Большое разнообразие типов и конструкций электрических машин и потребность в объективной оценке и сравнении их данных привели к необходимости стандартизации основных понятий в области характеристик, расчетных параметров и режимов работы машин. Термины и определения этих величин установлены несколькими ГОСТ и являются обязательными для применения в документации всех видов, учебниках, учебных пособиях, технической и справочной литературе. Стандарты содержат более 200 терминов и определений. В настоящем параграфе приводятся основные из них, относящиеся ко всем или ко многим типам вращающихся электрических машин независимо от их назначения и конструктивного исполнения. Асинхронный электродвигатель Асинхронный электродвигатель – электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля. Синхронный электродвигатель Синхронной называется электрическая машина, скорость вращения n (об/мин) которой связана постоянным отношением с частотой n = 60 * f / p (где р - число пар полюсов машины) сети переменного тока, в которую эта машина включена. Синхронный машины служат генераторами переменного тока; синхронные электродвигателя применяются во всех тех случаях, когда нужен двигатель, работающий при постоянной скорости; для получения регулируемого реактивного тока устанавливают синхронные компенсаторы. Электродвигатель постоянного тока Хотя система своременного электроснабжения основана на применении переменного тока, тем не менее машины постоянного тока находят широкое использование в самых различных отраслях промышленности и в быту.
Компоновка поршневых двигателей
Сертификация мощности и крутящего момента предоставляет средства для производителя, чтобы заверить клиента, что двигатель, который они покупают, обеспечивает рекламируемую производительность. Крупнейший в мире производитель автомобилей планирует сертифицировать все свои двигатели на добровольный стандарт и поощряет своих конкурентов делать то же самое.
Для обеспечения бесперебойной работы этой машины также указывается допустимый максимальный объем, который может легко протекать через машину, и вероятность выхода из строя в машине будет невозможна, если эти параметры превысят этот предел. С другой стороны, если мощность двигателя определяется либерально, дополнительные первоначальные затраты, а затем потеря энергии из-за работы ниже номинальной мощности делают этот выбор совершенно неэкономичным. Таким образом, система вентиляции двигателя должна быть сконструирована очень осторожно, чтобы как можно быстрее рассеять сгенерированное тепло.
Номинальными данными электрической машины называют данные, характеризующие ее работу в режиме, для которого она предназначена заводом-изготовителем. К номинальным данным относятся мощность, напряжение, ток, частота, КПД, коэффициент мощности, частота вращения и ряд других данных в зависимости от типа и назначения машины.
Выходная мощность двигателя напрямую связана с повышением температуры, поэтому его также называют тепловой нагрузкой. Тепловая диссипация будет идеальной, если система вентиляции сконструирована таким образом, чтобы тепло, генерируемое во время работы, было равно или меньше, чем тепло, рассеиваемое двигателем в окружающую среду. Теперь из-за конструкции двигателей температура не одинакова везде внутри двигателя. В обмотках имеется большое количество тепла, потому что обмотки вызывают более высокую теплоотдачу.
Изолирующие материалы, используемые в обмотке, также выбираются в зависимости от количества тепла, выделяемого внутри двигателя во время работы. Таким образом, в конце можно сказать, что основными целями выбора и определения мощности мощности двигателя являются. Причина, по которой у нас нет простого уровня мощности для каждого двигателя или комплекта, заключается в том, что нет стандартного или даже согласованного способа определения числового «ваттного рейтинга» для моторной системы. Это делает рейтинг ваттеров производителя или производителя изоляция - довольно бессмысленная фигура для выбора или сравнения установок, и мы не стремимся участвовать в такой игре произвольных чисел.
Номинальные данные характеризуют работу машины, установленной на высоте до 1000 м над уровнем моря, при температуре окружающей среды 40 °С и охлаждающей воды 30 °С, если в стандартах или технических условиях на данный конкретный тип машины не установлена другая температура охлаждающих сред. Если машина работает в условиях, отличающихся от указанных, ее номинальные данные должны быть изменены так, чтобы нагрев машины соответствовал требованиям ГОСТ 183-74.
Вместо этого мы предоставляем диапазон шаров, в котором обычно используется двигатель, и предоставил полезный и точный инструмент для симулятора двигателя, который покажет вам точную выходную мощность для любой комбинации двигателя, контроллера и аккумуляторной батареи; не только как произвольное одиночное число, но и во всем диапазоне скоростей транспортного средства. Это значительно более ценно для понимания производительности комплекта. Вы можете видеть такие вещи, как максимальная выходная мощность, выходная мощность при вашей прогнозируемой крейсерской скорости под любым видом холма или транспортного средства и может ли двигатель подвержен перегреву при заданной нагрузки.
Режим работы электрической машины - установленный порядок чередования и продолжительности нагрузки, холостого хода, торможения, пуска и реверса машины во время ее работы. Номинальным режимом работы называется режим, для работы в котором электрическая машина предназначена заводом-изготовителем.
Номинальная мощность - мощность, для работы с которой в номинальном режиме машина предназначена заводом-изготовителем. Для различных типов машин номинальной мощностью является:
Мы все время задаем этот вопрос: «Что такое номинальная мощность этого двигателя», и это вопрос как проницательный, так и беспричинный. Если вам нужно 600 Вт мощности, чтобы подняться на определенный холм с определенной скоростью, но ваш мотор способен производить только 300 ватт, то либо вам придется компенсировать недостаток ногами, либо ваш велосипед будет замедляться до тех пор, пока требуется только 300 Вт.
Фактический ватт - это мощность мощности, независимо от того, откуда она взялась. Заманчиво думать, что если ваш случай использования требует 600 Вт механической энергии, тогда вы должны получить двигатель мощностью не менее 600 Вт, простой правый, ватт - ватт? И если одна компания продает комплект, рассчитанный на 750 Вт, что будет более мощным, чем другой комплект, рассчитанный на 500 Вт, правильно? Но есть проблема, и именно здесь вещи начинают приводить в бешенство в наших усилиях, объясняя людям вещи.
- для генераторов переменного тока - полная электрическая мощность на выводах при номинальном коэффициенте мощности, ВА;
- для генераторов постоянного тока - электрическая мощность на выводах машины, Вт;
- для двигателей переменного и постоянного тока - механическая мощность на валу, Вт;
- для синхронных и асинхронных компенсаторов - реактивная мощность на выводах компенсатора, вар.
Номинальное напряжение - напряжение, на которое машина рассчитана заводом-изготовителем для работы в номинальном режиме с номинальной мощностью. Номинальным напряжением трехфазных машин называют линейное напряжение, т. е. напряжение между фазами подключенной к машине сети. Номинальным напряжением ротора асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой называют напряжение на выводах разомкнутой обмотки ротора (напряжение на контактных кольцах) при неподвижном роторе и включенной на номинальное напряжение обмотке статора. Номинальным напряжением двухфазной обмотки ротора называют наибольшее из напряжений между контактными кольцами. Номинальным напряжением возбудительной системы машины с независимым возбуждением называют номинальное напряжение того независимого источника, от которого получается возбуждение.
Это правда, независимо от того, что подразумевают другие компании. С большинством электрических устройств термин номинальная мощность имеет очень четкое значение. Как и лампочка на 60 ватт, можно рассчитывать, чтобы набрать 60 Вт мощности при включении.
При использовании электродвигателей они не производят фиксированную мощность при включении. Если вы запустите двигатель с колесом с земли, то он будет вращаться на полной скорости и не будет производить выходную мощность. Когда вы загружаете двигатель с помощью перетаскивания, он немного замедляется и создает крутящий момент, и чем больше вы его загружаете, тем больше он замедляется и тем выше крутящий момент и мощность, которые он выдает. В какой-то момент, когда вы продолжаете загружать и замедляете работу двигателя, выходная мощность начнет уменьшаться.
Номинальный ток - ток, соответствующий работе машины в номинальном режиме с номинальной мощностью и частотой вращения при номинальном напряжении.
Номинальное напряжение возбуждения - напряжение на выводах (или контактных кольцах) обмотки возбуждения с учетом падения напряжения под щетками при питании ее номинальным током возбуждения, когда активное сопротивление приведено к расчетной рабочей температуре, при работе машины в номинальном режиме с номинальными мощностью, напряжением и частотой вращения.
Если вы полностью остановите двигатель, это может сделать тонну крутящего момента, но он производит нулевую выходную мощность. Фактическая мощность двигателя зависит полностью от того, насколько сильно он загружен в данной ситуации и максимальной электрической мощности, которую контроллер пропускает в двигатель, он практически не имеет никакого отношения к рейтингу в любом месте.
Итак, каковы ограничения мощности двигателя?
Когда двигатель загружается таким образом, чтобы произвести мощность, он также потребляет больше электрического тока через обмотки двигателя. Этот ток отвечает за большую часть тепла, генерируемого внутри двигателя, поскольку медные обмотки имеют электрическое сопротивление.
Номинальный ток возбуждения - ток возбуждения, соответствующий работе машины в номинальном режиме с номинальной мощностью и частотой вращения при номинальном напряжении.
Номинальная частота вращения - частота вращения, соответствующая работе машины при номинальных напряжении, мощности и частоте тока и номинальных условиях применения.
Эта теплота, конечно, заставляет двигатель нагреваться. Двигатели - большие тяжелые куски металла, поэтому у них может быть довольно много кратковременного тепла, брошенного на них, и не слишком сильно повышается температура. Но если тепло продолжает накапливаться внутри обмоток двигателя быстрее, чем оно может рассеиваться на воздухе снаружи, то вы рискуете, что двигатель становится настолько горячим, что изоляция сжигает медную эмаль, нейлоновые шестерни смягчаются и разрываются, или магниты начинают размагничиваться.
Разница между мощностью и крутящим моментом
В этот момент вы «сжигали» или «варили» свой мотор. Происходит ли это функция не только усилителей, протекающих через двигатель, но и время, в течение которого эти высокие токи двигателя поддерживаются. Важным моментом здесь является то, что это не выходная мощность, а выходной крутящий момент двигателя, который заставляет его нагреваться и в конечном итоге терпеть неудачу. Если вы не помните уроки физики средней школы, крутящий момент - это измерение силы вращения, т.е. как трудно что-то извращается.
Номинальные условия применения - условия, установленные в стандарте или технических условиях на данный конкретный тип машины, при которых эта машина должна иметь номинальную частоту вращения.
Коэффициент полезного действия - отношение полезной (отдаваемой) мощности к затрачиваемой (подводимой); для генераторов - отношение активной электрической мощности, отдаваемой в сеть, к затрачиваемой механической мощности; для двигателей - отношение полезной механической мощности на валу к активной подводимой электрической мощности. Номинальным КПД называют указанное отношение мощностей при работе машины с номинальными мощностью, напряжением, частотой тока и частотой вращения.
Он измеряется продуктом силы, умноженным на длину рычага. Сила контраста - это измерение того, как быстро выполняется работа. Для того, чтобы сила скручивания выполняла работу, ей нужно что-то вращать, и чем быстрее она вращается при заданном крутящем моменте, тем больше работы она будет делать.
Двигатель, производящий 20 Нм крутящего момента и вращающийся со скоростью 100 об / мин, генерирует 209 Вт. Тот же двигатель, производящий 20 Нм крутящего момента при вращении со скоростью 300 об / мин, производит 628 Вт. Предположим, что 20 Нм - это максимальный крутящий момент, который этот двигатель может производить без риска его перегрева, теперь вы называете его двигателем мощностью 200 ватт или двигателем мощностью 600 ватт?
Коэффициент мощности машин переменного тока:
- для генераторов - отношение отдаваемой активной электрической мощности, Вт, к полной отдаваемой электрической мощности, В-А;
- для двигателей - отношение активной потребляемой электрической мощности, Вт, к полной потребляемой электрической мощности, В А.
Номинальным коэффициентом мощности электрической машины называют указанное отношение мощностей при работе машины в номинальном режиме, с номинальными мощностью, напряжением, частотой тока и частотой вращения.
Это одна из причин, по которым номинальные мощности двигателя могут быть на всей карте. Это, в конечном счете, крутящий момент, а не мощность, которая вызывает перегрев двигателя. Это комбинация этой постоянной обмотки и напряжения батареи, которая определяет, насколько быстро двигатель сможет вращаться в заданной настройке.
Поэтому, если вы укажете как двигатель, так и напряжение, вы можете подать заявку на номинальные обороты. В общем, выходная мощность пикового двигателя происходит прямо в точке, где контроллер двигателя достигает предела тока батареи. Наш онлайн-интерфейс позволяет вам легко это увидеть.
Помимо перечисленных определений номинальных данных стандартами установлены основные определения, относящиеся к условиям работы машины и ее характеристикам.
- мощность, которую развивает электрическая машина в данный момент времени. Нагрузка может быть выражена в единицах активной или полной мощности (Вт, или В А) либо в долях номинальной мощности. Она также выражается током, потребляемым или отдаваемым электрической машиной, А, либо в процентах или долях номинального тока.Ниже этой пиковой мощности скорость контроллера двигателя ограничена по току и поэтому зажимает электрическую входную мощность для двигателя ступицы. Это связано с тем, что двигатель все меньше и меньше эффективен, поскольку он замедляется в этом сценарии постоянной мощности, который вы можете видеть от зеленой кривой эффективности. Ну, пиковая мощность второй настройки на 80% выше первой. Если вы катаетесь на велосипеде, вы обнаружите, что он ускоряется быстрее линии и имеет более первоначальный удар, но как только вы встанете до 40 км / ч, ощущение езды будет одинаковым, и в типичных крейсерских ситуациях вы только оцените разницу между установки на более крутом холме поднимаются.
Практически симметричная трехфазная система напряжений - трехфазная система напряжений, в которой напряжение обратной последовательности не превышает 1 % напряжения прямой последовательности при разложении данной трехфазной системы на системы прямой и обратной последовательностей.
Практически симметричная система токов - трехфазная система, для которой ток обратной последовательности не превышает 5% тока прямой последовательности.
Он ни в коем случае не чувствовал бы себя на 80% более мощной настройке, и если бы вы посмотрели на свою среднюю мощность на большинстве поездок, это не сильно отклонилось бы, потому что вы обычно путешествуете на скорости выше или выше 40 км / ч, и уровни мощности будут быть одинаковым.
При такой настройке максимальная выходная мощность составляет 840 Вт. Вы будете путешествовать быстрее, быстрее поднимайтесь на большинство холмов, и ваше среднее потребление энергии будет намного выше, хотя пиковая мощность системы меньше. Итак, теперь вы видите, почему сравнение максимальной выходной мощности двигателя не дает полной информации о том, насколько сильная система будет чувствовать себя. И вы также можете видеть, что эта пиковая мощность не является моторной собственностью, поскольку все приведенные выше графики используют точно тот же двигатель, на самом деле это в основном функция контроллера двигателя и аккумуляторной батареи.
Начальный пусковой ток электродвигателя - установившийся ток в обмотке электродвигателя при неподвижном роторе, номинальном подведенном напряжении и номинальной частоте, при соединении обмоток машины, соответствующем номинальным условиям работы двигателя.
Начальный пусковой момент электродвигателя - вращающий момент электродвигателя, развиваемый при неподвижном роторе, установившемся токе, номинальном подведенном напряжении, номинальной частоте и соединении обмоток, соответствующем номинальным условиям работы двигателя.
Это неудачная практика, поскольку она вводит в заблуждение, но это понятно, почему она появилась. Она обеспечивает наибольшее количество, которое вы можете использовать для маркетинга, а также количество мощности, которое будет отображать любой счетчик электроэнергии.
В принципе это казалось бы самым справедливым способом сравнить относительную мощность разных установок. Вместо того, чтобы говорить о максимальной мощности, вместо этого вы сравниваете непрерывную мощность, которую двигатель может выводить неограниченно без перегрева. Тогда люди не могли просто поставить высокоточный контроллер тока и аккумулятор высокого напряжения на любой мотор и назвать его комплектом 3 кВт.
Максимальный вращающий момент электродвигателя переменного тока - наибольший момент вращения, развиваемый двигателем в установившемся режиме при номинальных напряжении и частоте, при соединении обмоток, соответствующем номинальным условиям работы, и (для синхронных двигателей) при номинальном токе возбуждения.
Минимальный вращающий момент асинхронного двигателя - наименьший вращающий момент, развиваемый асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в процессе разгона от неподвижного состояния до частоты вращения, соответствующей максимальному моменту при номинальных напряжении и частоте, при соединении обмоток, соответствующем номинальным условиям работы двигателя или пусковому режиму (для однофазных двигателей с пусковой обмоткой).
Критическое скольжение асинхронной машины - скольжение, при котором асинхронная машина развивает максимальный вращающий момент.
Номинальное изменение напряжения электрических генераторов - изменение напряжения на выводах генератора, работающего на автономную сеть с неизменной и равной номинальной частотой вращения при изменении его нагрузки от номинальной до холостого хода. Для генераторов с независимым возбуждением, кроме того, - при сохранении номинального тока возбуждения, а для генераторов с самовозбуждением - при неизменном сопротивлении всей цепи обмотки возбуждения. Номинальное изменение напряжения выражают в процентах или в долях номинального напряжения генератора.
Номинальное изменение частоты вращения электродвигателя - изменение частоты вращения двигателя, работающего при номинальном напряжении на его выводах и номинальной частоте тока, при изменении нагрузки от номинальной до нулевой, а для двигателей, не допускающих нулевой нагрузки,- от номинальной до 1/ 4 номинальной. Номинальное изменение частоты вращения выражают в процентах или в долях номинальной частоты вращения.";
С термином «номинальная мощность» мы сталкиваемся практически ежедневно. Выбираем ли или лампу накаливания - везде указано это значение. Единицей измерения являются ватты или киловатты. Казалось бы - что может быть проще в этом вопросе? Ведь еще со школьного курса физики всем известно, что для определения мощности (P) достаточно перемножить значения тока и напряжения. Но что скрывается за словами «номинальная мощность»?
Под термином «номинальный» понимают определенное значение чего-либо, не учитывающее внешних корректирующих факторов. Таким образом, номинальная мощность - указанное производителем значение, которое может быть получено только при предусмотренных расчетных параметрах. Это общее понятие. В каждом же конкретном случае необходимо учитывать свои специфичные особенности. Приведем пример с лампой накаливания. На ее стеклянной колбе отмечено: 230 В, 100 Вт. То есть, 100 Вт может быть достигнуто только при напряжении в 230 В. Номинальная мощность - это те самые 100 Вт. Ее значение уменьшается со снижением напряжения и увеличивается с повышением так как эти параметры находятся в прямой зависимости друг от друга (P=I*U).
Как правило, для большинства электроприборов есть ограничение по верхней границе, обычно 5-10%. Другими словами, допустима работа при 230 В + 23 В = 253 В. Нижний предел может не указываться, как в случае с лампой. Более сложное оборудование ограничено по паспортным параметрам как сверху, так и снизу.
К примеру, как понять термин «номинальная мощность двигателя»? Существует два равноправных определения - одно с точки зрения электричества, а другое исходя из расчетной механической нагрузки на валу. Хотя они непосредственно взаимосвязаны, второе более простое для понимания. Мы приведем оба. На табличке с всегда указано значение мощности. Она численно равна потребляемой из электрической сети при расчетной механической нагрузке, причем температура корпуса должна находиться в допустимых пределах (подразумевается продолжительный режим работы). То есть, можно считать, что паспортное значение равно номинальному. Если же электропривод работает в повторно-кратковременном режиме (ПВ не равно 100%), то такое соответствие не выполняется, так как времени работы недостаточно для перехода в установившийся режим, когда увеличение нагрева компенсируется температурой окружающего воздуха. В этом случае потребуется нагрузочный график: номинальная мощность будет равна произведению паспортного значения P и из подобранного по графику коэффициента. Все вышесказанное верно для электрической составляющей.
Согласно другому определению, номинальная мощность принимается равной механической, развиваемой двигателем при расчетном значении напряжения и температурном режиме, соответствующем паспортному. Таким образом, если напряжение (U) уменьшается, то изменяется и момент силы, хотя скорость вращения вала может остаться прежней. Как было сказано, производителем закладывается в изделие определенный «запас прочности»: колебания U в пределах +-5% позволяет двигателю развивать расчетный момент (при неизменности частоты сети). Для частоты такой запас составляет всего 2,5%.
А вот номинальная мощность трансформатора учитывает только температурный режим. Если посмотреть в паспорт устройства, то там указаны две температуры: номинальная и окружающего воздуха. Если при работе первая не превышает своего расчетного значения, а вторая отличается от паспортных данных незначительно, то в этом режиме трансформатор выдает номинальную мощность. Любое повышение электрической нагрузки вызывает рост тока и температуры, поэтому вполне достаточно контроля последней. Как и в случае с двигателями, допускается небольшое превышение.