочем месте, как говорится – по долгу службы, вы понимаете все свойства собственных движков. А перебежали на новое рабочее место, а там ни на одном движке нет бирок. Найти количество оборотов электродвигателя, даже очень просто и просто. Определяем по обмоттке. Для этого нужно снять крышку мотора. Лучше это проделывать с задней крышкой, т. к. шкив либо полумуфту снимать не нужно. Довольно снять кожух

остывания и крыльчатку и крышка мотора доступна. После снятия крышки обмотку видно довольно отлично. Найдите одну секцию и смотрите сколько

Движок – 3000 об/мин

места она занимает по окружности круга (статора). А сейчас запоминайте, если катушка занимает половину круга (180 град.) – это движок на 3000 об/мин.

Движок – 1500 об/мин

Если в окружности вместится три секции (120 град.) – это движок 1500 об/мин. Ну и если в статоре вмещается четыре секции (90 град.) – этот движок на 1000 об/мин. Вот так совершенно просто можно найти количество оборотов “неизвесного” электродвигателя. На представленных рисунках это видно отлично.

Движок – 1000 об/мин

Это способ определения, когда катушки обмоток намотаны секциями. А бывают обмотки “всыпные”, таким способом уже не найти. Таковой способ намотки встречается изредка.

Еще есть один способ определения количество оборотов. В роторе электродвигателя, есть остаточное магнитное поле, которое может наводить небольшую ЭДС в обмотке статора, если мы будем крутить ротор. Эту ЭДС можно “изловить” – миллиамперметром. Наша задачка заключается в следующем: необходимо отыскать обмотку одной фазы, независимо как соединены обмотки, треугольником либо звездой. И к кончикам обмотки подключаем миллиамперметр, вращая вал мотора, смотрим сколько раз отклонится стрелка миллиамперметра за один оборот ротора и вот по этой таблице поглядеть, что за движок вы определяете.

(2p) 2 3000 r/min
(2p) 4 1500 r/min
(2p) 6 1000 r/min
(2p) 8 750 r/min

Вот такие обыкновенные и думаю понятные два способа определения колличества оборотов на котором отсутствует бирка (табличка).

В СССР выпускался прибор ТЧ10-Р, может у кого и сохранился. Кто не лицезрел и не знал о таком измерителе, предлагаю поглядеть фото собственного. В комплекте имеется две насадки, – для измерения оборотов по оси вала и 2-ая для измерения по окружности вала.

Измерить колличество оборотов можно и при помощи “Цифрового лазерного тахометра”

“Цифровой лазерный тахометр”

Технические свойства:

Спектр: 2,5 об / мин ~ 99999 об / ми
Разрешение / шаг: 0,1 об / мин для спектра 2,5 ~ 999,9 об / мин, 1 об / мин 1000 об / мин и поболее
Точность: + / – 0,05%
Рабочее расстояние: 50mm ~ 500mm
Также указывается малое и наибольшее значение
Для тех кому реально необходимо – просто супер вещь!
Л. Рыженков

При эксплуатации любой машины не обойтись без электродвигателя. Многие покупают электродвигатель с рук без какой-либо документации. В такой ситуации возникает проблема с определением оборотов электродвигателя. Чтобы решить данную проблему, можно использовать несколько способов.

Самый простой способ определения оборотов электродвигателя – использование тахометра. Но наличие данного прибора у человека, не специализирующегося на электродвигателях, большая редкость. Поэтому существуют способы определения оборотов на глаз. Для определения оборотов электродвигателя откройте одну из крышек электродвигателя и найдите катушку обмотки. Катушек в электродвигателе может быть несколько. Выберете ту катушку, которая находится в зоне видимости и к которой проще доступ. Старайтесь не нарушить целостность электродвигателя, не доставайте детали. Не пробуйте отсоединить детали между собой.

Рассмотрите внимательно катушку и попробуйте приблизительно определить ее размер относительно кольца статора. Статор – стационарная часть электродвигателя, ротор – подвижная и вращается внутри статора. Вам не потребуется ни линейка, ни точные подсчеты. Вся процедура определяется на глаз.

Скорость вращения ротора – 3000 оборотов в минуту, если размер катушки закрывает половину кольца статора. Скорость вращения ротора – менее 1500 оборотов в минуту, если размер катушки покрывает треть кольца. Скорость вращения ротора – 1000 оборотов в минуту, если размер катушки составляет одну четвертую по отношению к кольцу.

Существует еще один способ определения оборотов по обмотке. Обмотки находятся внутри статора. Для этого необходимо подсчитать количество пазов, занимаемых секциями одной катушки. Общее количество пазов сердечника составляет количество полюсов: 2 – 3000 об/мин, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин.

Все основные характеристики электродвигателя должны быть указаны на металлической бирке, располагающейся на его корпусе. Но на практике бирка или отсутствует, или информация стерлась в течение эксплуатации.

Несколько лет назад мне срочно понадобилось замерить обороты двигателя, а тахометра нет! Как тут быть? Поскольку замерить обороты мне нужно было позарез, вариант заказывать тахометр и ждать его месяц, меня не устраивал. Пришлось думать! И мне пришла в голову идея использовать для этой цели компьютер, а точнее – звуковой редактор установленый на компе.

Звуковой редактор “Adobe Audition” у меня установлен давно для работы со звуком. Поэтому осталось придумать способ соединения двигателя с компом. Это вопрос был решён буквально в течение 1 минуты – ИК светодиодный приёмник! Полез в коробочку и достал светодиод, а также штеккер “мини джек”. Нашёл кусок микрофонного кабеля и через 10 минут светодиодный датчик был готов! Сам диод я вклеил в клопачек от авторучки.

Кабель в сборе.

Для освещения ИК светодиодного датчика использовал фонарик. Тоже светодиодный.

Датчик приклеил кусочком скотча на носу модели, а фонарик просто держал рукой. Расстояние между датчиком и фонариком 5…..7 см. Световой поток от фонарика освещает приёмный светодиод, а воздушный винт прерывает (модулирует) световой поток. В результате светодиод генерирует импульсы. Датчик подключается к микрофонному входу звуковой карты. Необходимое для работы светодиода напряжение обеспечивается конструкцией микрофонного гнезда звуковой карты. Любая звуковая карта рассчитана на работу в том числе и с электретным микрофоном, поскольку ему нужно напряжение питания + 5 Вольт. Поэтому это напряжение присутствует на центральном контакте
микрофонно гнезда и поступает на светодиод, что и обеспечивает его работу. В результате импульсы, возникающие при вращении воздушного винта, через микрофонный вход поступают на звуковую карту, а редактор “Adobe Audition” записывает всё это, как обычный звуковой файл.

Для измерения частоты вращения двигателя запись достаточно осуществить в течение нескольких секунд. Этого достаточно. Вот что мы увидим на экране в окне звукового редактора.

Прежде всего хочу отметить, что в самом низу Редактора имеется временная шкала, именно по ней и определяются обороты двигателя. В данном случае время записи составило 9 секунд. Стрелка показывает внизу окна Редактора временную шкалу. Теперь нужно укрупнить масштаб звукового файла. Чтобы не считаль имулься за одну секунду, (их долго считать), посчитаем их за отрезок времени 0,1 секунды, а потом умножим на 10. Вначале по временной шкале выбираем участок записи чуть более 0,5 секунды и растягиваем его на весь экран.

Выделеный участок ~ 0,5 сек растянут на весь экран. Временная шкала тоже растянулась.

Теперь на временной шкале выделяем отрезок времени ровно 0,1 сек – от 3,1 до 3,2 сек.

и тоже растягиваем его на весь экран. Теперь видно четкие импульсы, подсчитать которые не сложно.

Считаем импульсы в интервале времени 0,1 сек. – их 42 .

А теперь простая арифметика. Раз за 0,1 сек. имеем 42 импульса, значит за 1 сек. их от датчика поступило 420. А за 1 минуту 420 х 60 сек. = 25200 импульсов. Но так ка винт имеет 2 лопасти и дважды прерывает световой поток, результат нужно поделить на 2 и получим 12600 оборотов в минуту. Что и требовалось определить. В случае 3х лопастного винта результат делим на 3. В случае 4х лопастного винта делим на 4. Такой необычный тахометр – синтез ИК диода, компа и звукового редактора меня вполне удовлетворил! А вопрос приобретения “железного” тахометра в магазине,
у меня отпал сам собой. И от приобретения отказался.
На полетах в поле тахометр мне не нужен, а дома комп и кабель со светодиодом всегда под рукой.
Думаю, что не у всех коллег дома уже имеется тахометр, а вот замерить обороты двигателя хочется! В таком случае мой опыт, надеюсь, товарищам пригодится. “Adobe Audition” можно бесплатно скачать отсюда http://www.fayloobmennik.net/2293677 . Можно использовать и другой звуковой редактор, кому что нравится. Мой звуковой файл этого теста двигателя, записаный Редактором лежит тут . В данной статье я хотел показать, что при необходимости, если сильно захотеть, в большинстве случаев, которые возникают у нас, моделистов, можно придумать достойную замену необходимому, но отсутствующему, прибору. Надеюсь, китайские товарищи на меня не в обиде.

Как определить мощность электродвигателя без бирки? Формула

При отсутствии техпаспорта или бирки на двигателе возникает вопрос: как узнать мощность электродвигателя без таблички или технической документации? Самые распространенные и быстрые способы, о которых мы расскажем в статье:

• По диаметру и длине вала
• По габаритам и крепежным размерам
• По сопротивлению обмоток
• По току холостого хода
• По току в клеммной коробке
• С помощью индукционного счетчика (для бытовых электродвигателей)

Определение мощности двигателя по диаметру вала и длине

Простейшие способы определения мощности и марки двигателя – габаритные размеры – вал или крепежные отверстия. В таблице указаны длины и диаметры валов (D1) и длина (L1) для каждой модели асинхронного промышленного трехфазного мотора. Перейти к подробным габаритным размерам электродвигателей АИР

Р, кВт	3000 об. мин		1500 об. мин		1000 об. мин		750 об. мин
	D1, мм	L1, мм	D1, мм	L1, мм	>D1, мм	L1, мм	D1, мм	L1, мм
1,5	22	50	22	50	24	50	28	60
2,2			24		28	60	32	80
3	24				32	80
4	28	60	28	60			38
5,5			32	80	38
7,5	32	80	38				48	110
11	38				48	110
15	42	110	48	110			55
18,5					55		60	140
22	48		55		60	>140
30							65
37	55		>60	140	65		75
45					75		75
55			65				80	170
75	65	140	75		80	170
90							90
110	70		80	170	90
132							100	210
160	75		90		100	210
200
250	85	170	100	210
315							–	–

Проверить мощность по габаритам и крепежным размерам

Таблица подбора мощности двигателя по крепежным отверстиям на лапах (L10 и B10):

Р, кВт	3000 об.		1500 об.		1000 об.		750 об.
	L10, мм	B10, мм	L10, мм	B10, мм	L10, мм	B10, мм	L10, мм	B10, мм
1,5	100	125	100	125	125	140	140	160
2,2			125	140	140	160		190
3	125	140	112	160		190
4	112	160	140					216
5,5	140			190		216	178
7,5		190		216	178			254
11	178	216	178			254	210
15		254		254	210		241	279
18,5	210		210		241	279	267	318
22	203	279	203	279	267	318	310
30	241		241		310		311	356
37	267	318	267	318	311	356		406
45	310		310			406	349
75	311	406	311	406	368	457	419	457
90	349		349		419		406	508
110	368	457	368	457	406	508	547
132	419		419		457		610	355
160	406	508	406	508	610	355
200	457		457				560	610
250	610	355	610	355	560	610
315					630/800	686/630	–	–

Для фланцевых электродвигателей

Таблица для подбора мощности электродвигателя по диаметру фланца (D20) и диаметру крепежных отверстий фланца (D22)

Мощность электродвигателя P, кВт	3000 об.		1500 об.		1000 об.		750 об.
	D20, мм	D22, мм	D20, мм	D22, мм	D20, мм	D22, мм	D20, мм	D22, мм
1,5	165	11	165	11	215	14	215	14
2,2			215	14			265
3	215	14			365
4					265		300	19
5,5			265		300	19
7,5	265		300	19
11	300	19
15							350
18,5					350		400
22	350		350		400
30							500
37	400		400		500
45	400
55	500		500				550	24
75	500				550	24
90	500							28
110	550	24	550	24		28
132	550						680
160	550	28		28	680
200	550						740	24
250	680		680		740	24	–
315	680				–

Расчет по току

Электродвигатель подключается к сети и измеряется напряжение. С помощью амперметра поочередно замеряем ток в цепи каждой из обмоток статора. Сумму потребляемых токов умножаем на фиксированное напряжение. Полученное число – мощность электродвигателя в ваттах.

Как проверить мощность электродвигателя по току холостого хода

Проверить мощность по току холостого хода можно с помощью таблицы.

Р двигателя, кВт	Ток холостого хода (% от номинального)
	Обороты двигателя, об/мин
	600	750	1000	1500	3000
0,75-1,5	85	80	75	70	50
1,5-5,5	80	75	70	65	45
5,5-11	75	70	65	60	40
15-22,5	70	65	60	55	30
22,5-55	65	60	55	50	20
55-110	55	50	45	40	20

Расчет по сопротивлению обмоток

Соединение звездой. Измеряем сопротивление между выводами (1-2, 2-3, 3-1). Делим на 2 – получаем сопротивление одной обмотки. Мощность одной обмотки расчитывается так: P=(220V*220V)/R. Цифру умножаем на 3 (количество обмоток) – получаем мощность двигателя.

Соединение треугольником. Измеряем сопротивление в начале и в конце каждой обмотки. По той же формуле определяем мощность и умножаем на 6.

Статья о схемах подключения электродвигателей к сети

Если нет возможности определить мощность двигателя самостоятельно

Мы все же рекомендуем доверить определение мощности электродвигателя или подбор профессионалам. Это существенно сэкономит Ваше время и позволит избежать досадных ошибок в эксплуатации оборудования. Сервисный центр «Слобожанского завода» – профессиональный подбор двигателя, дефектовка, капитальный и текущий ремонт и перемотка электродвигателей любых типов и любой мощности. Доверяйте профессионалам.

Как узнать число оборотов электродвигателя

Как самостоятельно узнать число оборотов электродвигателя

Зачастую, покупая с рук электродвигатель, автовладелец (и не только) в последующем обнаруживает, что к нему нет никакой документации. В таком случае, как правило, приходится самостоятельно определять обороты электродвигателя, а многие, как свидетельствует практика, не знают, как это сделать. Данная статья расскажет, как определить обороты электродвигателя самостоятельно и, что следует при этом знать.

Пошаговая инструкция определения оборотов

1. На сегодняшний день асинхронные электродвигатели подразделяются на три группы, каждая из которых говорит об индивидуальном обращении ротора в минуту. Первая группа – электродвигатели, делающие 1000 оборотов в минуту. Стоит сразу заметить, что данная цифра немного преувеличена, так как двигатель асинхронный.

Он делает, как правило, около 950-970 оборотов, но для удобства специалисты такие цифры решили округлить. Ко второй группе относятся двигатели, количество обращений ротора которых составляет 1500 за минуту. Эта цифра так же округленная, на самом деле электродвигатель делает 1430—1470 оборотом в минуту.

Третья группа асинхронных электродвигателей – это группа, к которой относится деталь, ротор которой оборачивается вокруг себя три тысячи раз за одну минуту. Реальная цифра оборотов – 2900-2970.

2. Для того, чтобы определить обороты электродвигателя, вам сначала нужно выявить, к какой же именно из указанных выше групп он относится. Для этого откройте одну из его крышек и найдите под низом катушку обмотки. Помните, такая катушка может состоять, как из одной детали, так и из нескольких, в частности трех-четырех. Кроме всего прочего знайте, что подобных катушек в электродвигателе может быть несколько. Вам достаточно одной, до которой, чтобы рассмотреть, нужно меньше всего прикладывать усилий.

3. Внимание! Катушки между собой связаны определенными деталями, которые иногда мешают рассмотреть нужную информацию. Ни при каких обстоятельствах нельзя отсоединять ничего друг от друга. Внимательно приглядитесь к выбранной вами детали и попробуйте приблизительно определить размер катушки относительно кольца статора.

4. Данное расстояние, чтобы узнать обороты электродвигателя, вовсе не нужно определять до точности. Приблизительные расчеты подойдут вам.

Если размер катушки, примерно, закрывает собой половину кольца статора, то скорость вращения ротора – три тысячи оборотов в минуту.

Если размер катушки покрывает, приблизительно, треть самого кольца, электродвигатель будет относиться ко второй группе и, следовательно, число оборотов, которые он сможет совершать, не будет превышать отметки 1500 за минуту.

Когда размер катушки равен одной четвертой по отношению к кольцу – число оборотов электродвигателя будет 1000 оборотов за одну минуту и, соответственно, двигатель будет относиться к третьей группе.

Не забывайте, что указанные цифры – это всего лишь приблизительная картина вращения, в реальности они могут отличаться и это зависит от множества факторов.

Эти статьи вам тоже пригодятся:

♦ Супер-лупа со светодиодами

♦ Как получить электричество с помощью радиоволн

♦ Самый простейший МР3 усилитель

♦ Антенна для телевизора из пивных банок

Теперь посмотрите это полезное видео:

Будем благодарны, если Вы поделитесь этой статьей здесь:

Этот сайт читают уже более 950 человек!
Вы тоже можете получать новые материалы по почте:

Формулы и расчеты двигателя, Указатель полезных инструментов

Формулы и расчеты, приведенные ниже, следует использовать только для оценки. Заказчик обязан указать требуемые мощность двигателя, крутящий момент и время разгона для своего приложения. Продавец может пожелать проверить указанные заказчиком значения с помощью формул в этом разделе, однако, если есть серьезные сомнения относительно приложения заказчика или если заказчик требует гарантированной производительности двигателя / приложения, заказчик должен нанять инженера-электрика для точного определения расчеты. Чтобы получить подробное описание каждой формулы, нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти прямо к ней. Практические правила (приближение) Механические формулы Крутящий момент, фунт-фут. = л.с. x 5250 об / мин —– л.с. = Крутящий момент x об / мин —– об / мин = 120 x частота Число полюсов 5250 Преобразование температуры Deg C = (Deg F – 32) x 5/9 Deg F = (Deg C x 9/5) + 32 преобразование температуры Формула R = 1.8 K + 0,6 .K = 5 / 9 (R-0,6) F = 1,8 C + 32 C = 5 / 9 (F-32) R = F + 460 .K = C + 273 C = Цельсия, градусов F = Фаренгейта, градусов .K = Кельвина R = Ранкина, градусов 901 176,7 204,4 232,2 по C Темп. до F -17,8 10,8 37,8 65,6 93,3 0 50 100 150 200 32,0 122,0 212,0 302,0 392,0 250 300 350 400 450 482,0 572,0 662,0 752,0 842,0 260,0 287,7 315.6 343,3 500 550 600 650 932,0 1022,0 1112,0 1202,0 .0 537,8 565,6 593,3 621,1 до C Темп. до F 371,1 398,9 426,7 454,4 482,2 700 750 800 850 900 1292,0 1382,0 1472,0 1562,0 10 950 1000 1050 1100 1150 1742,0 1832,0 1922,0 2012,0 2102,0 648,9 676,7 704,4 9019 732 732 1350 2192,0 2282,0 2372,0 2462,0 до C Темп. по F 760.0 787,8 815,6 843,3 872,1 1400 1450 1500 1550 1600 2552,0 2642,0 2732,0 2822,0 2912,0 899,9 927,7 955,4 10199 989,9 927,7 955,4 101900 900 170019 989 900 1750 1800 1850 3002,0 3092,0 3182,0 3272,0 3362,0 1038,8 1066,6 1094,3 1121,1 1900 1950 2000 2050 3452.0 3542.0 3632.0 3722.0 Высокоинерционные нагрузки t = WK 2 x об / мин 308 x T ср. —– WK 2 = инерция в фунт-фут. 2 t = время разгона в сек. T = Av. ускоряющий момент фунт-фут. T = WK 2 x об / мин 308 xt инерция, отраженная на двигатель = инерция нагрузки Об / мин нагрузки Об / мин двигателя 2 Синхронная скорость, Частота и количество полюсов электродвигателей переменного тока n s = 120 xf P —– f = P xn s 120 — – P = 120 xf n s Взаимосвязь между мощностью, крутящим моментом и скоростью л.с. = T xn 5250 —– T = 5250 HP n —– n = 5250 HP T Пробуксовка двигателя % Slip = n s – n n s x 100 кВА / л.с. Код кВА / HP Код кВА / HP Код кВА4 / HP кВА4 / HP A 0-3.14 F 5,0 -5,59 L 9,0-9,99 S 16,0-17,99 B 3,15-3,54 G 5,6 -6,29 M 10,0-11,19 T 18,0-19,99 C 3,55-3,99 H 6.3-7,09 N 11,2-12,49 U 20,0-22,39 D 4,0 -4,49 I 7,1 -7,99 P 12,5-13,99 V 22,4 и выше E 4,5 -4,99 K 8,0 -8,99 R 14.0-15.99 Символы 9 0376 EFF I = ток в амперах E = напряжение в вольтах кВт кВт = мощность в киловаттах кВА = полная мощность в киловольт-амперах л.с. = выходная мощность в лошадиных силах n двигатель = двигатель скорость в оборотах в минуту (об / мин) нс = синхронная скорость в оборотах в минуту (об / мин) P = количество полюсов f = частота в циклах в секунду (CPS) T = крутящий момент в фунт-футах = КПД в десятичном виде PF = Коэффициент мощности в десятичном формате Эквивалентная инерция В механических системах все вращающиеся части обычно не работают с одинаковой скоростью .Таким образом, нам необходимо определить «эквивалентную инерцию» каждой движущейся части при определенной скорости первичного двигателя. Общий эквивалент WK 2 для системы представляет собой сумму WK 2 каждой части, относящуюся к скорости первичного двигателя. Уравнение говорит: WK 2 EQ = WK 2 часть N часть N первичный двигатель 2 Это уравнение становится общим знаменателем, на котором могут основываться другие вычисления.Для устройств с регулируемой скоростью инерция сначала должна быть рассчитана на низкой скорости. Давайте посмотрим на простую систему, которая имеет первичный двигатель (PM), редуктор и нагрузку. WK 2 = 100 фунт-фут. 2 WK 2 = 900 фунт-фут. 2 (как видно на выходном валу) WK 2 = 27000 фунт-фут. 2 Формула утверждает, что эквивалент системы WK 2 равен сумме WK 2 частей на оборотах первичного двигателя, или в данном случае: Примечание. Обороты редуктора = Об / мин нагрузки Эквивалент WK 2 равен WK 2 первичного двигателя плюс WK 2 нагрузки.Это равно WK 2 первичного двигателя, плюс WK 2 времени редуктора (1/3) 2 , плюс WK 2 времени загрузки (1/3) 2 . Это отношение редуктора к ведомой нагрузке выражается формулой, приведенной ранее: WK 2 EQ = WK 2 часть N часть N первичный двигатель 2 Другими словами, когда деталь вращается со скоростью (N), отличной от первичного двигателя, WK 2 EQ равен WK 2 квадрата передаточного отношения детали. В этом примере результат может быть получен следующим образом: Эквивалент WK 2 равен: Наконец: WK 2 EQ = фунт-фут. 2 pm + 100 фунт-фут. 2 Красный + 3000 фунт-фут 2 Нагрузка WK 2 EQ = 3200 фунт-фут. 2 Общий эквивалент WK 2 – это то, что WK 2 видит тягач на его скорости. Электрические формулы (Дополнительные формулы см. В разделе «Формулы») I = Амперы; E = Вольт; Eff = Эффективность; pf = коэффициент мощности; кВА = Киловольт-амперы; кВт = киловатт Ток заторможенного ротора (IL) из данных паспортной таблички Трехфазный: I L = 577 x л.с. x кВА / л.с. E См .: диаграмму кВА / л.с. Однофазный: I L = 1000 x HP x kVA / HP E ПРИМЕР: На паспортной табличке двигателя указано 10 л.с. , 3 фазы, 460 В, код F. I L = 577 x 10 x (5,6 или 6,29) 460 I L = 70,25 или 78,9 Ампер (возможный диапазон) Влияние линейного напряжения на ток заторможенного ротора (IL) (прибл.) I L @ E LINE = I L @ E N / P x E LINE E N / P ПРИМЕР: Двигатель имеет ток заблокированного ротора (бросок 100 ампер (I L ) при номинальном напряжении, указанном на паспортной табличке (E N / P ) 230 вольт. Что такое I L с напряжением 245 В (E LINE ), приложенным к этому двигателю? I L при 245 В. = 100 x 254 В / 230 В I L при 245 В. = 107 ампер Основные расчеты мощности в лошадиных силах Лошадиная сила – это работа, выполненная в единицу времени. Один HP равен 33 000 фут-фунт работы в минуту. Когда источник крутящего момента (T) выполняет работу по вращению (M) вокруг оси, выполняемая работа составляет: радиус x 2 x об / мин x фунт.или 2 TM При вращении со скоростью N об / мин доставленное HP составляет: HP = радиус x 2 x об / мин x фунт 33000 = TN 5250 Для вертикального или подъемного движения: HP = W x S 33,000 x E Где: W = общий вес в фунтах.поднимается двигателем S = скорость подъема в футах в минуту E = общий механический КПД подъемника и зубчатой ​​передачи. Для оценки E = .65 для эфф. подъемника и связанного механизма. Для вентиляторов и нагнетателей: л.с. = Объем (куб. Фут / мин) x напор (дюймы водяного столба) 6356 x механический КПД вентилятора Или л.с. = Объем (куб. Фут / мин) x давление (фунт.На кв. Фут.) 3300 x Механический КПД вентилятора Или л.с. = Объем (куб. Фут / мин) x давление (фунт на кв. Дюйм. ) 229 x Механический КПД вентилятора Для оценки эфф. вентилятора или нагнетателя можно принять равным 0,65. Примечание: Объем воздуха (куб. Фут / мин) напрямую зависит от скорости вентилятора.Развиваемое давление зависит от скорости вентилятора в квадрате. Hp зависит от скорости вращения вентилятора. Для насосов: HP = галлонов в минуту x давление в фунтах на кв. Дюйм x удельный вес 1713 x механический КПД насоса Или л.с. = галлонов в минуту x общий динамический напор в футах x удельный вес 3960 x механический КПД насоса 900 где общий динамический напор = статический напор + фрикционный напор Для оценки КПД насоса можно принять равным 0.70. Ускоряющий момент Эквивалентная инерция привода с регулируемой скоростью указывает энергию, необходимую для поддержания работы системы. Однако запуск или ускорение системы требует дополнительной энергии. Крутящий момент, необходимый для разгона кузова, равен WK 2 кузова, умноженному на изменение числа оборотов в минуту, деленному на 308-кратный интервал (в секундах), в котором происходит это ускорение: МОМЕНТ УСКОРЕНИЯ = WK 2 Н (фунт.футов) 308 т Где: Н = Изменение оборотов в минуту Вт = Масса в фунтах. K = Радиус вращения t = Время разгона (с) WK 2 = Эквивалентная инерция 30 = Константа пропорциональности Или T Acc = WK 2 N 308t 907 (308) выводится путем преобразования линейного движения в угловое и с учетом ускорения свободного падения.Если, например, у нас есть просто первичный двигатель и груз без регулировки скорости: Пример 1 WK 2 = 200 фунт-фут. 2 WK 2 = 800 фунт-фут. 2 WK 2 EQ определяется как и раньше: WK 2 EQ = WK 2 pm + WK 2 Нагрузка WK 2 EQ = 200 + 800 WK 2 EQ = 1000 футов.фунт 2 Если мы хотим разогнать эту нагрузку до 1800 об / мин за 1 минуту, имеется достаточно информации, чтобы определить величину крутящего момента, необходимого для ускорения нагрузки. В формуле указано: T Acc = WK 2 EQ N 308t или 1000 x 1800 308 x 60 или 1800000 18480 Другими словами, 97.4 фунт-фут. крутящего момента необходимо приложить, чтобы эта нагрузка вращалась со скоростью 1800 об / мин за 60 секунд. Обратите внимание, что T Acc – это среднее значение ускоряющего момента во время рассматриваемого изменения скорости. Если требуется более точный расчет, может оказаться полезным следующий пример. Пример 2 Время, необходимое для разгона асинхронного двигателя с одной скорости на другую, можно найти из следующего уравнения: t = WR 2 x изменение об / мин 308 x T Где: T = Среднее значение ускоряющего момента во время рассматриваемого изменения скорости. t = Время, необходимое двигателю для разгона от начальной до конечной скорости. WR 2 = Эффект маховика или момент инерции для ведомого оборудования плюс ротор двигателя в фунто-футах. 2 (WR 2 ведомого оборудования должно относиться к валу двигателя). Теперь мы рассмотрим применение приведенной выше формулы на примере.На рисунке A показаны кривые скорость-крутящий момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и вентилятора, который он приводит в действие. При любой скорости нагнетателя разница между крутящим моментом, который двигатель может передать на валу, и крутящим моментом, необходимым для нагнетателя, представляет собой крутящий момент, доступный для ускорения. Ссылка на рисунок A показывает, что ускоряющий момент может сильно изменяться в зависимости от скорости. Когда кривые скорость-крутящий момент для двигателя и нагнетателя пересекаются, крутящий момент отсутствует для ускорения. Затем двигатель приводит в движение вентилятор с постоянной скоростью и просто передает крутящий момент, необходимый для нагрузки. Чтобы определить общее время, необходимое для разгона двигателя и нагнетателя, область между кривой «скорость-крутящий момент» двигателя и кривой «скорость-крутящий момент» вентилятора разделена на полосы, концы которых приблизительно равны прямым линиям. Каждая полоса соответствует приросту скорости, происходящему в течение определенного интервала времени. Сплошные горизонтальные линии на рисунке А представляют границы полос; длины пунктирных линий – средние ускоряющие моменты для выбранных интервалов скорости.Чтобы рассчитать общее время разгона двигателя и воздуходувки с прямым подключением, необходимо найти время, необходимое для разгона двигателя от начала одного интервала скорости до начала следующего интервала, и сложить инкрементальные времена для все интервалы, чтобы получить общее время разгона. Если WR 2 двигателя, чья кривая скорость-крутящий момент приведена на рисунке A, составляет 3,26 фут-фунт. 2 и WR 2 воздуходувки, относящейся к валу двигателя, имеют длину 15 футов.фунтов 2 , общий WR 2 составляет: 15 + 3,26 = 18,26 фут-фунт. 2 , И общее время ускорения составляет: Или Рисунок A Кривые, используемые для определения времени, необходимого для разгона асинхронного двигателя и нагнетателя Ускоряющие моменты T 1 = 46 фунт-фут. T 4 = 43,8 фунт-фут. Т 7 = 32.8 фунт-фут. T 2 = 48 фунт-фут. T 5 = 39,8 фунт-фут. T 8 = 29,6 фунт-фут. T 3 = 47 фунт-фут. T 6 = 36,4 фунт-фут. T 9 = 11 фунт-фут. Рабочие циклы Заказы на продажу часто вводятся с пометкой под такими специальными функциями, как: —– «Подходит для 10 пусков в час» или —- » Подходит для 3 реверсов в минуту “ или —–” Мотор, способный развивать скорость до 350 фунтов.ft. 2 “ или —–” Подходит для 5 пусков и остановок в час “ Заказы с такими примечаниями не могут быть обработаны по двум причинам. Сначала должна быть указана соответствующая группа продуктов. проконсультировались, чтобы увидеть, доступна ли конструкция, которая будет выполнять требуемый рабочий цикл, и, если нет, чтобы определить, подпадает ли требуемый тип конструкции под нашу текущую линейку продуктов. расчет цикла.Для проверки рабочего цикла информация о рабочем цикле должна включать следующее: Инерция, отраженная на валу двигателя. Моментная нагрузка на двигатель во время всех частей рабочего цикла, включая пуски, время работы, остановки или реверсирование. Точное время каждой части цикла. Информация о том, как выполняется каждый шаг цикла. Например, остановка может осуществляться выбегом, механическим торможением, динамическим торможением постоянным током или закупориванием.Обратное движение может быть выполнено путем закупоривания, или двигатель может быть остановлен каким-либо образом, а затем повторно запущен в противоположном направлении. Когда двигатель многоскоростной, цикл для каждой скорости должен быть полностью определен, включая метод переключения с одной скорости на другую. Любые особые механические проблемы, особенности или ограничения. Получение этой информации и проверка группы продуктов перед вводом заказа могут сэкономить много времени, средств и переписки. Рабочий цикл относится к подробному описанию рабочего цикла, который повторяется в определенный период времени. Этот цикл может включать в себя частые запуски, остановки, реверсирование или остановку. Эти характеристики обычно используются в процессах периодического действия и могут включать в себя галтовочные барабаны, определенные краны, экскаваторы и драглайны, демпферы, приводы для позиционирования затвора или плуга, подъемные мосты, грузовые лифты и подъемники для персонала, экстракторы прессового типа, некоторые питатели, прессы и т.д. определенные типы, подъемники, индексаторы, сверлильные станки, машины для шлакоблоков, сиденья для ключей, тестомесильные машины, тянущие машины, шейкеры (литейные или автомобильные), обжимные и стиральные машины, а также определенные грузовые и легковые автомобили.Список не исчерпывающий. Приводы для этих нагрузок должны быть способны поглощать тепло, выделяемое во время рабочих циклов. Соответствующая теплоемкость потребуется в муфтах скольжения, сцеплениях или двигателях для ускорения или остановки этих приводов или для выдерживания остановок. Это произведение скорости скольжения и крутящего момента, воспринимаемого нагрузкой в ​​единицу времени, которое выделяет тепло в этих компонентах привода. Все события, происходящие во время рабочего цикла, выделяют тепло, которое компоненты привода должны рассеивать. Из-за сложности расчетов рабочего цикла и обширных технических данных для конкретной конструкции двигателя и номинальных характеристик, необходимых для расчетов, заказчику необходимо обратиться к инженеру-электрику для определения размера двигателя с приложением рабочего цикла.

Размер двигателя стал проще | Конструкция станка

Автор: Norm Ellis CADD Ellis & Associates / техническая иллюстрация Лагуна-Хиллз, Калифорния. Джон Брокоу Инженер по приложениям для управления движением Baldor Electric Co. Форт Смит, штат Арканзас Под редакцией Леланд Тешлер Ключевые точки: • Ключ к выбору двигателя заключается в том, чтобы определить нагрузки и инерцию двигателя. • Сначала найдите необходимую скорость и крутящий момент. Необходимое ускорение зависит от количества времени, необходимого для достижения конечной скорости. Ресурсов: Baldor Electric Co. , www.baldor.com Ellis & Associates CADD / Technical Illustration , ellis-assoc.com/Contacts.php Справочник по машинному оборудованию, Industrial Press , tinyurl.com/6yevkoo

Существуют различные способы выбора электродвигателей для конкретных применений. Возможно, самый простой способ подойти к выбору двигателя – это выяснить механические или физические требования работы и согласовать электрические требования с ними.Например, если вам не хватает места или веса, сначала выберите двигатель с этими параметрами. Затем попробуйте использовать механические средства (шкивы, шестерни, головки шестерен, редукторы скорости и т. Д.) Для удовлетворения механических требований.

Дизайнеры обычно сначала выбирают двигатель переменного или постоянного тока или мотор-редуктор. Мотор-редукторы – это двигатели переменного или постоянного тока, обычно используемые для более высокого крутящего момента и более низкой скорости вращения. Знание требований к крутящему моменту и скорости поможет определить, нужен ли двигатель постоянного или переменного тока.

Одним из механических ограничивающих факторов электродвигателей являются подшипники. Двигатели, в которых используются подшипники, обычно служат дольше, чем двигатели с втулками. Они также обычно выдерживают более перпендикулярную нагрузку на вал (радиальную нагрузку), как по горизонтали, так и по вертикали.

Независимо от того, какой крутящий момент может создать двигатель, он в конечном итоге достигнет точки пересечения, где либо крутящий момент падает с увеличением скорости, либо двигатель может поддерживать заданный крутящий момент только за счет более медленного вращения.Как только эти характеристики крутящего момента в зависимости от скорости будут определены, вы можете поиграть с числами, используя вышеупомянутые аксессуары.

Давайте возьмем конкретный пример двигателя постоянного тока Baldor Electric Co. , который развивает 11500 об / мин со шкивом с шагом 1 дюйм. Эта конфигурация обеспечивает линейную скорость 36 128 дюймов в минуту, или 3011 футов в минуту, или 602 дюймов в секунду. Размер шкива, конечно, можно изменить, чтобы изменить скорость или крутящий момент. Однако для некоторых приложений могут потребоваться более медленные двигатели с коробкой передач.Это игра с числами; при повышении требований к скорости грузоподъемность падает, и наоборот.

Рассмотрим пример применения этого двигателя в конвейерной или тангенциальной системе привода. Далее предположим, что необходимо распылить 1 жидкую унцию материала на 18 × 14 дюймов. площадь с помощью распылительного наконечника, который производит 0,050 галлона / мин или 0,1067 жидких унций / сек при 40 фунтах на квадратный дюйм.

Выбор двигателя начинается с определения необходимой скорости (или скорости) и крутящего момента. Затем идет ускорение, которое определяется путем определения количества времени, необходимого для движения, а затем вычисления скорости вала в об / мин.

В этом случае время определяется путем деления количества материала, подлежащего диспергированию, на скорость диспергирования, или 1 жидкая унция / 0,1067 жидких унций / сек = 9,372 сек. Чтобы определить линейную скорость, разделите длину материала на прошедшее время, или 18 дюймов / 9,372 с = 1,9206 дюймов в секунду.

Во многих случаях скорость – это рабочее требование, которое определяет размер и / или тип двигателя. Примеры включают скорость, с которой вы можете переносить деталь из одного места в другое, скорость, с которой вы можете заполнить контейнер или удалить материал, или скорость распыления распыляемой жидкости.

Чтобы найти скорость вращения в об / мин, соответствующую этой линейной скорости, мы сначала преобразуем дюймы в минуту в дюймы в секунду, а затем преобразуем в обороты. В этом примере диаметр шкива составляет 1,003 дюйма. Это дает 1,9203 дюйма в секунду × 60 с / мин × 1 об / (1,003 дюйма × π) = 36,57 об / мин или 0,6 об / с.

Чтобы определить угловую скорость, ускорение и время, мы делаем упрощающее предположение, что для достижения постоянной скорости требуется 1 линейный дюйм. Затем мы определяем соответствующую длину дуги для поворотной системы, которая составляет 1 дюйм./ π = 0,3183 дюйма. Формула для определения угла дуги взята из Справочника по машинному оборудованию . Чтобы использовать его, мы сначала определяем радиус шкива, 1,003 / 2 = 0,5015. Используя радиус шкива и соответствующую длину дуги, мы получаем угол дуги (57,296 × 0,3183) / 0,5015 = 36,3655 десятичных градусов или 0,6347 радана. Здесь 57,296 – это константа из Справочника по машинному оборудованию .

Чтобы определить конечную угловую скорость, мы разделим линейную скорость на радиус шкива, 1,9206 дюймов / 0,5915 дюйма.= 3,8297 рад / сек. Чтобы определить окончательное угловое ускорение, мы используем соотношение для ускорения

a = V ² / 2θ

, где θ = угол дуги и V = линейная скорость: (3,8297 рад / сек ² ) / (2 × 0,6347) = 11,5540 рад / сек. ²

Окончательное угловое время или время, необходимое для достижения скорости, определяется соотношением t2 = 2θ / ω. Решение относительно t дает √ ((2 × 0,6347 рад) / 11,554 рад / сек ² ) = 0,3315 сек.

Конечно, двигатель должен обеспечивать больший крутящий момент, если системе требуется более высокая скорость ускорения или более короткое расстояние разгона.Чем больше крутящий момент доступен, тем быстрее происходит ускорение для достижения заданной скорости.

Далее идет расчет инерции нагрузки. При перемещении реальных объектов, а не только теоретических примеров, нагрузка на двигатель – это больше, чем просто нагрузка, создаваемая перемещаемым объектом. Он также состоит из нагрузки, состоящей из шкивов, ремней, муфт, валов, устройств натяжения ремня и любого другого объекта между двигателем и перемещаемым объектом. Чтобы правильно рассчитать двигатель, вы должны определить общую инерцию всех этих компонентов, когда они действуют на вал двигателя.В этой задаче иногда может быть проще использовать фактический вес (преобразованный в массу) объектов, чем рассчитывать требования к инерции.

В нашем примере система состоит из: нагрузки на 96,0 унций, двух шкивов по 1,0 унции каждый и ремня на 0,8 унции. Используя общее уравнение для инерции I = mr ² , где m = масса и r = расстояние до оси вращения, затем общая инерция двигателя, I = (96 унций × (0.5015 дюймов) ² ) + (0,8 унции × (0,5015 дюйма) ² ) + ((1 унция × 0,50152 дюйма) × 2) = 24,8484 унции на дюйм. ²

Далее следует соображение трения. Скажем, в этом примере вы используете обычную конфигурацию, состоящую из двух направляющих с четырьмя опорами каретки, несущими нагрузку. Каждая из четырех подушек каретки имеет коэффициент трения 0,17. Сила трения, F = мкН, где μ = коэффициент трения и Н, = сила, перпендикулярная поверхности.В данном случае Н = просто масса груза. Таким образом, соотношение уменьшается до F = (96 унций × (4 × 0,17) = 65,28 унций. Это соотношение, в свою очередь, умножается на расстояние до оси вращения: 65,28 унций × 0,5015 дюйма = 32,738 унций на дюйм.

Чтобы определить общий крутящий момент, мы сначала определяем крутящий момент, необходимый для ускорения. Первым шагом является преобразование полной инерции из унций-дюймов2 в унций-дюймов-сек2. Это простое преобразование, которое состоит из умножения общей инерции на коэффициент, считанный из таблицы преобразования инерции / крутящего момента, доступной из различных источников: 24.8484 унций в дюймах. ² × 0,00259 = 0,0643573 унция-дюйм-сек ² . Затем это число умножается на угловую скорость и делится на время, необходимое для достижения этой скорости: (0,0643573 унций-дюймов-сек ² × 3,8297 рад / сек) / 0,3315 сек = 0,7435 унций-дюймов. Наконец, мы добавляем силу, необходимую для преодоления трения: 0,7435 унций на дюйм. + 32,738 унций = 33,482 унций на дюйм. Таким образом, большая часть крутящего момента для ускорения необходима для преодоления трения.

Процесс определения крутящего момента, необходимого для постоянной нагрузки, аналогичен.Единственная разница в уравнении состоит в том, что вместо угловой скорости используется рассчитанная ранее линейная скорость, а деление производится на время распыления, также рассчитанное ранее, а не на время ускорения. Это дает (0,0643573 унций-дюймов-сек ² × 1,9206 дюймов в секунду) / 9,372 секунды = 0,0132 унций-дюймов. К этому мы еще раз добавляем силу, необходимую для преодоления трения: 0,0132 унции на дюйм. + 32,738 унций = 32,751 унций на дюйм. И снова большая часть крутящего момента идет на преодоление трения. Общий крутящий момент – это просто сумма крутящего момента, необходимого для ускорения и выдерживания постоянной нагрузки: 33.482 + 32,751 = 66,233 унций на дюйм.

Следует отметить, что крутящий момент для ускорения не всегда будет примерно таким же, как крутящий момент для постоянной нагрузки, как в этом случае. Не думайте, что вы можете просто удвоить крутящий момент для постоянной нагрузки и удовлетворить требования к общему крутящему моменту.

Определение размера
В этом примере не учитывался момент торможения. Это не требуется при решении для максимального крутящего момента, если он не превышает крутящий момент, необходимый для ускорения. Еще один совет: не используйте удерживающий момент для определения размера двигателя.Удерживающий момент показывает, сколько двигатель выдержит при 0 об / мин.

Как только этот анализ приводит к конкретному двигателю, разработчик должен вернуться и добавить инерцию двигатель-ротор к расчету и пересчитать, чтобы убедиться, что общий требуемый крутящий момент находится внутри кривой зависимости крутящего момента от скорости. Если нет, ситуация требует двигателя большего размера. Пока требуемый крутящий момент и скорость поддерживаются ниже профиля двигателя (с коэффициентом безопасности), все другие проблемы не имеют значения.

Еще один момент, о котором следует помнить: боковая нагрузка (радиальная нагрузка) и вылет устанавливаются производителем двигателя. Их нельзя превышать. Это приведет к преждевременной поломке двигателя. Наконец, когда двигатель установлен, лучше всего эмпирически измерить фактический крутящий момент, необходимый для перемещения нагрузки, и найти боковую нагрузку на двигатель.

Обычной практикой является включение фактора безопасности при выборе двигателя для учета невидимых проблем. Например, расчеты, требующие 66 унций-дюйм.двигатель может привести к использованию следующего размера, 100 унций-дюйм. двигателя, чтобы обеспечить коэффициент безопасности 1,7. Общие коэффициенты безопасности находятся в диапазоне от 1,5 до 2,0.

Эмпирические измерения могут подтвердить расчеты. В приведенном выше примере простая рыбья чешуя может дать показание силы при испытании на растяжение, чтобы определить величину силы, необходимую для перемещения груза.

Одним из факторов, который стоит учитывать, является отношение инерции нагрузки к ротору. Эта сущность имеет тенденцию быть важной, когда двигатель должен ускоряться с некоторой точностью или быстро останавливаться.Это в основном отношение того, насколько быстро двигатель будет ускорять или замедлять свою собственную массу. Это, в свою очередь, влияет на точность положения вала двигателя.

Baldor Electric Co. рекомендует поддерживать отношение нагрузки к инерции ротора ниже 5: 1. Если нет никаких требований к точности, кроме пуска или останова двигателя, разработчикам нужно только сделать так, чтобы требования к скорости и крутящему моменту попадали в профиль зависимости скорости от крутящего момента с допустимым коэффициентом безопасности. Если отношение инерции ротора к нагрузке слишком велико, проблема будет в перерегулировании или занижении положения остановки.Вал может даже раскачиваться вперед и назад, пока не займет правильное положение.

Таким образом, потребность в точности или ее отсутствие определяет, должна ли инерция нагрузки к ротору быть важным параметром конструкции. Система с соотношением 1: 1 будет иметь оптимальную точность. Система с соотношением 2: 1 или хуже будет хуже.

В качестве примера рассмотрим инерцию из предыдущего примера и двигатель, имеющий инерцию ротора 0,00143 унций-дюймов-сек. ² . Мы преобразуем в те же единицы (используя информацию из широко доступных таблиц), чтобы найти соотношение: 0.00143 унций-дюймов в секунду ² × 386 дюймов в секунду ² = 0,55198 унций на дюйм. ² Затем 24,8484 унции дюйма 2 / 0,55198 унции дюйма ² = 45. Таким образом, соотношение будет 45: 1.

Если необходимо, простым решением для снижения передаточного числа является использование двигателя с большей инерцией ротора (больший вал) или добавление редуктора, чтобы максимально соответствовать нагрузке и инерции ротора. Использование редуктора снизит скорость выходного вала на редукторе и увеличит крутящий момент в соответствии со значением передаточного числа.Одним из многих преимуществ редукторов является то, что они могут выдерживать более высокие радиальные нагрузки, чем это было бы возможно, просто установив устройство непосредственно на вал двигателя.

Коробки передач

обладают значительным преимуществом, поскольку они влияют на коэффициент инерции пропорционально квадрату передаточного числа коробки передач. Таким образом, чтобы определить, какой размер редуктора необходим, мы берем √ (24,8484 унций на дюйм ² ) / (0,55198 унций на дюйм ² ) = 6,7. Это означает, что передаточное число 6,7: 1 округлено до 7: 1. Напомним, что с редуктором крутящий момент увеличивается, а частота вращения выходного вала падает вместе с передаточным числом.Теперь вы можете подобрать редуктор к двигателю, рассчитав его дюйм. × 1,5 (коэффициент запаса прочности) = 100 унций на дюйм. крутящего момента на выходе редуктора. Это дает 100 унций на дюйм / 7 = 14 унций на дюйм. от двигателя через коробку передач и 37 об / мин × 7 = 259 об / мин от двигателя.

В этом случае частота вращения и крутящий момент больше, чем требуется. Контроллер может точно настроить скорость вала и требования к крутящему моменту для достижения конечных значений.

© 2011 Penton Media, Inc.

Измерение скорости двигателя постоянного тока с источником питания

Элементы Можно загрузить эту статью в формате PDF.

Что вы узнаете:

• Каковы ключевые факторы оптимизации средней наработки на отказ (MTBF)?
  
• Разработка лучшей стратегии для MTBF.
• На что обращать внимание при тестировании наработки на отказ.

Для разработчиков инженерной электроники, питающей наши самые важные приложения и устройства, надежность является общей целью. В то же время инженер-конструктор или менеджер по закупкам должен иметь возможность количественно оценить надежность выбранных деталей – тонкий баланс между производительностью и надежностью – для оптимизации общей стоимости владения.В этой ситуации более глубокое понимание средней наработки на отказ (MTBF) может улучшить как надежность , так и затраты.

Специалисты по закупкам в таких организациях слишком хорошо знакомы с бюджетами и шагами, необходимыми для согласованного выбора и поиска поставщиков. Тем не менее, они могут иметь ограниченное представление о том, как оценивать отчеты о надежности, как обеспечить статистически аналогичное сравнение между источниками и вариантами и как эти факторы могут повлиять на дизайн и разработку их продукта.Достаточно ли будет готовой коммерческой части (COTS) или потребуется S-уровень (с ограниченным объемом)? Все ли детали, предназначенные для определенного уровня, одинаковы у поставщиков? И сообщаются ли данные MTBF одинаковым образом от исследования к исследованию и от поставщика к поставщику?

Эти и другие проблемы представляют собой более глубокую информацию о том, как MTBF влияет на дизайн, производительность и долговечность продукта. Уточняя, как данные о надежности получаются, измеряются, рассчитываются и интерпретируются, специалисты по закупкам могут более последовательно и успешно оценивать варианты.

Определение ключевых соображений относительно MTBF

Универсальный термин межотраслевой надежности, часто выражаемый как MTBF, представляет собой прогнозируемое количество часов работы до первого отказа и между всеми последующими отказами. FIT (отказ во времени) – это ожидаемое количество отказов за один миллиард часов. FIT – это просто еще один способ сообщить MTBF = 1E9 / (FIT).

Чтобы оптимизировать MTBF и его влияние на общую конструкцию, процесс выбора компонентов должен отвечать на следующие вопросы:

• Каков оптимальный уровень проверки по сравнению с затратами, требуемыми для моего приложения? Например, можно ли достичь идеальной производительности, используя детали, обозначенные как стандартные COTS, военные (рейтинги TX, TXV), космические (рейтинг S) или индивидуализированную версию одного из этих стандартных предложений?
• Какие стресс-тесты выполняются на выбранных частях, чтобы отсеять случаи «детской смертности»?
• Какое целевое значение MTBF / FIT?

Покупатели должны запрашивать отчеты о надежности у всех потенциальных поставщиков и сравнивать не только значения MTBF / FIT, но и общие часы работы, которые основаны на условиях испытаний (коэффициенты ускорения) и количестве единиц, используемых в каждом исследовании.

Стратегии наработки на отказ в обслуживании включают ряд вариантов надежности

Промышленная и коммерческая электроника, которая особенно чувствительна к цене и времени выхода на рынок, обычно отдает предпочтение компонентам COTS. Это связано с их более низкой ценой и значительно более коротким временем выполнения заказа по сравнению с альтернативами с высокой надежностью (HiRel). По тем же причинам покупатели на таких рынках, как военный, аэрокосмический и, в частности, космический, иногда выбирают коммерческие, а не HiRel запчасти.

Несмотря на то, что HiRel более востребован из-за критического характера приложений на этих рынках, коммерческие компоненты все же могут быть выбраны. В спецификациях MIL-PRF-38535 и MIL-PRF-19500 изложены требования к проверке и указано, какие проверочные тесты должны применяться к микросхемам (ИС) и дискретным компонентам микроэлектроники, соответственно.

В результате MIL-PRF-19500 будет руководить скрининговыми испытаниями светодиодов, VCSEL, фотодиодов, фототранзисторов и фотодарлингтонов, в то время как фотологические датчики, оптические кодировщики и микросхемы на эффекте Холла будут проверяться с использованием спецификации MIL-PRF-38535.Кроме того, спецификация MIL-STD-883 устанавливает фактические условия испытаний, требуемые для частей класса «B» и уровня «S» (пространство) (рис. 1) .

1. Эта диаграмма иллюстрирует широкий диапазон оценок надежности, помогая дизайнерам с экологической точки зрения отбирать свои варианты, чтобы соответствовать уникальным обстоятельствам конструкции и облегчить сотрудничество с их менеджерами по закупкам.

Цель экологической проверки (выгорание, циклическое изменение температуры) – ускорить отказы из-за скрытых дефектов на стадии «младенческой смертности» кривой ванны для проверки слабых компонентов перед их отправкой и сборкой в ​​изделия.Анализ отказов (FA), выполняемый на каждом отказавшем блоке, определяет основную причину, связанную с конструкцией, процессом или слабостью материала. Цель всех этих мероприятий – довести уровень dppm (количество дефектных частей на миллион) до максимально близкого к нулю.

Ожидается, что после выявления случаев «детской смертности» оставшиеся единицы населения будут функционировать в течение всего срока службы и в конечном итоге выйдут из строя из-за износа в конце срока службы. Полезный «нормальный» срок службы характеризуется самой низкой (хотя и ненулевой) частотой и относительно постоянной частотой отказов (рис.2) .

2. Ожидается, что после отсеивания случаев «младенческой смертности» оставшиеся единицы в популяции будут функционировать в течение всего срока службы и в конечном итоге выйдут из строя из-за износа в конце срока службы. Период полезного «нормального» срока службы характеризуется самой низкой (хотя и ненулевой) частотой в сочетании с относительно постоянной частотой отказов.

Все детали, работающие в предполагаемом приложении, можно рассматривать как текущее исследование MTBF / FIT. Очевидно, что нецелесообразно позволять всем изготовленным деталям работать в течение неопределенного периода времени для соблюдения действующей нормы FIT.Но, применяя условия ускоренного напряжения (тепло, влажность, циклическое изменение температуры, вибрация, нагрузка и другие) на статистически значимом размере выборки (обычно более 100 частей), время эксперимента может быть существенно сокращено для целесообразного получения значений MTBF / FIT. .

Сравнение значений MTBF / FIT от разных поставщиков для аналогичных компонентов без знания реальных условий исследования может ввести в заблуждение. Статистически по своей природе значения MTBF / FIT сильно различаются в зависимости от количества использованных образцов и продолжительности времени, в течение которого эти детали находились в эксплуатации.

Чтобы достичь цели, производитель должен понимать минимальное требуемое значение MTBF, требуемое заказчиком, до разработки своего исследования MTBF. Больший размер выборки для исследования и более длительное время работы приведут к более высокому значению MTBF при прочих равных параметрах, включая условия стресс-теста и количество отказов. Чтобы обеспечить сравнение «яблок с яблоками», отчет о надежности должен включать количество устройств и часы работы при определенных условиях испытаний; их можно объединить одним термином: «Общее количество часов устройства . ”

Общее время работы устройства – это просто количество деталей, использованных в исследовании MTBF / FIT, умноженное на их Время работы:

Общее время работы устройства = Количество единиц в исследовании * Время работы (часы)

Менее При других условиях эксплуатации значение MTBF изменится. Но вместо того, чтобы выполнять отдельное исследование наработки на отказ для каждого уровня нагрузки (например, разной температуры), мы можем просто заменить фактическое время работы на эквивалентное время работы , расчетом, основанным на хорошо известных факторах ускорения срока службы для различных условий нагрузки. (рис.3) .

3. Среднее время безотказной работы зависит от условий эксплуатации. Вместо проведения отдельных исследований наработки на отказ для каждого уровня нагрузки (т. Е. Разной температуры) замените фактическое время работы на эквивалентное время работы, которое рассчитывается на основе различных хорошо известных факторов ускорения срока службы для различных условий нагрузки.

Например, исследование надежности OPB350 компании TT Electronics (трубчатый датчик жидкости для медицинских применений, включая гемодиализ) использовало 300 устройств, работающих при 70 ° C в течение 1008 часов, в результате чего общее количество часов работы устройства (рис.4) .

4. OPB350 TT используется в медицинских целях, например, в системах гемодиализа.

Из результатов, представленных на Рис. 5 , наихудший сценарий для MTBF составляет 208 019 часов или 23,7 года с устройством, работающим при 70 ° C с достоверностью 90%.

5. В этой таблице приведены результаты напряжений для трубчатого датчика жидкости OPB350 TT.

Заявление о достоверности 90% означает виртуальную достоверность, в то время как 60% соответствует более низкой степени уверенности и более высокой неопределенности.Рекомендуется оценка MTBF с доверительной вероятностью 90%, учитывая, что разница между двумя значениями MTBF с доверительной вероятностью 90% и 60% дает представление о развернутом диапазоне времени производительности.

Для MTBF = 208 019, мы можем рассчитать FIT = 1E9 / MTBF = 4807 отказов за один миллиард часов.

Ускоренное испытание на ресурс, проведенное для 1 008 часов фактического времени работы при 70 ° C (158 ° F), соответствует гораздо более длительному эквивалентному времени работы при более низких температурах, что приводит к значительно большим значениям среднего времени безотказной работы при этих температурах.Используя соотношение Аррениуса для определения эквивалентного времени работы при 20 ° C (68 ° F), значение MTBF с достоверностью 90% составляет 2786368 или 318 лет (до 797 лет с достоверностью 60%), что значительно превышает предполагаемый срок службы. устройства.

Создайте синергию между проектированием и закупкой

Исследования MTBF / FIT обеспечивают основу для определения надежности на уровне компонентов, но не все производители компонентов предлагают эти данные. Чтобы быть уверенным в том, что ваша конструкция основана на надежных компонентах, которые будут работать в течение длительного времени, очень важно получить и понять исследование MTBF / FIT для каждой полученной детали.От дискретных компонентов и щелевых переключателей до отражающих датчиков и интегральных схем на эффекте Холла – исследования надежности дают вам преимущество и конкурентное преимущество.

Знание оптимального уровня скрининга в сравнении с затратами, требуемыми для вашего приложения, – это первый шаг: стандартный COTS, военный, космический или индивидуализированный вариант одного из этих вариантов. Шаг второй включает определение того, какие стресс-тесты провести для исключения случаев детской смертности; убедитесь, что это подтверждено ускоренным тестированием на статистически значимой выборке.И, наконец, запросив отчеты о надежности у всех потенциальных поставщиков, вы можете легко сравнить значения MTBF / FIT и общего количества часов работы; имейте в виду, что они могут различаться и должны быть подкреплены пониманием фактических условий обучения.

Обладая такими ценными данными, инженеры-конструкторы и менеджеры по закупкам могут быть на одной странице при выборе компонентов, подходящих для обеспечения производительности и долговечности.

Как определить требования к крутящему моменту и скорости двигателя

Диапазон рабочих скоростей

В зависимости от типа применения может быть трудно достичь желаемого диапазона скоростей.Как правило, в зависимости от размера двигателя и типа нагрузки для очень широкого диапазона может потребоваться специальный двигатель.

Как определить требования к крутящему моменту и скорости двигателя

Работа на очень низких скоростях , требующая работы двигателя на очень низкой частоте (ниже примерно 6 Гц) или на очень высоких скоростях требующая, чтобы двигатель работал на очень высоких частотах (см. Выше 90 Гц) может потребоваться специальный двигатель .

Синхронная скорость двигателя напрямую зависит от управляющей выходной частоты .Следовательно, частота, необходимая для достижения желаемой скорости приложения, может быть приблизительно определена путем деления желаемой скорости на номинальную скорость двигателя, а затем умножения на номинальную частоту двигателя.

Если минимальная или максимальная частота близка или выходит за пределы, указанные выше, то перед продолжением следует проконсультироваться с производителем двигателя.

Примеры диапазонов скоростей перечислены ниже, выраженные как отношение базовой скорости двигателя к минимальной скорости .

Примеры диапазона скорости постоянного и переменного крутящего момента

(Базовая скорость = 2500 об / мин)

Минимальная скорость (об / мин)	% Базовая скорость двигателя	Передаточное число диапазона скоростей
1250	50	2: 1
625	25	4: 1
250	10	10: 1
125	5	20: 1
25	1	100: 1

Приложения с постоянной мощностью имеют диапазон скоростей, в котором базовой скоростью является самая низкая скорость, а не максимальная скорость
.

Примеры диапазона скоростей с постоянной мощностью в лошадиных силах

(Базовая скорость = 2500 об / мин)

Минимальная скорость (об / мин)	% Базовая скорость двигателя	Передаточное отношение диапазона скоростей
3750	150	1,5: 1
5000	200	2: 1
7500	300	3: 1

Примечание: Эти примеры диапазонов скорости предназначены только для иллюстрации.Не все двигатели могут работать в этих диапазонах.

Момент отрыва

Двигатель должен иметь достаточный момент отрыва для запуска нагрузки.

Это не относится к заблокированному ротору двигателя или пусковому крутящему моменту, опубликованному для поперечного пуска. Пусковой момент ограничивается двигателем, доступным током от регулятора и настройкой регулятора.

Если статический крутящий момент , необходимый для запуска перемещения нагрузки, превышает 140 процентов крутящего момента двигателя при полной нагрузке, может потребоваться регулятор большего размера и двигатель с достаточным крутящим моментом.

Существует несколько методов, которые можно использовать для достижения необходимого крутящего момента в пределах возможностей используемых компонентов. Эти методы следует обсудить с производителем двигателя для достижения оптимальной конфигурации.

Ресурс: NEMA VSD Guide

Связанный контент EEP с рекламными ссылками

В чем разница между скоростью и крутящим моментом?

Целью роторного двигателя является обеспечение желаемой выходной скорости вращения при одновременном преодолении различных вращательных нагрузок, сопротивляющихся этому вращательному выходу (крутящий момент).Скорость и крутящий момент напрямую связаны и являются двумя основными факторами производительности при правильном выборе двигателя для конкретного применения или использования. Чтобы узнать, как выбрать правильный двигатель для вашего применения, первым делом необходимо понять взаимосвязь между скоростью, крутящим моментом и выходной мощностью двигателя.

Скорость в зависимости от крутящего момента

Выходная мощность двигателя устанавливает границы характеристик скорости и крутящего момента двигателя на основе уравнения:
Мощность (P) = Скорость (n) x Крутящий момент (M)

• • Мощность: Механическая выходная мощность двигателя определяется как выходная скорость, умноженная на выходной крутящий момент, и обычно измеряется в ваттах (Вт) или лошадиных силах (л.с.).
  • Скорость: Скорость двигателя определяется как скорость, с которой двигатель вращается. Скорость электродвигателя измеряется в оборотах в минуту или об / мин.
  • Крутящий момент: Выходной крутящий момент двигателя – это величина силы вращения, которую развивает двигатель. Крутящий момент небольшого электродвигателя обычно измеряется в дюймах-фунтах (дюймах-фунтах), ньютон-метрах (Н-м) или в других напрямую преобразованных единицах измерения.

Поскольку номинальная выходная мощность двигателя является фиксированным значением, скорость и крутящий момент обратно пропорциональны.По мере увеличения выходной скорости доступный выходной крутящий момент пропорционально уменьшается. По мере увеличения выходного крутящего момента выходная скорость пропорционально уменьшается. Это соотношение мощности, скорости и крутящего момента обычно иллюстрируется кривой производительности двигателя, которая часто включает потребляемый двигателем ток (в амперах) и КПД двигателя (в%).

Скорость и крутящий момент при выборе электродвигателя

Ключом к выбору правильного двигателя для конкретной функции является сначала понимание требований приложения.Поскольку большинство приложений с двигателями являются динамическими, а это означает, что требования к крутящему моменту и скорости меняются в рамках приложения, очень важно определить различные рабочие точки в приложении. Знание или расчет требований к скорости и крутящему моменту в каждой рабочей точке приложения определит общие требования к скорости и крутящему моменту для соответствующего двигателя. Выбор двигателя можно проверить, нанеся различные рабочие точки приложения на характеристическую кривую выбранного двигателя, чтобы убедиться, что каждая скорость зависит отмомент крутящего момента попадает в соответствующую зону кривой (непрерывные или прерывистые зоны).

Во многих случаях требования к приложениям вынуждают выбирать стандартный двигатель значительно большего размера, чтобы обеспечить охват всех рабочих точек. Применение двигателей, размер которых слишком велик для конкретного применения, приводит к ненужным затратам, а также к более крупной и тяжелой конструкции всего продукта. К счастью, поставщики двигателей на заказ могут разработать двигатели с оптимизированными характеристиками, которые точно соответствуют требованиям приложения.Это делается путем изменения электромагнитных характеристик двигателя путем изменения либо размера провода, либо количества витков провода в обмотке, либо того и другого. Чем больше витков провода меньшего диаметра, тем выше крутящий момент и меньше скорость, тогда как меньшее количество витков провода большего диаметра обеспечивает более высокую скорость, но меньший крутящий момент. В некоторых приложениях добавление зубчатой ​​передачи к выходной мощности двигателя обеспечивает идеальное соотношение скорости и крутящего момента, при этом стоимость и размер всего решения сводятся к минимуму.

Размер двигателя 101 – Двигатели с прямым приводом Applimotion

Пример определения размера двигателя

Шаг 1: Профиль движения

Мы будем использовать профиль движения выше на рисунках 1 и 2.Ускорение 20 рад / с ² и требуемая скорость 10 рад / с ² .

Шаг 2: Расчет / оценка необходимого крутящего момента

Требуемый крутящий момент =

• Вращающий момент, необходимый для разгона / замедления нагрузки (выберите большее из двух), единицы NM
• Момент трения нагрузки, NM
• Демпфирующий момент нагрузки, Нм / радиан / сек
• Другой Момент (внешняя нагрузка, динамический момент нагрузки), НМ
• Внутреннее трение двигателя, NM
• Внутреннее демпфирование двигателя, Нм / радиан / сек
• Крутящий момент требуется для разгона / торможения самого двигателя, NM

Определения:

Трение = крутящий момент, препятствующий движению.Единицы, НМ

Демпфирование = Момент, пропорциональный скорости, Единицы, Нм / об / мин или НМ / рад / сек

Момент ускорения = Момент, необходимый для преодоления инерции, трения и демпфирования

Момент торможения = Крутящий момент, необходимый для замедления инерции. В этом случае вам помогут трение и демпфирование.

Динамический крутящий момент = Дополнительный крутящий момент, необходимый для достижения динамического отклика и стабилизации механической системы. Это обусловлено целевыми показателями пропускной способности системы.

Расчет момента ускорения / замедления

В этом разделе мы будем использовать закон Ньютона 2 ^nd : =, или = (в форме вращения)

T = крутящий момент (Нм)

J = момент инерции (кг-м) ² )

A = Ускорение в радиан / сек ²

Этот расчет не может быть полным без некоторой оценки инерции системы, J. В большинстве случаев существует твердотельная модель предлагаемой системы, и назначение свойств материала приведет к оценке инерции движения вокруг оси – это вопрос.Существует множество простых уравнений, которые также можно использовать для известных объектов, например, J = ½ m r ² , где m – масса, а r – радиус вращающегося диска.

Предполагая, что наша примерная система имеет инерцию 0,03 кг-м ² , мы можем двигаться дальше и рассчитать момент ускорения.

= ∗ = 0,03 * 20 = 0,6 Нм крутящего момента, необходимого для ускорения и замедления.

Сложите все компоненты трения в сборе

Трение в основном вызывается подшипниками. Стандартные промышленные подшипники с глубокими канавками имеют очень низкое (динамическое) трение качения. По мере увеличения нагрузки (осевой или радиальной) трение увеличивается. Лучше всего связаться с поставщиком подшипников, чтобы узнать уровни трения. Из-за смазки и других факторов многие подшипники также имеют статическое трение (трение), которое превышает трение качения. Это необходимо учитывать при подсчете крутящего момента нагрузки, и это нелинейный вклад, который может зависеть от температуры.

Низкопрофильные подшипники с тонким поперечным сечением обладают значительно большим сопротивлением или моментом трения. Как статическое трение, так и трение качения в этих подшипниках велико из-за меньшего и большего количества шариков и прецизионных допусков. Поставщикам подшипников нечасто знать характеристики трения этих типов подшипников, потому что подшипники могут соответствовать шейкам подшипников в обрабатываемых деталях и принимать новые формы. Лучше всего проверить эти типы подшипников.

Большинство подшипников не имеют значительного демпфирования.Еще меньше эта информация доступна поставщикам подшипников.

В нашем примере предположим, что система имеет 0,25 нм трения подшипника и минимальное трение покоя.

Сложите все компоненты демпфирования в сборе

Демпфирование очень сложно смоделировать и предсказать. Он может проявляться во многих формах: вязкое демпфирование в смазываемых деталях, вихревые токи в магнитных системах и сопротивление воздуха во вращающихся деталях при высокой поверхностной скорости. Демпфирование – это крутящий момент, пропорциональный скорости.Он измеряется в милях / об / мин или милях / радиан / сек.

Предположим, что в нашем примере демпфирующий момент составляет 0,01 Нм / рад / сек .

Требуемый общий крутящий момент

Требуемый крутящий момент = ускорение (замедление) Крутящий момент + трение + демпфирование

Что мы знаем (из рисунка 1 выше):

1. Скорость ускорения составляет 20 радиан / сек ²
2. скорость замедления также составляет 20 рад / сек. ²
3. Момент трения от подшипников составляет.25 Нм
4. Демпфирующий момент от подшипников составляет 0,1 Нм / рад / с

Требуемый крутящий момент = 0,6 Нм (ускорение) + 0,25 Нм (трение) + 0,1 Нм (демпфирование при 10 рад / с) = 0,86 Нм

Примечание. Замедление обычно не учитывается, поскольку трение и демпфирование помогают замедлить работу системы, поэтому доминирующим термином является ускорение, а не замедление. Конечно, это изменилось бы, если бы по какой-то причине требовалось быстрое замедление.

Шаг 3: Оценить / рассмотреть другую нагрузку крутящего момента

Динамический крутящий момент – это избыточный крутящий момент сверх ускорения, трения и демпфирования, который может потребоваться для обработки высоких ускорений, вызванных сервосистемой, пытающейся достичь динамики с высокой пропускной способностью отклик. Чтобы это компенсировать, принято прибавлять 20% к требуемым числам в качестве запаса прочности.

Шаг 4: Найдите доступные решения

Рабочие характеристики двигателя обычно определяются кривой зависимости выходного крутящего момента от скорости.Эта кривая обеспечивает рабочий диапазон, которого двигатель может достичь с заданным набором электрических входов и предельными значениями температуры окружающей среды, используемыми на этапе проверки его конструкции.

Как рассчитать частоту вращения частотно-регулируемого привода

Преобразователи частоты (VFD) – это механические приводные системы, используемые для управления скоростью и крутящим моментом двигателя переменного тока путем изменения входной частоты и напряжения двигателя.

ЧРП

обычно называют приводами с регулируемой скоростью, частотно-регулируемыми приводами, приводами переменного тока, микроприводами и инверторами.Типичный частотно-регулируемый привод имеет шесть диодов, направляющих электрический ток.

Преобразователи частоты

имеют определенные преимущества перед приводами со стандартной скоростью. Например, частотно-регулируемые приводы позволяют регулировать мощность, подаваемую на машину, в соответствии с требованиями системы для ведомого элемента.

Эта способность точно регулировать и согласовывать мощность с требованиями системы может привести к другим преимуществам, включая больший контроль процесса, энергосбережение, повышенную эффективность, снижение уровня шума, снижение нагрузки на машины и увеличение срока службы машины.ЧРП могут настраивать частоту и напряжение в зависимости от нагрузки двигателя. Из-за этого, поскольку требования к скорости двигателя меняются, может изменяться и мощность от частотно-регулируемого привода.

Мощность подается на частотно-регулируемый привод с частотой 60 герц (Гц), что является стандартной тактовой частотой в США. Затем ЧРП может регулировать скорость двигателя ниже по потоку. ЧРП действует как своего рода посредник между вышестоящим источником питания и самим двигателем.

Определение скорости вращения частотно-регулируемого привода критически важно для регулировки мощности в соответствии с требованиями системы, что может привести к управлению технологическим процессом и экономии энергии.

Фактическая частота, деленная на потенциальную частоту = X, деленная на число оборотов в минуту на паспортной табличке машины
При подключении номеров примеров уравнение может выглядеть следующим образом:
50/60 = X / 1,800
Уравнение 1

Расчет числа оборотов VFD

Чтобы рассчитать число оборотов в минуту, найдите частоту 1X на спектре. Уравнение 1 показывает, как это вычислить.

Также важно помнить, что число оборотов, указанное на паспортной табличке машины, хотя, вероятно, является приблизительным показателем оборотов машины на обычном скоростном приводе, скорее всего, будет неверным для частотно-регулируемого привода, поэтому это уравнение важно.

Более подробно, в приведенном выше уравнении 50 – это мощность на панели управления VFD. 60 – это стандартная тактовая частота, а 1800 – это частота вращения, указанная на паспортной табличке двигателя. Решение этого уравнения даст вам 1X или частоту вращения вашего частотно-регулируемого привода.

Поскольку мы должны знать отношение частот к частоте 1Х машины, важно правильно идентифицировать 1Х. Если 1X неверен, ваша диагностика машины также пострадает.

Синхронные и асинхронные двигатели

Чтобы рассчитать частоту вращения частотно-регулируемого привода, вам также необходимо знать разницу между синхронными и асинхронными двигателями.

Важно знать, что асинхронные двигатели (также называемые асинхронными двигателями) имеют «скольжение», поэтому приведенная выше формула дает только приблизительную скорость, используемую для точного определения местоположения 1X в данных о вибрации. Скольжение относится к несоответствию между скоростью вращения поля статора и несколько меньшей скоростью ротора.Величина скольжения может варьироваться в зависимости от нагрузки двигателя, а также сопротивления цепи ротора. Типичный процент скольжения составляет от 0,5 до 5 процентов. Хотя асинхронные двигатели имеют скольжение, они менее дороги в производстве, что является одним из их преимуществ.

Синхронные двигатели

, с другой стороны, имеют особую конструкцию ротора, которая позволяет им вращаться с одинаковой скоростью, то есть синхронно, с полем статора.Существует два основных типа синхронных двигателей:
с самовозбуждением или реактивные с прямым возбуждением

.

Ротор синхронного двигателя все еще может получать ток, но, как правило, не за счет индукции. Кроме того, чем больше полюсов у синхронного двигателя, тем медленнее он будет вращаться, что делает его более дорогим в производстве. Однако некоторые преимущества синхронных двигателей заключаются в их способности достигать точной синхронизации, а также в большей энергоэффективности.

Повторяю, чтобы рассчитать частоту вращения частотно-регулируемого привода, необходимо следующее:

• номер на панели управления ЧРП
• стандартная тактовая частота
• обороты по паспортной табличке мотора

С помощью этих трех чисел пользователь сможет найти 1X и, следовательно, частоту вращения VFD.