Крутящий момент электродвигателя: Как рассчитать крутящий момент электродвигателя

Как рассчитать крутящий момент электродвигателя

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно момент вращения определяет мощность Вашего двигателя. Измеряется в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

Виды крутящих моментов:

• Номинальный – значение момента при стандартном режиме работы и стандартной номинальной нагрузке на двигатель.
• Пусковой – это табличное значение. Сила вращения, которую в состоянии развивать электродвигатель при пуске. При подборе эл двигателя убедитесь, что данный параметр выше, чем статический момент Вашего оборудования – насоса, либо вентилятора и т.д. В противном случае электродвигатель не сможет запуститься, что чревато перегревом и перегоранием обмотки.
• Максимальный – предельное значение, по достижении которого нагрузка уравновесит двигатель и остановит его.

Таблица крутящих моментов электродвигателей

В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)

Двигатель	кВт/об	Мном, Нм	Мпуск, Нм	Ммакс, Нм	Минн, Нм
АИР56А2	0,18/2730	0,630	1,385	1,385	1,133
АИР56В2	0,25/2700	0,884	1,945	1,945	1,592
АИР56А4	0,12/1350	0,849	1,868	1,868	1,528
АИР56В4	0,18/1350	1,273	2,801	2,801	2,292
АИР63А2	0,37/2730	1,294	2,848	2,848	2,330
АИР63В2	0,55/2730	1,924	4,233	4,233	3,463
АИР63А4	0,25/1320	1,809	3,979	3,979	3,256
АИР63В4	0,37/1320	2,677	5,889	5,889	4,818
АИР63А6	0,18/860	1,999	4,397	4,397	3,198
АИР63В6	0,25/860	2,776	6,108	6,108	4,442
АИР71А2	0,75/2820	2,540	6,604	6,858	4,064
АИР71В2	1,1/2800	3,752	8,254	9,004	6,003
АИР71А4	0,55/1360	3,862	8,883	9,269	6,952
АИР71В4	0,75/1350	5,306	13,264	13,794	12,733
АИР71А6	0,37/900	3,926	8,245	8,637	6,282
АИР71В6	0,55/920	5,709	10,848	12,560	9,135
АИР71В8	0,25/680	3,511	5,618	6,671	4,915
АИР80А2	1,5/2880	4,974	10,943	12,932	8,953
АИР80В2	2,2/2860	7,346	15,427	19,100	13,223
АИР80А4	1,1/1420	7,398	16,275	17,755	12,576
АИР80В4	1,5/1410	10,160	22,351	24,383	17,271
АИР80А6	0,75/920	7,785	16,349	17,128	12,457
АИР80В6	1,1/920	11,418	25,121	26,263	20,553
АИР80А8	0,37/680	5,196	10,393	11,952	7,275
АИР80В8	0,55/680	7,724	15,449	16,221	10,814
АИР90L2	3/2860	10,017	23,040	26,045	17,030
АИР90L4	2,2/1430	14,692	29,385	35,262	29,385
АИР90L6	1,5/940	15,239	30,479	35,051	28,955
АИР90LА8	0,75/700	10,232	15,348	20,464	15,348
АИР90LВ8	1,1/710	14,796	22,194	32,551	22,194
АИР100S2	4/2850	13,404	26,807	32,168	21,446
АИР100L2	5,5/2850	18,430	38,703	44,232	29,488
АИР100S4	3/1410	20,319	40,638	44,702	32,511
АИР100L4	4/1410	27,092	56,894	65,021	43,348
АИР100L6	2,2/940	22,351	42,467	49,172	35,762
АИР100L8	1,5/710	20,176	32,282	40,352	30,264
АИР112М2	7,5/2900	24,698	49,397	54,336	39,517
АИР112М4	5,5/1430	36,731	73,462	91,827	58,769
АИР112МА6	3/950	30,158	60,316	66,347	48,253
АИР112МВ6	4/950	40,211	80,421	88,463	64,337
АИР112МА8	2,2/700	30,014	54,026	66,031	42,020
АИР112МВ8	3/700	40,929	73,671	90,043	57,300
АИР132М2	11/2910	36,100	57,759	79,419	43,320
АИР132S4	7,5/1440	49,740	99,479	124,349	79,583
АИР132М4	11/1450	72,448	173,876	210,100	159,386
АИР132S6	5,5/960	54,714	109,427	120,370	87,542
АИР132М6	7,5/950	75,395	150,789	165,868	120,632
АИР132S8	4/700	54,571	98,229	120,057	76,400
АИР132М8	5,5/700	75,036	135,064	165,079	105,050
АИР160S2	15/2940	48,724	97,449	155,918	2,046
АИР160М2	18,5/2940	60,094	120,187	192,299	2,884
АИР180S2	22/2940	71,463	150,071	250,119	4,288
АИР180М2	30/2940	97,449	214,388	341,071	6,821
АИР200М2	37/2950	119,780	275,493	383,295	16,769
АИР200L2	45/2940	146,173	380,051	584,694	19,003
АИР225М2	55/2955	177,750	408,824	710,998	35,550
АИР250S2	75/2965	241,568	628,078	966,273	84,549
АИР250М2	90/2960	290,372	784,003	1161,486	116,149
АИР280S2	110/2960	354,899	887,247	1171,166	212,939
АИР280М2	132/2964	425,304	1233,381	1488,563	297,713
АИР315S2	160/2977	513,268	1231,844	1693,786	590,259
АИР315М2	200/2978	641,370	1603,425	2116,521	962,055
АИР355SMA2	250/2980	801,174	1281,879	2403,523	2163,171
АИР160S4	15/1460	98,116	186,421	284,538	7,457
АИР160М4	18,5/1460	121,010	229,920	350,930	11,375
АИР180S4	22/1460	143,904	302,199	402,932	15,110
АИР180М2	30/1460	196,233	470,959	588,699	27,276
АИР200М4	37/1460	242,021	532,445	847,072	46,952
АИР200L4	45/1460	294,349	647,568	941,918	66,229
АИР225М4	55/1475	356,102	997,085	1317,576	145,289
АИР250S4	75/1470	487,245	1218,112	1559,184	301,605
АИР250М4	90/1470	584,694	1461,735	1871,020	467,755
АИР280S4	110/1470	714,626	2072,415	2429,728	578,847
АИР280М4	132/1485	848,889	1697,778	2886,222	1612,889
АИР315S4	160/1487	1027,572	2568,931	3802,017	2363,416
АИР315М4	200/1484	1287,062	3217,655	4247,305	3603,774
АИР355SMA4	250/1488	1604,503	3690,356	4492,608	8985,215
АИР355SMВ4	315/1488	2021,673	5054,183	5862,853	12534,375
АИР355SMС4	355/1488	2278,394	5012,466	6151,663	15493,078
АИР160S6	11/970	108,299	205,768	314,067	12,021
АИР160М6	15/970	147,680	339,665	443,041	20,675
АИР180М6	18,5/970	182,139	400,706	546,418	29,324
АИР200М6	22/975	215,487	517,169	711,108	50,209
АИР200L6	30/975	293,846	617,077	881,538	102,846
АИР225М6	37/980	360,561	721,122	1081,684	186,050
АИР250S6	45/986	435,852	784,533	1307,556	440,210
АИР250М6	55/986	532,708	1012,145	1811,207	633,922
АИР280S6	75/985	727,157	1454,315	2326,904	1090,736
АИР280М6	90/985	872,589	1745,178	2792,284	1657,919
АИР315S6	110/987	1064,336	1809,372	2873,708	4044,478
АИР315М6	132/989	1274,621	2166,855	3696,400	5735,794
АИР355МА6	160/993	1538,771	2923,666	3539,174	11848,540
АИР355МВ6	200/993	1923,464	3654,582	4423,968	17118,832
АИР355MLA6	250/993	2404,330	4568,228	5529,960	25485,901
AИР355MLB6	315/992	3032,510	6065,020	7278,024	40029,133
АИР160S8	7,5/730	98,116	156,986	235,479	13,246
АИР160М8	11/730	1007,329	1712,459	2417,589	181,319
АИР180М8	15/730	196,233	333,596	529,829	41,994
АИР200М8	18,5/728	242,685	509,639	606,714	67,952
АИР200L8	22/725	289,793	579,586	724,483	88,966
АИР225М8	30/735	389,796	701,633	1052,449	214,388
АИР250S8	37/738	478,794	861,829	1196,985	481,188
АИР250М8	45/735	584,694	1052,449	1520,204	695,786
АИР280S8	55/735	714,626	1357,789	2143,878	1071,939
АИР280М8	75/735	974,490	1754,082	2728,571	1851,531
АИР315S8	90/740	1161,486	1509,932	2671,419	4413,649
АИР315М8	110/742	1415,768	2265,229	3964,151	6370,957
АИР355SMA8	132/743	1696,635	2714,616	3902,261	12215,774
AИР355SMB8	160/743	2056,528	3496,097	4935,666	18097,443
AИР355MLA8	200/743	2570,659	4627,187	6940,781	26991,925
AИР355MLB8	250/743	4498,654	7647,712	10796,770	58032,638

Расчет крутящего момента – формула

Примечание: при расчете стоит учесть коэффициент проскальзывания асинхронного двигателя. Номинальное количество оборотов двигателя не совпадает с реальным. Точное количество оборотов вы сможете найти, зная маркировку, в таблице выше.

Расчет онлайн

Для расчета крутящего момента электродвигателя онлайн введите значение мощности ЭД и реальную угловую скорость (количество оборотов в минуту)

тут будет калькулятор

После расчета крутящего момента, посмотрите схемы подключения асинхронных электродвигателей звездой и треугольником на сайте «Слобожанского завода»

Что такое крутящий момент электродвигателя

Одним из важных параметров электродвигателя, который так же важен при его выборе, является крутящий момент. Эта величина определяется произведением приложенной к плечу рычага силы и зависит исключительно от степени нагрузки. Если в двигателях внутреннего сгорания данную нагрузку задаётся коленчатым валом, то асинхронные электродвигатели получают величину крутящего момента от токов возбуждения. При этом величина этого момента будет зависеть от скорости вращающегося в магнитном поле статора устройства, называемого ротор. В зависимости от периода и способа определения, крутящий момент разделяют на:

• статический (пусковой) – минимальный момент холостого хода;
• промежуточный – развивает значение при работе двигателя от 0 величины оборотов до максимального значения в номинальной величине напряжения;
• максимальный – развивающийся при эксплуатации двигателя;
• номинальный – соответствует номинальным значениям мощности и оборотов.

Для вычисления величины крутящего момента, определяющегося в «кгм» (килограмм на метр) или «Нм» (ньютон на метр), многие электротехнические пособия предлагают специальные формулы, учитывающие кроме основного действия вращающегося магнитного поля ряд всевозможных факторов, например:

• напряжения сети;
• величину индуктивного и активного сопротивления;
• зависимость от увеличения скольжения.

Но, рост скольжения не всегда приносит высокий момент. Зачастую, при достижении критических значений, наблюдается его резкое снижение. Такое явление обозначается как опрокидывающий момент. Одним из устройств, стабилизирующих скорость вращения ротора, а значит и величину момента кручения является частотный преобразователь, применение которого сейчас очень распространено во всех сферах, где от контроля работы двигателя зависит и успешность выполнения множественных производственных задач.

Выбираем электродвигатель по крутящему моменту

Для выбора, требуемого к выполнению тех или иных задач электродвигателя, берут в учёт практически все его характеристики, начиная от показателей мощности и заканчивая массогабаритными параметрами. Каждый из элементов по-своему важен в решении нюансов. Не меньшее значение припадает и на крутящий момент. Благодаря тому, что момент кручения напрямую связан с оборотами в соотношении: чем больше сами обороты, тем меньше будет момент, выбор электродвигателя будет исходить из следующих нюансов:

• из скоростных требований. В этом случае, более полезным будет выбор двигателя по малому моменту для работающих со слабыми усилиями и на большой скорости, и со средними либо высокими показателями моментов пуска для работающих в усиленных режимах. На малых скоростях;
• по пусковым напряжениям. Здесь учитывается первичное усилие, например, для управления лифтом следует подбирать двигатели высокого пускового момента, способного поднимать большие грузы со старта. Хотя, многие статьи про электродвигатели рекомендуют так же применять устройства плавного пуска, умеющие обезопасить от нежелательных перегрузов.

Стоит помнить, что выбор осуществляется не по одному из показателей, даже при ориентировании относительно крутящего момента, ведь каждый из показателей ориентируется по рабочей предрасположенности электротехнического приводного устройства и его рабочих нагрузок в статистических и динамических эксплуатационных условиях, задаваемых самим предприятием.

Электродвигатели

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Мощность и вращающий момент электродвигателя.

Что это такое?

Мощность и вращающий момент электродвигателя

Данная глава посвящена вращающему моменту: что это такое, для чего он нужен и др. Мы также разберём типы нагрузок в зависимости от моделей насосов и соответствие между электродвигателем и нагрузкой насоса.

Вы когда-нибудь пробовали провернуть вал пустого насоса руками? Теперь представьте, что вы поворачиваете его, когда насос заполнен водой. Вы почувствуете, что в этом случае, чтобы создать вращающий момент, требуется гораздо большее усилие.

А теперь представьте, что вам надо крутить вал насоса несколько часов подряд. Вы бы устали быстрее, если бы насос был заполнен водой, и почувствовали бы, что потратили намного больше сил за тот же период времени, чем при выполнении тех же манипуляций с пустым насосом. Ваши наблюдения абсолютно верны: требуется большая мощность, которая является мерой работы (потраченной энергии) в единицу времени. Как правило, мощность стандартного электродвигателя выражается в кВт.

Вращающий момент (T) – это произведение силы на плечо силы. В Европе он измеряется в Ньютонах на метр (Нм).

Как видно из формулы, вращающий момент увеличивается, если возрастает сила или плечо силы – или и то и другое. Например, если мы приложим к валу силу в 10 Н, эквивалентную 1 кг, при длине рычага (плече силы) 1 м, в результате, вращающий момент будет 10 Нм. При увеличении силы до 20 Н или 2 кг, вращающий момент будет 20 Нм. Таким же образом, вращающий момент был бы 20 Нм, если бы рычаг увеличился до 2 м, а сила составляла 10 Н. Или при вращающем моменте в 10 Нм с плечом силы 0,5 м сила должна быть 20 Н.

Работа и мощность

Теперь остановимся на таком понятии как «работа», которое в данном контексте имеет особое значение. Работа совершается всякий раз, когда сила – любая сила – вызывает движение. Работа равна силе, умноженной на расстояние. Для линейного движения мощность выражается как работа в определённый момент времени.

Если мы говорим о вращении, мощность выражается как вращающий момент (T), умноженный на частоту вращения (w).

Частота вращения объекта определяется измерением времени, за которое определённая точка вращающегося объекта совершит полный оборот. Обычно эта величина выражается в оборотах в минуту, т.е. мин-1 или об/мин. Например, если объект совершает 10 полных оборотов в минуту, это означает, что его частота вращения: 10 мин-1 или 10 об/мин.

Итак, частота вращения измеряется в оборотах в минуту, т.е. мин-1.

Приведем единицы измерения к общему виду.

Для наглядности возьмём разные электродвигатели, чтобы более подробно проанализировать соотношение между мощностью, вращающим моментом и частотой вращения. Несмотря на то, что вращающий момент и частота вращения электродвигателей сильно различаются, они могут иметь одинаковую мощность.

Например, предположим, что у нас 2-полюсный электродвигатель (с частотой вращения 3000 мин-1) и 4-полюсной электродвигатель (с частотой вращения 1500 мин-1). Мощность обоих электродвигателей 3,0 кВт, но их вращающие моменты отличаются.

Таким образом, вращающий момент 4-полюсного электродвигателя в два раза больше вращающего момента двухполюсного электродвигателя с той же мощностью.

Как образуется вращающий момент и частота вращения?

Теперь, после того, как мы изучили основы вращающего момента и скорости вращения, следует остановиться на том, как они создаются.

В электродвигателях переменного тока вращающий момент и частота вращения создаются в результате взаимодействия между ротором и вращающимся магнитным полем. Магнитное поле вокруг обмоток ротора будет стремиться к магнитному полю статора. В реальных рабочих условиях частота вращения ротора всегда отстаёт от магнитного поля. Таким образом, магнитное поле ротора пересекает магнитное поле статора и отстает от него и создаёт вращающий момент. Разницу в частоте вращения ротора и статора, которая измеряется в %, называют скоростью скольжения.

Скольжение является основным параметром электродвигателя, характеризующий его режим работы и нагрузку. Чем больше нагрузка, с которой должен работать электродвигатель, тем больше скольжение.

Помня о том, что было сказано выше, разберём ещё несколько формул. Вращающий момент индукционного электродвигателя зависит от силы магнитных полей ротора и статора, а также от фазового соотношения между этими полями. Это соотношение показано в следующей формуле:

Сила магнитного поля, в первую очередь, зависит от конструкции статора и материалов, из которых статор изготовлен. Однако напряжение и частота тока также играют важную роль. Отношение вращающих моментов пропорционально квадрату отношения напряжений, т.е. если подаваемое напряжение падает на 2%, вращающий момент, следовательно, уменьшается на 4%.

Потребляемая мощность электродвигателя

Ток ротора индуцируется через источник питания, к которому подсоединён электродвигатель, а магнитное поле частично создаётся напряжением. Входную мощность можно вычислить, если нам известны данные источника питания электродвигателя, т.е. напряжение, коэффициент мощности, потребляемый ток и КПД.

В Европе мощность на валу обычно измеряется в киловаттах. В США мощность на валу измеряется в лошадиных силах (л.с.).

Если вам необходимо перевести лошадиные силы в киловатты, просто умножьте соответствующую величину (в лошадиных силах) на 0,746. Например, 20 л.с. равняется (20 • 0,746) = 14,92 кВт.

И наоборот, киловатты можно перевести в лошадиные силы умножением величины в киловаттах на 1,341. Это значит, что 15 кВт равняется 20,11 л.с.

Момент электродвигателя

Мощность [кВт или л.с.] связывает вращающий момент с частотой вращения, чтобы определить общий объём работы, который должен быть выполнен за определённый промежуток времени.

Рассмотрим взаимодействие между вращающим моментом, мощностью и частотой вращения, а также их связь с электрическим напряжением на примере электродвигателей Grundfos. Электродвигатели имеют одну и ту же номинальную мощность как при 50 Гц, так и при 60 Гц.

Это влечёт за собой резкое снижение вращающего момента при 60 Гц: частота 60 Гц вызывает 20%-ное увеличение числа оборотов, что приводит к 20%-ному уменьшению вращающего момента. Большинство производителей предпочитают указывать мощность электродвигателя при 60 Гц, таким образом, при снижении частоты тока в сети до 50 Гц электродвигатели будут обеспечивать меньшую мощность на валу и вращающий момент. Электродвигатели обеспечивают одинаковую мощность при 50 и 60 Гц.

Графическое представление вращающего момента электродвигателя изображено на рисунке.

Иллюстрация представляет типичную характеристику вращающий момент/частота вращения. Ниже приведены термины, используемые для характеристики вращающего момента электродвигателя переменного тока.

Пусковой момент (Мп): Механический вращающий момент, развиваемый электродвигателем на валу при пуске, т. е. когда через электродвигатель пропускается ток при полном напряжении, при этом вал застопорен.

Минимальный пусковой момент (Ммин): Этот термин используется для обозначения самой низкой точки на кривой вращающий момент/частота вращения электродвигателя, нагрузка которого увеличивается до полной скорости вращения. Для большинства электродвигателей Grundfos величина минимального пускового момента отдельно не указывается, так как самая низкая точка находится в точке заторможенного ротора. В результате для большинства электродвигателей Grundfos минимальный пусковой момент такой же, как пусковой момент.

Блокировочный момент (Мблок): Максимальный вращающий момент – момент, который создаёт электродвигатель переменного тока с номинальным напряжением, подаваемым при номинальной частоте, без резких скачков скорости вращения. Его называют предельным перегрузочным моментом или максимальным вращающим моментом.

Вращающий момент при полной нагрузке (Мп. н.): Вращающий момент, необходимый для создания номинальной мощности при полной нагрузке.

Нагрузка насосов и типы нагрузки электродвигателя

Выделяют следующие типы нагрузок:

Постоянная мощность

Термин «постоянная мощность» используется для определённых типов нагрузки, в которых требуется меньший вращающий момент при увеличении скорости вращения, и наоборот. Нагрузки при постоянной мощности обычно применяются в металлообработке, например, сверлении, прокатке и т.п.

Постоянный вращающий момент

Как видно из названия – «постоянный вращающий момент» – подразумевается, что величина вращающего момента, необходимого для приведения в действие какого- либо механизма, постоянна, независимо от скорости вращения. Примером такого режима работы могут служить конвейеры.

Переменный вращающий момент и мощность

«Переменный вращающий момент» – эта категория представляет для нас наибольший интерес. Этот момент имеет отношение к нагрузкам, для которых требуется низкий вращающий момент при низкой частоте вращения, а при увеличении скорости вращения требуется более высокий вращающий момент. Типичным примером являются центробежные насосы.

Вся остальная часть данного раздела будет посвящена исключительно переменному вращающему моменту и мощности.

Определив, что для центробежных насосов типичным является переменный вращающий момент, мы должны проанализировать и оценить некоторые характеристики центробежного насоса. Использование приводов с переменной частотой вращения обусловлено особыми законами физики. В данном случае это законы подобия, которые описывают соотношение между разностями давления и расходами.

Во-первых, подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения. Это означает, что если насос будет работать с частотой вращения на 25% больше, подача увеличится на 25%.

Во-вторых, напор насоса будет меняться пропорционально квадрату изменения скорости вращения. Если частота вращения увеличивается на 25%, напор возрастает на 56%.

В-третьих, что особенно интересно, мощность пропорциональна кубу изменения скорости вращения. Это означает, что если требуемая частота вращения уменьшается на 50%, это равняется 87,5%-ному уменьшению потребляемой мощности.

Итак, законы подобия объясняют, почему использование приводов с переменной частотой вращения более целесообразно в тех областях применения, где требуются переменные значения расхода и давления. Grundfos предлагает ряд электродвигателей со встроенным частотным преобразователем, который регулирует частоту вращения для достижения именно этой цели.

Так же как подача, давление и мощность, потребная величина вращающего момента зависит от скорости вращения.

На рисунке показан центробежный насос в разрезе. Требования к вращающему моменту для такого типа нагрузки почти противоположны требованиям при «постоянной мощности». Для нагрузок при переменном вращающем моменте потребный вращающий момент при низкой частоте вращения – мал, а потребный вращающий момент при высокой частоте вращения – велик. В математическом выражении вращающий момент пропорционален квадрату скорости вращения, а мощность – кубу скорости вращения.

Это можно проиллюстрировать на примере характеристики вращающий момент/частота вращения, которую мы использовали ранее, когда рассказывали о вращающем моменте электродвигателя:

Когда электродвигатель набирает скорость от нуля до номинальной скорости, вращающий момент может значительно меняться. Величина вращающего момента, необходимая при определённой нагрузке, также изменяется с частотой вращения. Чтобы электродвигатель подходил для определённой нагрузки, необходимо чтобы величина вращающего момента электродвигателя всегда превышала вращающий момент, необходимый для данной нагрузки.

В примере, центробежный насос при номинальной нагрузке имеет вращающий момент, равный 70 Нм, что соответствует 22 кВт при номинальной частоте вращения 3000 мин-1. В данном случае насосу при пуске требуется 20% вращающего момента при номинальной нагрузке, т. е. приблизительно 14 Нм. После пуска вращающий момент немного падает, а затем, по мере того, как насос набирает скорость, увеличивается до величины полной нагрузки.

Очевидно, что нам необходим насос, который будет обеспечивать требуемые значения расход/напор (Q/H). Это значит, что нельзя допускать остановок электродвигателя, кроме того, электродвигатель должен постоянно ускоряться до тех пор, пока не достигнет номинальной скорости. Следовательно, необходимо, чтобы характеристика вращающего момента совпадала или превышала характеристику нагрузки на всём диапазоне от 0% до 100% скорости вращения. Любой «избыточный» момент, т.е. разница между кривой нагрузки и кривой электродвигателя, используется как ускорение вращения.

Соответствие электродвигателя нагрузке

Если нужно определить, отвечает ли вращающий момент определённого электродвигателя требованиям нагрузки, Вы можете сравнить характеристики скорости вращения/вращающего момента электродвигателя с характеристикой скорости вращения/ вращающего момента нагрузки. Вращающий момент, создаваемый электродвигателем, должен превышать потребный для нагрузки вращающий момент, включая периоды ускорения и полной скорости вращения.

Характеристика зависимости вращающего момента от скорости вращения стандартного электродвигателя и центробежного насоса.

Если мы посмотрим на характеристику , то увидим, что при ускорении электродвигателя его пуск производится при токе, соответствующем 550% тока полной нагрузки.

Когда двигатель приближается к своему номинальному значению скорости вращения, ток снижается. Как и следовало ожидать, во время начального периода пуска потери на электродвигателе высоки, поэтому этот период не должен быть продолжительным, чтобы не допустить перегрева.

Очень важно, чтобы максимальная скорость вращения достигалась как можно точнее. Это связано с потребляемой мощностью: например, увеличение скорости вращения на 1% по сравнению со стандартным максимумом приводит к 3%-ному увеличению потребляемой мощности.

Потребляемая мощность пропорциональна диаметру рабочего колеса насоса в четвертой степени.

Уменьшение диаметра рабочего колеса насоса на 10% приводит к уменьшению потребляемой мощности на (1- (0.9 * 0.9 * 0.9 * 0.9)) * 100 = 34%, что равно 66% номинальной мощности. Эта зависимость определяется исключительно на практике, так как зависит от типа насоса, конструкции рабочего колеса и от того, насколько вы уменьшаете диаметр рабочего колеса.

Время пуска электрдвигателя

Если нам необходимо подобрать типоразмер электродвигателя для определённой нагрузки, например для центробежных насосов, основная наша задача состоит в том, чтобы обеспечить соответствующий вращающий момент и мощность в номинальной рабочей точке, потому что пусковой момент для центробежных насосов довольно низкий. Время пуска достаточно ограниченно, так как вращающий момент довольно высокий.

Нередко для сложных систем защиты и контроля электродвигателей требуется некоторое время для их пуска, чтобы они могли замерить пусковой ток электродвигателя. Время пуска электродвигателя и насоса рассчитывается с помощью следующей формулы:

tпуск = время, необходимое электродвигателю насоса, чтобы достичь частоты вращения при полной нагрузке

n = частота вращения электродвигателя при полной нагрузке

Iобщ = инерция, которая требует ускорения, т.е. инерция вала электродвигателя, ротора, вала насоса и рабочих колёс.

Момент инерции для насосов и электродвигателей можно найти в соответствующих технических данных.

Мизб = избыточный момент, ускоряющий вращение. Избыточный момент равен вращающему моменту электродвигателя минус вращающий момент насоса при различных частотах вращения.

Мизб можно рассчитать по следующим формулам:

Как видно из приведённых вычислений, выполненных для данного примера с электродвигателем мощностью 4 кВт насоса CR, время пуска составляет 0,11 секунды.

Число пусков электродвигателя в час

Современные сложные системы управления электродвигателями могут контролировать число пусков в час каждого конкретного насоса и электродвигателя. Необходимость контроля этого параметра состоит в том, что каждый раз, когда осуществляется пуск электродвигателя с последующим ускорением, отмечается высокое потребление пускового тока. Пусковой ток нагревает электродвигатель. Если электродвигатель не остывает, продолжительная нагрузка от пускового тока значительно нагревает обмотки статора электродвигателя, что приводит к выходу из строя электродвигателя или сокращению срока службы изоляции.

Обычно за количество пусков, которое может выполнить электродвигатель в час, отвечает поставщик электродвигателя. Например, Grundfos указывает максимальное число пусков в час в технических данных на насос, так как максимальное количество пусков зависит от момента инерции насоса.

Мощность и КПД (eta) электродвигателя

Существует прямая связь между мощностью, потребляемой электродвигателем от сети, мощностью на валу электродвигателя и гидравлической мощностью, развиваемой насосом.

При производстве насосов используются следующие обозначения этих трёх различных типов мощности.

P1 (кВт) Входная электрическая мощность насосов – это мощность, которую электродвигатель насоса получает от источника электрического питания. Мощность P! равна мощности P2, разделённой на КПД электродвигателя.

P2 (кВт) Мощность на валу электродвигателя – это мощность, которую электродвигатель передает на вал насоса.

Р3 (кВт) Входная мощность насоса = P2, при условии, что соединительная муфта между валами насоса и электродвигателя не рассеивает энергию.

Р4 (кВт) Гидравлическая мощность насоса.

Крутящий момент электродвигателя

В соответствии с данными паспорта можно определить вращающий момент на валу электродвигателя и максимальное усилие, которое развивается на шкиве. Крутящий момент электродвигателя определяется с помощью нескольких параметров: величины магнитного потока, углового сдвига ЭДС и тока в роторе. Причем каждая величина зависит от момента скольжения и частоты с проводимым напряжением.  

Крутящий момент вращения электродвигателя

• Непосредственно крутящий момент вращения электродвигателя можно определить по отношению электромагнитной мощности к угловой скорости ротора. Величина момента вращения прямо пропорциональна квадрату напряжения и при этом обратно пропорциональна квадрату частоты. 

• Начальным значением крутящего момента электродвигателя считается тот момент, когда электродвигатель остается неподвижным. Минимальное значение – от развития скорости неподвижного момента до номинальной. При проведении расчетов максимальное значение крутящего момента определяется при самой высокой скорости, развиваемой валом электродвигателя. 

• Для конкретных расчетов используются соответствующие формулы. Но при покупке электродвигателя расчеты производить нет необходимости, так как они уже произведены заводом-изготовителем и все параметры указаны в техническом паспорте к электродвигателю.

Определение направления вращения вала электродвигателя

Любой асинхронный электрический двигатель может вращаться по часовой стрелке и против нее. Данные параметры зависят от направления магнитного поля, создаваемого вокруг статора.

Если направление вращения вала электродвигателя не указано и опытное наблюдение невозможно, следует внимательно изучить маркировку на корпусе и схемы соединений, поставляемые производителем.  

Следует отметить, монтаж любого электродвигателя должны проводить специалисты с соответствующим опытом и знаниями. Только тогда производитель гарантирует длительную и безопасную работы электромотора.

Направление вращения электродвигателя вы сможете узнать во время проведения монтажа или при периодическом техническом обслуживании, которое рекомендуется проводить систематически.

Покупая электродвигатель, продавец-консультант компании «РДЭ» даст подробную информацию по поводу всех интересующих Вас вопросов и поможет подобрать тот электродвигатель, который будет полностью соответствовать всем заявленным требованиям.

 

Просмотров: 4517

Дата: Воскресенье, 15 Декабрь 2013

Что следует учитывать при выборе асинхронного электродвигателя

При выборе асинхронных электродвигателей переменного тока часто не учитываются требования к конструкции, которые связаны с их применением в составе того или иного оборудования. Также обычно имеет место подход, основанный на универсальности электродвигателя, и тогда выбор зависит только от его напряжения, мощности и скорости вращения ротора. Тем не менее есть еще целый ряд дополнительных аспектов для рассмотрения, таких как диапазон напряжения питания, сохранение номинальной мощности при изменении скорости вращения и область применения. Все это в итоге сводится к решению следующих вопросов: какова цель применения электродвигателя, как сделать все быстрее и эффективнее?

 

Базовые принципы выбора электродвигателя

Отправными точками для выбора асинхронного двигателя являются напряжение питания обмоток статора, создающего магнитное поле, а также номинальная мощность и скорость вращения ротора, которые соответствуют требованиям конкретного применения. Еще один, не менее важный момент — это необходимый вариант установки двигателя в приводе. Должен ли двигатель иметь крепление на основании, или он будет помещен на фланец на конце привода, или же должен предоставлять обе возможности? Кроме того, необходимо учитывать характеристики окружающей среды, в которой будет эксплуатироваться двигатель. При этом для выбора двигателя необходимо знать, потребуется ли ему работать под дождем и имеется ли вообще риск попадания на него воды, а также оценить уровень загрязнения и наличия пыли. Для эксплуатации в жестких условиях хорошо подходят электродвигатели закрытого типа с вентиляторным охлаждением (англ. totally enclosed fan cooled, TEFC) или электродвигатели закрытого типа без охлаждения (англ. totally enclosed non-vented, TENV). Если среда, в которой будет использоваться двигатель, не загрязнена и он будет эксплуатироваться без риска попадания на него воды, то в этом случае может быть достаточно применения каплезащищенного электродвигателя открытого исполнения (англ. open drip proof, ODP).

 

Выбор инвертора

Благодаря усилиям лоббистов местных энергетических компаний в сочетании с преимуществами, получаемыми при возможности регулирования скорости вращения ротора двигателей, все более распространенными становятся частотно-регулируемые приводы (ЧРП, англ. variable frequency drive, VFD). При их использовании особое внимание следует уделять генерации электромагнитных помех, которая характерна для таких приводов исходя из самой их природы. Для того чтобы электродвигатель мог использоваться с ЧРП, необходимо учитывать несколько технических особенностей, которым должен удовлетворять подходящий по остальным характеристикам электродвигатель. Среди них можно выделить две главные:

Максимально допустимое напряжение изоляции обмоточных проводов статора электродвигателя.

Электрическая прочность изоляции провода, из которого выполнена обмотка статора асинхронного электродвигателя, находится в пределах 1000–1600 В, но, как правило, в документации указывается значение прочности изоляции, равное 1200 В. Однако чем больше воздушный зазор между приводом и двигателем, тем, естественно, бо́льшим скачкам переходного напряжения, воздействующим на двигатель, он может противостоять. Электродвигатель, в котором для обмотки статора используется провод с электрической прочностью изоляции провода, равной 1600 В, может иметь ссылку на стандарт Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA, США) NEMA MG-1 2003, раздел 4, параграф 31, в котором говорится, что двигатель должен выдерживать без повреждений начальное напряжение коронного разряда (англ. corona inception voltage, CIV) уровнем до 1600 В.

Коэффициент сохранения постоянного крутящего момента (CT) двигателя, часто упоминается как «xx: 1 CT».

Этот показатель дает представление о диапазоне регулирования скорости. По нему можно узнать, насколько может быть снижена скорость вращения ротора двигателя, при которой он будет работать с сохранением того же крутящего момента (англ. CT — constant torque, постоянный крутящий момент), что и при номинальной скорости. Ниже этого значения крутящего момента производительность асинхронного электродвигателя снижается.

Например, возьмем электродвигатель мощностью 10 л. с. с начальной скоростью 1800 об/мин. При номинальной скорости (около 1800 об/мин), как указано, он имеет крутящий момент 29 фунтов на фут. Если в спецификации на электродвигатель написано, что коэффициент сохранения номинальной мощности составляет 10:1 CT, это означает, что такой электродвигатель может обеспечить номинальный крутящий момент до скорости 180 об/мин. Если же указано, что электродвигатель имеет коэффициент сохранения номинальной мощности 1000:1 CT, то имеется в виду, что крутящий момент сможет сохранять номинальное значение до скорости 1,8 об/мин.

При этом необходимо учитывать еще один нюанс, который связан с охлаждением электродвигателя. Нужно обязательно уточнить у поставщика, будет ли электродвигатель перегреваться при длительной работе на малых оборотах. Дело в том, что если двигатель охлаждается за счет крыльчатки, закрепленной на его валу, то на малых скоростях вы столкнетесь с низкой скоростью охлаждающего двигатель потока воздуха. Если асинхронный электродвигатель работает на низкой скорости и в течение длительного времени используется с большим крутящим моментом, то он будет выделять много тепла — при таких условиях, возможно, придется остановить свой выбор на двигателе с иным методом охлаждения.

Например, для организации принудительного охлаждения можно применить воздуходувное устройство, имеющее собственный, отдельно управляемый двигатель. Производительность такого устройства не связана с системой управления электропривода. В этом случае воздушный поток, который обдувает мощный электродвигатель, будет постоянным и достаточным для его охлаждения при низкой или даже при нулевой скорости.

 

Связь мощности и крутящего момента

При выборе асинхронного электродвигателя еще одним важным аспектом является номинальная, или основная, скорость двигателя. Обычно используются двухполюсные (3600 об/мин) и четырехполюсные (1800 об/мин) электродвигатели. Однако имеются и коммерчески доступные 6-, 8- и 12-полюсные асинхронные электродвигатели со скоростью вращения ротора 1200, 900
и 600 об/мин соответственно. Номинальная скорость асинхронного электродвигателя напрямую связана с числом полюсов, которые такой двигатель конструктивно содержит (табл.), и определяется по следующей формуле:

Об/мин = (120 × частота) / N (число полюсов)

В качестве примечания необходимо отметить, что, хотя прямой связи здесь нет, но, как правило, с увеличением количества полюсов возрастают и размеры, а также стоимость электропривода.

Кроме того, пользователям электроприводов, в зависимости от области применения данных устройств, может понадобиться обеспечить необходимый крутящий момент путем изменения скорости. В целом по мере увеличения скорости двигателя крутящий момент уменьшается, что также относится к редукторам и цепным приводам. Это соотношение объясняется следующим уравнением:

мощность (л. с.) = (крутящий момент × × номинальная скорость) / 5252

Крутящий момент, в соответствии с заданной целью, может быть достигнут путем выбора электродвигателя с необходимой мощностью и номинальной скоростью и реализован через любую цепную, ременную передачу или редуктор. Такой подход снижает стоимость привода, его габаритные размеры и время, уходящее на замену его подвижных заменяемых частей в ходе выполнения ремонта или технического обслуживания.

Таблица. Связь между числом полюсов, скоростью (об/мин) и крутящим моментом асинхронного электродвигателя

Число полюсов, N	Скорость, об/мин	Крутящий момент, л. с. / фут-фунт
2	3600	1,46
4	1800	2,92
6	1200	4,38
8	900	5,84
10	720	7,29
12	600	8,75

Примечание. Как правило, увеличение числа полюсов приводит к увеличению габаритов, а следовательно, и к повышению стоимости привода на основе асинхронного электродвигателя

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Крутящий момент и зависимость крутящего момента

Как рассчитать крутящий момент, зная обороты и мощность двигателя?

Крутящий момент напрямую зависит от мощности и числа оборотов двигателя в минуту. Имеется общепринятая формула расчета крутящего момента, выражаемого в Ньютон-метрах ( русское обозначение Н·м, международное N·m ) 

 

M = P х 9550 / N

 

Где P – это мощность двигателя в киловаттах (кВт)

N – обороты вала в минуту

 

 

Как рассчитать мощность двигателя, зная крутящий момент и обороты?

Для такого расчета существует формула:

 

P = M х N / 9550

 

Где M – это крутящий момент двигателя

N – это обороты двигателя

 

Для скорости и простоты расчета воспользуйтесь удобным калькулятором крутящего момента. Впишите в ячейки калькулятора имеющиеся значения и калькулятор автоматически проставит результаты расчета.

 

Калькулятор крутящего момента

Понятие момента в теории асинхронных двигателей

Понятие момента в теории асинхронных двигателей

В этом разделе мы разместили подборку статей посвященных такому важному в теории асинхронного привода понятию как момент. Здесь читатели найдут материалы раскрывающие значения отдельных терминов так или иначе связанных с понятием момента. Дополнительно мы организовали подборку статей с формулами по которым можно рассчитать конкретные значения моментов или построить их зависимости. Для большей наглядности сдесь же можно найти примеры иллюстирующие использование формул для рассчета того или иного показателя.

Формула для вычисления номинального момента асинхронного двигателя Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента 26.10.2012 21:59 Как мы выясняли ранее под номинальным моментом понимают такой момент на валу электродвигателя, величина которого постоянна при постоянной номинальной частоте вращения вала. Подробнее…   Пример расчета пускового момента двигателя Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента 25. 10.2012 19:16 Ранее мы рассмотрели подробно что представляет собой пусковой момент асинхронного электрического двигателя и по каким формулам можно посчитать значение пускового момента (новая статья). В этой статье мы приведем пример расчета значение пускового момента для линейки асинхронных электродвигателей. Для расчета мы будем использовать данные которые можно получить из паспорта двигателя: номинальный момент и кратность пускового момента по отношению к номинальному. Расчет будет выполнен по формуле: Мпуск = Мн*Кпуск где Мпуск – пусковой момент, Мн – номинальный момент, Кпуск – кратность пускового момента. Исходные данные и результаты расчета сведены в виде таблицы. В первом столбце таблицы указаны маркировки двигателей, для которых был выполнен расчет. Второй столбец содержит данные о величине номинального момента. Третий столбец содержит данные о кратности пускового момента. В четвертом столбце приведены результаты расчета пускового момента. Таблица Результаты расчета пускового момента асинхронных двигателей с использованием паспортных данных   Подробнее…   Формулы для расчета пускового момента Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента 25.10.2012 19:13 Прежде чем изложить и проанализировать формулы для вычисления пускового момента вспомним что это такое. Под пусковым моментом понимают момент на валу двигателя при определенных условиях. Ключевыми условиями являются равенство нулю скорости вращения ротора, установившееся значение тока и номинальное напряжение на обмотках двигателя. Подробнее…   Обзор формул для определения критического момента Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента 24. 10.2012 21:40 Для начала вспомнить что в теории электродвигателей понимают под критическим моментом. Момент критический – это максимально возможный момент на валу электродвигателя при достижении которого электродвигатель останавливается. Подробнее про критический момент асинхронного двигателя. Для определения численного значения критического момента можно использовать формулу: Мкр = Мн*П Подробнее…   Как увеличить пусковой момент двигателя с фазным ротором Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента 17.10.2012 23:14 В некоторых механизмах на начальном этапе запуска привода необходимо обеспечить максимальный пусковой момент. Для решения этой задачи хорошо подходит асинхронный двигатель с фазным ротором. Кратко опишем, что он собой представляет. Асинхронный электродвигатель с фазным ротором имеет ротор, в пазы которого уложена обмотка. Тип соединения обмотки ротора “звезда”. Концы фаз обмотки ротора подключают к специальным контактным кольцам. Кольца вращаются вместе с валом двигателя. В цель обмоток ротора может быть включен реостат для пуска и регулирования. Подключение реостата выполняется с помощью щеточного контакта скользящего по кольцам. Данный реостат является добавочным активным сопротивлением. Это сопротивление одинаково для каждой из фаз обмотки. Благодаря возможности включения реостата в обмотку ротора в данных двигателях имеется возможность обеспечивать максимальное значение пускового момента уже на этапе запуска двигателя. При этом удается снизить пусковые токи. Эти двигатели используют для приводов механизмов с высокими требованиями к уровню пускового момента (например, пуск под нагрузкой). Дополнительная информация о пусковом моменте асинхронного двигателя   Подходы к измерению крутящего момента Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента 16.10.2012 01:29 В ряде задач связанных с применением частотно-регулируемого электропривода возникает задача по измерению крутящего момента на валу электродвигателя. В настоящее время для этой задачи используют специализированные вращающиеся датчики крутящего момента. Вал, нагруженный аксиальным крутящим моментом, скручивается на угол. Величина угла пропорциональная величине крутящего момента. Для измерения величины угла используют углоизмерительные системы. В 1945 году были впервые предложены вращающие датчики крутящего момента, реализующие на практике такой метод измерения. В них была использована индуктивная измерительная система. Подробнее…   Общие сведения о крутящем моменте Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента 16.10.2012 01:23 Важным понятием в области физики твердого тела является понятие крутящего момента. Особое значение имеет это понятия в области электропривода. В этой статье мы разберем базовые понятия, связанные с крутящим моментом. Для начала заметим, что крутящий момент часто называют так же моментом силы, вращательным моментов, вертящим моментом и вращающим моментом. Все эти термины являются синонимами. Хотя в некоторых практических приложениях их следует различать. Например, в технических задачах под “вращающим моментом” понимают внешнее усилие, прикладываемое к объекту, а под “крутящим моментом” понимают внутренние усилия, которые возникают в объекте под действием приложенных нагрузок. В нашей статье мы будем использовать термин крутящий момент. Подробнее…   В чем разница между моментом нагрузки и моментом сопротивления? Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента Момент нагрузки – момент, создаваемый вращающейся механической системой присоединенной к валу асинхронного двигателя. В качестве синонимов в литературе встречается термин момент сопротивления. Момент нагрузки зависит от геометрических и физических параметров тел входящих в кинематическую цепь, присоединенную к валу двигателя. Как правило, при расчете момент сопротивления принято приводить к валу двигателя. Подробнее…   Какой момент называют тормозным моментом асинхронника Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента Тормозной момент – момент, развиваемый асинхронной машиной, в режиме торможения. В литературе встречается термин синоним: тормозящий момент. В рамках теории асинхронных электродвигателей рассматривают 3 режима торможения: генераторное, динамическое и торможение противовключением. Подробнее…   Понятие критического момента в теории асинхронных электродвигателей Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента Критический момент асинхронного двигателя – наибольшее значение момента развиваемое электродвигателем. Этого значения момент достигает при критическом скольжении. Если момент нагрузки на валу двигателя будет больше критического момента, то двигатель остановится. Подробнее…   Термин номинальный момент в теории асинхронных электрических машин Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента Номинальный момент асинхронного двигателя – момент, возникающий на валу двигателя при номинальной мощности и номинальных оборотах. Под номинальными данными понимают данные, которые определяются при работе двигателя в режиме, для которого он был спроектирован и изготовлен. Подробнее…   Что понимают под пусковым моментом асинхронного двигателя? Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента Пусковой момент на валу асинхронника – вращающий момент, который развивает на валу электрический асинхронный двигателя при следующих условиях: скорость вращения равна нулю (ротор неподвижен), ток имеет установившееся значение, к обмоткам электродвигателя подведено номинальное по частоте и напряжению питание, соединение обмоток соответствует номинальному режиму работы электродвигателя. Подробнее. ..   Необходимость определения понятия электромагнитный момент асинхронного двигателя. Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента Электромагнитный момент – момент, возникающий на валу электродвигателя при протекании по его обмоткам электрического тока. В литературе встречаются синонимы этого термина: вращающий момент двигателя или крутящий момент электродвигателя. Так же часто попадаются вариации с более развернутой формулировкой: электромагнитный вращающий момент или электромагнитный крутящий момент. Это один из ключевых параметров теории, определяющий способность асинхронного двигателя вращать подсоединенную к его валу нагрузку в требуемых статических и динамических режимах. По этой причине при принятии решения об использовании двигателя для решения конкретной задачи важно принимать во внимание характер повидения электромагнитного момента. В самом общем случае электромагнитный момент на валу двигателя определяют по формуле: Мэм = (?Еф х Iф)/?2 Подробнее…   Какие моменты бывают у асинхронного электродвигателя? Асинхронные двигатели – теория – Понятие момента В рамках современной теории асинхронных электрических машин применяют ряд терминов связанных с понятием момента. Часть этих терминов относится к моменту создаваемому на валу (на роторе) электродвигателя. Другая группа терминов определяет моменты создаваемые механической нагрузкой подключенной к валу электрического двигателя. Эти термины определяют как сам момент развиваемый двигателем, так и различный состояния момента на выходном валу двигателя. Под состоянием подразумевается значение момента в кретических точках. Например номинальный момент или пусковой момент. Подробнее…

Электродвигатели

– крутящий момент в зависимости от мощности и об / мин

Движущая сила электродвигателя составляет крутящего момента – не лошадиных сил.

Крутящий момент – это крутящая сила, которая заставляет двигатель вращаться, и крутящий момент активен от 0% до 100% рабочей скорости.

Мощность, производимая двигателем, зависит от скорости двигателя и составляет

• ноль при 0% скорости и
• обычно на максимальной скорости при рабочей скорости

Примечание ! – полный крутящий момент с нулевой скорости является большим преимуществом для электромобилей.

Для полного стола – поворот экрана!

900 1,5 126 9017 3 41 900 900 900 9017 314244 900 9 0173210 675 9003

Мощность		Скорость двигателя (об / мин)
		3450			2000			1750			1000			500
		Крутящий момент
л. с.	кВт	(фунт f дюйм)	(фунт f фут)	(Нм)	(фунт f дюйм)	(фунт) f фут)	(Нм)	(фунт f дюйм)	(фунт f фут)	(Нм)	(фунт на дюйма)	(фунт на фут)	(Нм)	(фунт на дюйм)	(фунт на фут)	(Нм)
1	0.75	18	1,5	2,1	32	2,6	3,6	36	3,0	4,1	63	5,3	7,1	126173	1,1	27	2,3	3,1	47	3,9	5,3	54	4,5	6,1	95	7. 9	10,7	189	15,8	21,4
2	1,5	37	3,0	4,1	63	5,3	7,1	10,5	14,2	252	21,0	28,5
3	2,2	55	4,6	6,2	95	7.9	10,7	108	9,0	12	189	15,8	21,4	378	31,5	42,7
5						158	13,1	18	180	15	20	315	26,3	36	630	52,5	71
7.5	5,6	137	11	15	236	20	27	270	23	31	473	39				39			9017
10	7,5	183	15	21	315	26	36	360	30	41	630															142
15	11	274	23	31	473	39	53	540	45	61			158	214
20	15	365	30	630	53	71	720	60	81	1260	105	142	2521	210	285	38	52	788	66	89	900	75	102	1576	131	178	3151	263	263	263	263	548	46	62	945	79	107	1080	90	122	1891	158	214			30	731	61	83	1260	105	1441	120	163	2521	210	285	5042	420	570
50	37						131	178	1801	150	204	3151	263	356	6302	525	712
712
	1891	158	214	2161	180	244	3781	315	427	7563	630		4			145	2206	184	249	2521	285	4412	368	499	8823	735	997
80	60	1461	165173		1461	165174	165174	2881	240	326	5042	420	570	10084	840	1140
90	67	1644	1644	321	3241	270	366	5672	473	641	11344	945	1282
100			75173	263	356	3601	300	407	6302	525	712	12605	1050	1425
125	93	2283	190	258	190	258	258	258	258	509	7878	657	891	15756	1313	1781
150	112	2740	3103	310		450	611	9454	788	1069	18907	1576	2137
175	131	31973	131	31973		6302	525	712	1 1029	919	1247	22058	1838	2494
200	149	3654	304	413	7203 720174	814	12605	1050	1425	25210	2101	2850
225	168	4110	343																	916	14180	1182	1603	28361	2363	3206
250	187	4567											750	1018	15756 90 174	1313	1781	31512	2626	3562
275	205	5024	419	568	86625	17332	1444	1959	34663	2889	3918
300	224	5480	457	62017	1221	18907	1576	2137	37814	3151	4275
350	261	6394	12173	12173	12173	1050	1425	22058	1838	2494	44117	3676	4987
400	298	7307	609	826	14173		25210	2101	2850	50419	4202	5699
450	336	8221	685						1832	28361	2363	3206	56722	4727	6412
550	410	10047	837 174	837 174		1651	2239	34663	2889	3918	69326	5777	7837
600	448	10961	913	1239					2443	37814	3151	4275	75629	6302	8549

Мощность двигателя, скорость и крутящий момент Уравнения

Imperial

_{дюйм-фунт} = P _{л. с.} 63025 / n (1)

где

T _{дюйм-фунт} = крутящий момент (фунт _f )

P _{л.с. двигатель (л.с.)}

n = число оборотов в минуту (об / мин)

Альтернативно

T _{фут-фунт} = P _л.с. 5252 / n (1b)

где

T _{фут-фунт} = крутящий момент 3 фунт _{= крутящий момент 74 фунт}

Крутящий момент в единицах СИ можно рассчитать как

T _Нм = P _W 9.549 / n (2)

где

T _Нм = крутящий момент (Нм)

P _W = мощность (Вт)

n = обороты в минуту (об / мин)

Электродвигатель – зависимость крутящего момента от мощности и скорости

мощность (кВт)

скорость (об / мин)

Электродвигатель – мощность от крутящего момента и скорости

крутящий момент (Нм)

скорость (об / мин)

Электродвигатель – Зависимость скоростиМощность и крутящий момент

мощность (кВт)

крутящий момент (Нм)

Пример – крутящий момент электродвигателя

крутящий момент, передаваемый электродвигателем мощностью 0,75 кВт (750 Вт) при скорости 2000 об / мин можно рассчитать как

T = ( 750 Вт ) 9,549 / (2000 об / мин)

= 3,6 (Нм) Пример

от электродвигателя

Крутящий момент, передаваемый электродвигателем мощностью 100 л. с. при скорости 1000 об / мин можно рассчитать как

T = (100 л.с.) 63025 / (1000 об / мин)

= 6303 (фунт _f дюйм)

Для преобразования в фунт-сила-фут – разделите крутящий момент на 12 .

Крутящий момент в электрических асинхронных двигателях

Крутящий момент – это сила поворота по радиусу – с единицей измерения Нм, в системе СИ и единицами фунт-футов в британской системе мер.

Крутящий момент, развиваемый асинхронным асинхронным двигателем, изменяется, когда двигатель ускоряется от нуля до максимальной рабочей скорости.

Заблокированный ротор или пусковой момент

Момент заторможенного ротора или Пусковой момент – это крутящий момент, развиваемый электродвигателем при запуске с нулевой скоростью.

Высокий пусковой момент более важен для приложений или машин, которые трудно запускать – например, поршневых поршневых насосов, кранов и т. Д. Более низкий пусковой момент может быть принят для центробежных вентиляторов или насосов, где пусковая нагрузка мала или близка к нулю.

Момент срабатывания

Момент срабатывания – это минимальный крутящий момент, развиваемый электродвигателем при его работе от нуля до скорости полной нагрузки (до того, как он достигнет точки крутящего момента срыва).

Когда двигатель запускается и начинает ускоряться, крутящий момент в целом будет уменьшаться, пока не достигнет нижней точки на определенной скорости – тяговый момент – перед тем, как крутящий момент возрастет, пока не достигнет максимального крутящего момента на более высокой скорости – пробивной момент – точка.

Момент затяжки может быть критическим для приложений, которым требуется мощность, чтобы преодолеть некоторые временные препятствия для достижения рабочих условий.

Момент выхода из строя

Момент разрушения – это самый высокий крутящий момент, доступный перед уменьшением крутящего момента, когда машина продолжает ускоряться до рабочих условий.

Крутящий момент при полной нагрузке (номинальный) или тормозной момент

Крутящий момент при полной нагрузке – это крутящий момент, необходимый для выработки номинальной мощности электродвигателя при скорости полной нагрузки.

В британских единицах измерения крутящий момент при полной нагрузке может быть выражен как

T = 5252 P _л.с. / n _r (1)

, где

T = полная нагрузка крутящий момент (фунт-фут)

P _л.с. = номинальная мощность

n _r = номинальная частота вращения (об / мин, об / мин)

В метрических единицах номинальный крутящий момент может быть выраженным как

T = 9550 P _кВт / n _r (2)

где

T = номинальный крутящий момент (Нм)

P _кВт = номинальная мощность ( кВт)

n _r = номинальная частота вращения (об / мин)

Пример – электродвигатель и тормозной момент

Крутящий момент 912 98 60 л. с. Двигатель с частотой вращения 1725 об / мин можно рассчитать как:

T _fl = 5252 (60 л.с.) / (1725 об / мин)

= 182.7 фунт-футов

NEMA Design

NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования) классифицировала электродвигатели по четырем различным конструкциям, в которых крутящий момент и инерция пусковой нагрузки являются важными критериями.

Ускоряющий момент

Ускоряющий момент = доступный крутящий момент двигателя – момент нагрузки

Устройства плавного пуска с пониженным напряжением

Устройства плавного пуска с пониженным напряжением используются для ограничения пускового тока, уменьшая крутящий момент заторможенного ротора или пусковой крутящий момент, и широко используются в приложениях, где трудно запускать или с ним нужно обращаться осторожно – например, поршневые насосы, краны, лифты и т. д.

Что такое моментные двигатели и почему они так хорошо работают?

Сегодня технология прямого привода признана ведущим решением для требований высокой производительности, повышенной точности и повышенной динамики современного оборудования. Они жесткие, более компактные, обеспечивают высокие динамические характеристики, снижают стоимость владения, упрощают конструкцию машины и сокращают износ и техническое обслуживание.

Что такое моментный двигатель?

Моментные двигатели – это особый класс бесщеточных синхронных двигателей с постоянными магнитами.Поскольку полезная нагрузка напрямую связана с ротором без использования элементов трансмиссии, моментные двигатели классифицируются как прямые приводы.

В зависимости от вашей точки зрения, моментный двигатель представляет собой свернутый линейный двигатель или классический сервопривод с большим количеством полюсов. Большое количество полюсов позволяет обычным моментным двигателям достигать высокого крутящего момента при умеренных скоростях. Другой привлекательной особенностью является их компактная конструкция, которая включает узкий ламинированный пакет и большой полый вал или отверстие.

Как и линейные двигатели, моментные двигатели относятся к типу «безрамных» двигателей. Это означает, что двигатель не имеет корпуса, подшипников или устройства обратной связи. Эти компоненты могут быть выбраны производителем оборудования и оптимизированы в соответствии с требуемой производительностью или приобретены как часть сборки.

Моментные двигатели создают высокий крутящий момент на средних скоростях и даже в неподвижном состоянии. В отличие от традиционных приводов, определение размеров и выбор моментного двигателя основывается исключительно на крутящем моменте, а не на мощности.По сути, пиковый крутящий момент определяет максимальный крутящий момент, который двигатель физически создает, а непрерывный крутящий момент определяет величину крутящего момента, который двигатель может непрерывно выдавать. Рабочий цикл приложения будет определять зависимость от пикового или постоянного крутящего момента.

Зачем нужны моментные двигатели?

Моментные двигатели могут многое предложить инженерам. Они развернуты как часть нескольких критически важных высококлассных приложений, от исследования космоса до высокопроизводительных станков.Вот несколько причин, по которым они так популярны.

1. Сниженная стоимость владения

Прямое соединение полезной нагрузки с ротором устраняет необходимость в механических элементах трансмиссии, таких как редукторы, зубчатые ремни, редукторы скорости и червячные передачи. И, в отличие от щеточных роторных двигателей, между ротором и статором нет контакта; поэтому отсутствует механический износ, что обеспечивает отличную надежность и длительный срок службы. Меньшее количество механических деталей также сводит к минимуму техническое обслуживание и снижает стоимость системы.Технология прямого привода, присущая системе моментного двигателя, обеспечивает эффективную и эффективную безредукторную сборку.

2. Простая интеграция

Использование магнитов и ограниченный воздушный зазор приводит к получению большого полого вала или отверстия для легкой интеграции кабелей, охлаждающих трубок или другого оборудования, связанного с применением. Кольцевая конфигурация моментного двигателя сводит к минимуму объем, необходимый для монтажа. Это дает конструктору машины большую гибкость при выборе двигателя для работы с подшипниками, устройствами обратной связи и полезной нагрузкой.

3. Динамические характеристики

Динамические характеристики значительно улучшены за счет очень высокой полосы пропускания контура управления. Прямая связь нагрузки и обратной связи по положению с двигателем имеет то преимущество, что устраняет все явления, ограничивающие динамические характеристики машин без прямого привода. Устранение длительного дрейфа, эластичности и люфта является огромным преимуществом для производительности и срока службы машины. Применения моментных двигателей предъявляет широкий диапазон требований к динамическим характеристикам.В зависимости от специфики рабочего цикла системы пиковый крутящий момент, постоянный крутящий момент или и то, и другое будут определять выбор двигателя.

4. Широкий диапазон крутящего момента-скорости

Моментные двигатели с прямым приводом обеспечивают высокий крутящий момент в широком диапазоне скоростей, от состояния покоя или низкой скорости до высоких угловых скоростей. Хотя моментные двигатели могут достигать высоких скоростей (до 5450 об / мин), существует компромисс в крутящем моменте, поскольку двигатель становится ограниченным из-за увеличения потерь, зависящих от скорости. Характеристики крутящего момента двигателя во всем диапазоне скоростей показаны на его кривой крутящий момент / скорость.

Семейство брендов HEIDENHAIN уже давно занимается разработкой технологии прямого привода. Благодаря многочисленным инновациям и запатентованным конструкциям мы продолжаем обеспечивать непревзойденную эффективность крутящего момента для наиболее оптимальной производительности.

Поделиться:

Основы определения размеров двигателя Часть 1: Момент нагрузки

Для правильного выбора двигателя необходимо выполнение трех критериев: крутящий момент, инерция нагрузки и скорость. В первой части этой серии статей об основах определения размеров двигателя я объясню, что такое крутящий момент нагрузки, как его рассчитать для конкретных примеров применения и как он соответствует требованиям к крутящему моменту для данного приложения.

Крутящий момент определяется как сила вращения на расстоянии от оси вращения. Он измеряется в таких единицах, как фунт-дюйм (фунт-дюйм) в британской системе мер или Нм (ньютон-метр) в метрической системе. Крутящий момент не менее важен, если не более важен, чем мощность двигателя. Лошадиная сила – это скорость, с которой работа может быть выполнена, и рассчитывается как крутящий момент, умноженный на скорость. Другими словами, крутящий момент – это способность выполнять работу, а мощность – это скорость, с которой работа может быть выполнена.

Крутящий момент состоит из двух основных компонентов: момента нагрузки и момента ускорения. Момент нагрузки – это величина крутящего момента, постоянно требуемая для приложения, включающая в себя фрикционную и гравитационную нагрузку. Момент ускорения – это крутящий момент, необходимый только для максимального ускорения и замедления нагрузки. Чем быстрее груз должен разогнаться, тем выше момент ускорения. Иногда момент нагрузки выше; иногда момент ускорения мог быть выше. Важно рассчитать и то, и другое; особенно для профилей быстрого движения.

На изображении выше мы показываем несколько стрелок, которые показывают направление сил, взаимодействующих в этом приложении.Как вы думаете, что такое момент нагрузки? Ответ – оба.

Момент нагрузки – это сумма нагрузок трения и гравитации. Сила тяжести определяется весом или массой x ускорением свободного падения ( г ). Сила трения, действующая в направлении, противоположном направлению движения конвейера, рассчитывается путем умножения массы груза на коэффициент трения двух поверхностей: м x µ .

Расчет момента нагрузки различается для разных приложений.Давайте рассмотрим несколько распространенных примеров, чтобы увидеть, как рассчитывается момент нагрузки.

Для приложения с приводом шкива расчет момента нагрузки довольно прост. Нам нужно создать силу на некотором расстоянии от вала двигателя (определение крутящего момента). Это можно рассчитать, умножив силу ( F ) на радиус вращения ( r ). Чтобы переместить нагрузку (синий прямоугольник), двигатель должен создавать крутящий момент, превышающий это значение.

Для расчета момента нагрузки умножьте силу ( F ) на расстояние от оси вращения, которое является радиусом шкива ( r ) . Если масса груза (синий прямоугольник) составляет 20 Ньютонов, а радиус шкива составляет 5 см, то требуемый крутящий момент для приложения составляет 20 Н x 0,05 м = 1 Нм. Обычно используется коэффициент безопасности, чтобы двигатель генерировал больший крутящий момент, чем требуется, чтобы учесть любые неточности в переменных, используемых для расчета.

Вот формула для расчета момента нагрузки для шкивного привода со всеми переменными:

Приведенная выше формула подходит для приложений с нагрузкой трения или без нее. Если вы удалите трение из системы (коэффициент трения скользящей поверхности µ = 0; внешняя сила FA = 0; передаточное число i = 1), вы, по сути, получите ту же основную формулу силы ( F ) x радиус ( r ).

Теперь давайте попробуем применить эту концепцию в другом приложении, которое имеет дело с трением.

В конвейере, где груз поддерживается поверхностью, трение постоянно и пропорционально массе груза. Степень скольжения на контактной поверхности или коэффициент трения ( µ) , необходима для определения силы трения ( F ).

Следующая формула используется для расчета момента нагрузки для ременных передач (конвейеров), а также реечных и шестеренчатых передач.

Для этого типа применения нам нужно сначала рассчитать силу ( F ), прежде чем мы сможем рассчитать момент нагрузки ( TL ). Это требует от нас определения переменных внешней силы ( FA ), массы ( м ) и угла наклона ( Θ ). Как только у нас будет значение F , мы можем подставить его в формулу момента нагрузки ( TL ).

Пример: поворотный индексный стол

При расчете крутящего момента

для поворотных столов используются те же формулы, что и для ременной передачи, но для определения необходимых переменных требуется несколько иной мыслительный процесс.В этом случае трение возникает в точках контакта шариковых роликов (опорных подшипников) и стола, поэтому радиус ( r ) будет расстоянием от центра вала двигателя до точки контакта между столом и его опорой. подшипники. Масса (м) будет массой стола плюс груз (ы). Коэффициент трения ( µ) обычно указывается в технических характеристиках подшипников.

СОВЕТ: Советы по выбору двигателя

1. Будьте осторожны, не смешивайте и не сопоставляйте британские и метрические единицы в одной формуле. 2. Если вам нужно преобразовать единицы, убедитесь, что они преобразованы правильно; особенно десятичная точка. 3. Используйте соответствующий коэффициент (-и) безопасности. Вы бы предпочли увеличить размер двигателя, чем уменьшить его. 4. Полезно иметь еще один свежий взгляд, чтобы перепроверить свои расчеты. Сделайте жизнь проще. Используйте или.

Однако момент нагрузки – это лишь одна из двух составляющих полного крутящего момента, необходимого для данного приложения.Для правильного выбора двигателя нам все еще необходимо рассчитать ускоряющий момент, инерцию нагрузки и скорость.

Следите за новостями, чтобы увидеть больше сообщений об основах определения размеров двигателя, когда я буду повторять каждый расчет.

Далее:

Моментные двигатели делают свое дело

Моментные двигатели представляют собой комплектные бескаркасные двигатели, состоящие из ротора с постоянными магнитами и пластинчатого статора. Мост поддерживает выравнивание ротора и статора во время сборки моментного двигателя. Моментные двигатели бывают разных размеров, с диаметром от менее 100 мм до более 2 метров. Эти двигатели ETEL, модели TmA 0450, 0291 и 0175, имеют номера моделей, соответствующие их диаметрам. Диаметр двигателя аналогичен размерам корпуса обычных бесщеточных серводвигателей постоянного тока.Для каждого диаметра существует несколько осевых длин, поэтому у инженеров есть диапазон размеров для удовлетворения требований к крутящему моменту для конкретных применений. Моментный двигатель является частью этого поворотного стола Моментные двигатели существуют по крайней мере с 1970 года, и, как и большинство серводвигателей той эпохи, они использовали двигатели со щетками. Однако поскольку серводвигатели приняли бесщеточную технологию, их примеру последовали и моментные двигатели, и теперь бесщеточные моментные двигатели доминируют на рынке. У них есть ряд преимуществ перед другими моторами. Например, у них: Небольшие электрические постоянные времени и, как следствие, высокие динамические характеристики. Большие механические воздушные зазоры (от 0,5 до 1,5 мм), упрощающие установку и выравнивание. И они используют постоянные магниты для высокой эффективности. Но наиболее очевидной особенностью моментных двигателей является то, что они имеют относительно большое отношение диаметра к длине и короткие осевые размеры.Кроме того, моментные двигатели могут иметь большой внешний и внутренний диаметр, в результате чего двигатель представляет собой чуть больше тонкого кольца. Таким образом, масса может быть довольно низкой в ​​зависимости от диаметра. Большой диаметр помогает двигателю развивать высокий крутящий момент. Это дает двигателю большое плечо рычага для создания высокого уровня крутящего момента. Большой диаметр также обеспечивает достаточно места по окружности для мощных редкоземельных магнитов. В качестве крайнего примера, моментный двигатель для привода телескопа имеет диаметр 2.5 м и длиной всего 50 мм, при этом он по-прежнему обеспечивает постоянный крутящий момент более 10 000 Н · м. Моментные двигатели также являются «бескаркасными» двигателями. Это означает, что у них нет корпусов, подшипников или устройств обратной связи. В этом смысле двигатель представляет собой комплект, который должен быть частью конструкции машины. Моментные двигатели могут поставляться с многоразовым сборочным приспособлением, называемым «мостом», который устанавливается на заводе для обеспечения совмещения ротора и статора при сборке. Мост также сохраняет магнитное поле внутри двигателя, тем самым устраняя необходимость в специальных участках для сборки из цветных металлов и предотвращая повреждение ротора металлическими отходами и ослабленными винтами. Моментные двигатели выполнены в виде прямых приводов. Они устраняют необходимость в коробках передач, червячных передачах и других элементах механической трансмиссии и напрямую связывают полезную нагрузку с приводом. Это делает возможным приводы с высокими динамическими характеристиками и без гистерезиса. Угловая жесткость также может быть чрезвычайно высокой, порядка 100 Нм / угл.сек для двигателей с пиковым крутящим моментом 2500 Нм. Большой внутренний диаметр моментного двигателя может быть плюсом для станков.По сути, это большой полый вал, дающий разработчикам больше возможностей при установке двигателя. В большинстве случаев двигатели могут быть оптимально расположены относительно опорных подшипников, устройств обратной связи и полезной нагрузки. Это означает, что добавление двигателя не увеличивает движущуюся массу или инерцию. Моментные двигатели доступны в широком диапазоне размеров, с диаметром от менее 100 мм до более 2 м. Но 1,2 м обычно самый большой для станков.Диаметр двигателя аналогичен размеру корпуса обычных бесщеточных серводвигателей постоянного тока. Для заданного диаметра доступны несколько осевых длин. Это позволяет разработчикам выбирать из широкого диапазона размеров двигателя, чтобы удовлетворить требованиям по крутящему моменту. Моментные двигатели имеют относительно большое количество пар магнитных полюсов. Следовательно, на роторе много постоянных магнитов. Это означает, что моментные двигатели могут быть выполнены в виде тонких колец. Это также означает, что они могут иметь плавное регулирование скорости с низкой пульсацией.Однако потери на вихревые токи в бесщеточных двигателях увеличиваются с увеличением количества пар полюсов, что ограничивает максимальное практическое количество пар полюсов. В результате, моментные двигатели предназначены в первую очередь для низкоскоростных приложений, обычно ниже 1000 об / мин, что более чем достаточно для многих приложений. Моментные двигатели создают высокий крутящий момент при остановке и могут иметь высокую динамическую жесткость. Однако сам по себе двигатель не определяет динамическую жесткость или точность. Чтобы использовать все преимущества двигателей с прямым приводом, машина должна иметь необходимые стандарты точности и жесткости и использовать высокопроизводительную систему управления. Обратная связь и тепло Высокоточная обратная связь с высоким разрешением необходима для оптимальной работы прямых приводов. Поскольку нагрузки напрямую связаны с приводами, возможна более высокая точность. Но разрешение позиционирования также находится в прямой зависимости от разрешения обратной связи, поэтому для этого требуется оптический энкодер с большим количеством строк (обычно 9000 / об или более) и коэффициентом интерполяции с высоким разрешением. Разрешение системы обычно должно быть ниже 1 угловой секунды. Где не работают моментные двигатели Моментные двигатели являются прямыми приводами и не нуждаются в устройствах передачи энергии, таких как редукторы и редукторы. В некоторых случаях вместо моментных двигателей используются гидравлические двигатели. Во всех непрямых приводах используется больше деталей, они подвержены большему износу и требуют периодической смазки и технического обслуживания. Тем не менее, моментные двигатели никогда не заменят все альтернативные и традиционные подходы. И есть общие рекомендации по отказу от моментных приводов: Скорость более 1000 об / мин, особенно в сочетании с требованиями к высокому крутящему моменту. Приложению не нужна высокая производительность, такая как точная скорость и точное позиционирование. Заявка требует малозатратного метода производства вращение. Воздушный зазор двигателя не может быть защищен от загрязнений. В приложении отсутствует сервоконтроль. Важное различие между системами с прямым приводом и системами, приводимыми в действие обычными серводвигателями постоянного тока и редукторами, заключается в том, что моментные двигатели находятся внутри оси и являются частью машины.Это делает контроль тепла более важным. Обычные двигатели обычно устанавливаются в менее критических местах (например, на конце червячной передачи или звездочки), поэтому отвод тепла не является проблемой, и двигатели могут работать при более высоких температурах. Но в большинстве моментных двигателей предусмотрено жидкостное охлаждение. Жидкостное охлаждение эффективно увеличивает номинальный постоянный крутящий момент двигателя. Воздушное охлаждение, хотя и является вариантом, гораздо менее эффективно, чем жидкостное охлаждение. Подбор и сравнение крутящих моментов Определение размеров и выбор моментных двигателей аналогично определению размеров и выбору обычных бесщеточных серводвигателей постоянного тока.Но из-за тепловых соображений проектировщики должны обращать внимание на определенные факторы, связанные с тепловыделением, в первую очередь на тепловую мощность, рассеиваемую двигателем. Первым шагом при выборе двигателя является определение необходимого крутящего момента и скорости. Расчет среднеквадратичного крутящего момента позволяет разработчикам оценить рассеиваемую мощность и, как следствие, нагрев двигателя. Тепло, выделяемое двигателем, должно отводиться системой охлаждения, чтобы избежать перегрева элементов машины. При сравнении моментных двигателей инженеры полагаются на постоянную двигателя (K м Н-м / Вт). Он используется для оценки относительной эффективности двигателей различных производителей и показывает взаимосвязь между создаваемым крутящим моментом и результирующими потерями мощности. Двигатель с самым высоким значением K м является наиболее эффективным генератором крутящего момента. K m зависит от конструкции и конструкции двигателя. Он включает такие факторы, как эффективность упаковки обмоток, тип и конструкция пластин, а также конструкция электромагнитной цепи.Следовательно, это лучший индикатор производительности двигателя, чем постоянная крутящего момента K t (Н-м / А), которая связывает выходной крутящий момент с подаваемым током. K t полезен для согласования двигателей с сервоусилителями, но он не дает информации об эффективности. Моментные двигатели – это только один элемент в полной системе. Он по-прежнему нуждается в механической конструкции с высокой жесткостью, подшипниками и устройством обратной связи. Именно общая интеграция этих элементов определяет производительность системы. МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ПРЯМОЙ ПРИВОД Стоимость (нормализованная до обычный привод = 100%) 100% 97% Монтаж / время монтажа 88 часов 12 часов Время индекса позиции 1 сек 0.33 сек Повторяемость положения 2,5 угл. Сек 1 дуговая установка Разрешение системы обратной связи – 0,18 угл. сек Жесткость 7,2 X 10 6 Н-м / рад 13 X 10 6 Н-м / рад

Почему иногда не удается достичь 100% крутящего момента двигателя, когда уже крутится

Иногда вы хотите установить 100% крутящий момент, но не можете его достичь.Обычно когда мотор уже крутится. Почему?

То, что вы читаете как фактическое значение крутящего момента, на самом деле представляет собой ток, считанный на двигателе , умноженный на коэффициент (чувствительность крутящего момента или постоянная крутящего момента), который мы считаем линейным и постоянным.

Причины, по которым фактический крутящий момент НЕ является реальным крутящим моментом:

1. Если коммутация, фазировка не правильные, важной частью тока является не полезный крутящий момент, а просто возникают электрические и магнитные потери.
2. Если токовая петля неправильно сконфигурирована или нестабильна, ток будет выше, а при наличии пульсаций реальный «полезный механический крутящий момент» будет действительно ниже.
3. Постоянная крутящего момента может изменяться в зависимости от нескольких факторов, таких как конструкция двигателя, температура магнитов (что влияет на его магнитные свойства).

Однако это решение является хорошим и практическим приближением. И экономит дорогие измерители крутящего момента или тензодатчики.

Иногда после разгона не удается достичь максимального крутящего момента.Причина в том, что независимо от того, насколько токовая петля хочет увеличить ток (пропорционально крутящему моменту) за счет увеличения рабочего цикла ШИМ силового каскада, Vmotor слишком близок к Vbemf, и, следовательно, ток не может увеличиться больше .

Каждый раз, когда момент трения + дополнительные нагрузки = крутящий момент двигателя, нагрузка остается в равновесии (не перемещается или движется с постоянной скоростью). Когда момент трения + дополнительные нагрузки <крутящий момент двигателя, нагрузка ускоряется (крутящий момент двигателя - момент трения - дополнительные нагрузки = момент ускорения> 0).На высоких скоростях BEMF настолько близок к Vbus, что применимый крутящий момент двигателя ограничивается. Тогда, чем больше момент трения + дополнительная нагрузка, тем меньше становится момент ускорения.

Это также может произойти, если ускорение или скорость по какой-то причине ограничены.

Эта ситуация не возникает в начале ускорения, потому что большая часть крутящего момента используется для увеличения кинетической энергии нагрузки (и двигателя). Но когда скорость уже высока и не применяется дополнительная нагрузка, увеличить крутящий момент невозможно.

Максимально достижимый крутящий момент в зависимости от скорости двигателя.

Пересчитайте это значение на основе параметров вашего двигателя.

Увеличьте напряжение шины постоянного тока.

Безграничное ускорение системы.

Используйте двигатель с меньшим сопротивлением и меньшей обратной ЭДС.

Компенсация дроссельной заслонки с электроприводом

Эта ситуация создает неприятное ощущение, что на высоких оборотах дроссельная заслонка работает некорректно .

Пользователь чувствует, что отпускание дроссельной заслонки не снижает усилия двигателя!

Предлагаемое решение – добавить ограничение требования крутящего момента на основе скорости .

• Улучшит ощущение пользователя при отпускании тормоза, когда транспортное средство уже разогнано.
• Ограничит максимальную скорость автомобиля (безопасность)

Мощность двигателя и крутящий момент в сравнении с частотой частотно-регулируемого привода

Мой январь 2013 г. Pumps & Systems В колонке основное внимание уделялось снижению мощности двигателя (л.с.) по мере уменьшения частоты с помощью частотно-регулируемого привода (VFD).У меня было несколько просьб вернуться к этой теме и объяснить взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом в широком диапазоне частот.

Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом
Взаимосвязь между мощностью и крутящим моментом, создаваемым электродвигателем, может вызывать некоторое недоумение. Когда этот двигатель управляется частотно-регулируемым приводом, это может сбивать с толку.

В линейной среде работа – это произведение силы, приложенной к объекту, и расстояния, которое объект проходит под действием этой силы:

w = fd

Во вращающейся среде крутящий момент эквивалентен работе, но его значение немного сложнее.Крутящий момент равен приложенной силе, его расстоянию от оси вращения (радиус) и углу (θ) приложения силы:

t = f (r sin θ)

В США крутящий момент выражается в фунт-футах (фунт-фут). Когда я учился в школе, это были фут-фунты (фут-фунты), и я до сих пор использую старое значение. Крутящий момент показывает, сколько работы было выполнено, но не показывает, насколько быстро эта работа завершена.
Мощность – скорость, с которой выполняется крутящий момент (работа):

p = t / время

В U.С., мы используем HP как единицу мощности. Два приведенных ниже уравнения показывают соотношение л.с. и крутящего момента при изменении скорости двигателя. Константа 5 252 является результатом деления исходных данных теста Джеймса Ватта (33 000) на 2 пи (π).

л.с. = (t x об / мин) / 5,252
t = (л.с. x 5252) / об / мин

Основываясь на соотношении, крутящий момент должен удвоиться, если HP должна оставаться постоянной при уменьшении скорости вдвое. Чтобы обеспечить такую ​​же мощность на более низкой скорости, двигатель должен выполнять вдвое больше работы за оборот, что требует вдвое большего крутящего момента. Вот почему вал и рама двигателя на 900 об / мин обычно больше, чем у двигателя с частотой вращения 1800 об / мин той же мощности.

Введение в частотно-регулируемый привод
Когда скорость двигателя переменного тока регулируется частотно-регулируемым приводом, мощность или крутящий момент будут изменяться в зависимости от изменения частоты. На рисунке 1 представлена ​​графическая иллюстрация этих изменений. Ось X – скорость двигателя от 0 до 120 герц. Ось Y – процент мощности и крутящего момента. При 60 Гц (базовая скорость двигателя) и мощность, и крутящий момент равны 100 процентам.Когда частотно-регулируемый привод снижает частоту и скорость двигателя, он также снижает напряжение для поддержания постоянного отношения вольт / герц. Крутящий момент остается на уровне 100 процентов, но HP уменьшается прямо пропорционально изменению скорости.

При частоте 30 Гц значение HP составляет всего 50 процентов от HP при частоте 60 Гц. Причина этого в том, что общий крутящий момент, создаваемый за единицу времени, также уменьшается на 50 процентов из-за меньшего количества оборотов двигателя. Вы можете использовать уравнения HP и крутящего момента, чтобы проверить эту взаимосвязь.

Рисунок 1. Изменение мощности и крутящего момента с разными частотами

Когда VFD увеличивает частоту выше 60 Гц, мощность и крутящий момент полностью переключаются. HP остается на уровне 100 процентов, а крутящий момент уменьшается с увеличением частоты. Снижение крутящего момента происходит из-за того, что полное сопротивление двигателя увеличивается с увеличением частоты. Поскольку частотно-регулируемый привод не может увеличить напряжение выше напряжения питания, ток уменьшается с увеличением частоты, уменьшая доступный крутящий момент.

Теоретически крутящий момент уменьшается пропорционально отношению базовой скорости к более высокой скорости (60 герц / 90 герц = 67 процентов). В реальных приложениях другие факторы могут снизить фактический имеющийся крутящий момент значительно ниже теоретических значений, показанных на рисунке 1. К ним относятся повышенное трение в подшипниках, повышенная нагрузка вентилятора и дополнительная нагрузка на ротор. Крутящий момент двигателя при полной нагрузке должен быть снижен при работе на скоростях выше 60 герц. Типичные рекомендации производителей по снижению номинальных характеристик предлагают использовать отношение базовой частоты к максимальной частоте для скоростей до 90 герц.На скоростях выше 90 Гц часто используется квадрат отношения.

Конечным пользователям следует проконсультироваться со своим производителем, прежде чем эксплуатировать двигатель со скоростью, превышающей его базовую. Типичные проблемы – баланс ротора, срок службы подшипников и критическая скорость. Высококачественные двигатели с частотой вращения 1800 и 1200 об / мин мощностью до 200 л.с. должны без проблем работать с частотой вращения, в два раза превышающей базовую. Превышение скорости обычно не допускается на двигателях с частотой вращения 3600 об / мин и мощностью более 50 л.с. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) MG1 предоставляет несколько рекомендаций по превышению скорости, которым должны соответствовать производители.

Вы когда-нибудь совершали ошибку, управляя 230-вольтовым двигателем на 460-вольтовом? Если да, то вы, вероятно, заметили в комнате много дыма. Однако есть приложения, в которых это действительно может работать. Новым способом обеспечения постоянного крутящего момента на скоростях, превышающих базовую, является запуск двигателя на 230 В на частотно-регулируемом приводе на 460 В. В этих приложениях привод запрограммирован на обеспечение полного напряжения с частотой 120 Гц, а затем снижает напряжение пропорционально уменьшению скорости. При 90 Гц выходное напряжение будет 345 вольт, а при 60 Гц оно будет соответствовать напряжению, указанному на паспортной табличке двигателя (230 вольт).