От чего зависят обороты электродвигателя: обзор эффективных методов определения скорости шпинделя

Содержание

Как увеличить мощность электродвигателя — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Бывает, что мощности электродвигателя недостаточно для обеспечения запуска и работы какого-либо устройства. Как увеличить мощность электродвигателя? Прежде всего, следует знать причину: почему не хватает мощности — а она кроется в параметрах тока, протекающего по обмоткам агрегата. Следовательно, нужно увеличить его значение, либо включив двигатель в сеть большей частоты (если это устройство переменного тока), либо внеся некоторые конструктивные изменения (при включении в бытовую сеть). Ниже мы рассмотрим последний случай.

Как повысить мощность электродвигателя в домашних условиях

Итак, для проведения работ вам следует «вооружиться»:

набором проводов разного сечения;
тестером;
частотным преобразователем;
источником тока с изменяемой ЭДС.

Сначала необходимо подключить электродвигатель к имеющемуся у вас источнику тока и изменяемой ЭДС и увеличить ее значение. Напряжение в обмотках должно увеличиваться соответственно и поравняться со значением ЭДС (если не принимать во внимание потери в подводящих проводниках, но они незначительны).

Для расчета увеличения мощности двигателя определите значение увеличения напряжения и возведите эту цифру в квадрат. Например, если напряжение на обмотках выросло в два раза (со 110В до 220В), мощность двигателя увеличилась в четыре раза.

Иногда самый рациональный способ повысить мощность электродвигателя – перемотать обмотку. Во многих моделях это медный проводник. Вам следует взять провод из того же материала и той же длины, но большего сечения. Мощность двигателя (и ток в проводе) увеличатся во столько же раз, во сколько снизится сопротивление обмотки. Следите за тем, чтобы напряжение на обмотках оставалось неизменным.

Расчет в этом случае тоже достаточно прост. Разделите большую цифру сечения провода на меньшую. Если провод сечением 0.5 мм заменен проводом сечением 0.75 мм, показатель мощности вырастает в 1.

5 раза.

Если вы включаете асинхронный трехфазный двигатель в однофазную бытовую сеть, на первую обмотку подается фаза, на второй фаза сдвигается конденсатором, на третьей сдвиг фаз отсутствует. Именно последняя обмотка создает момент вращения в противоположном направлении (тормозящий момент). Увеличить полезную мощность двигателя в этом случае можно путем отключения третьей обмотки. Это приведет к исчезновению тормозящего момента, генерируемого при работе всех обмоток, и, соответственно, повышению мощности. Данный метод удобен в том случае, когда одна обмотка у двигателя уже сгорела – двух оставшихся вам вполне хватит для подключения и обеспечения работы агрегата.

Еще лучшего результата вы достигнете, поменяв местами выводы третьей обмотки и создав таким образом момент вращения в правильном направлении. В этом случае двигатель «выдаст» более 50% мощности от номинала. Эту обмотку рекомендуется подключать через конденсатор с правильно подобранной емкостью.

У асинхронного двигателя переменного тока мощность можно увеличить, присоединив к нему частотный преобразователь, который повысит частоту переменного тока в обмотках. Значение мощности в этом случае фиксируется с помощью тестера, поставленного на режим ваттметра. Существует два вида преобразователей частоты, отличающиеся принципом работы и устройством:

Приборы с непосредственной связью (выпрямители). Они не подходят для мощного оборудования, но с небольшим двигателем, использующимся в быту, способны «справиться». С помощью такого устройства осуществляется подключение обмотки к сети. Выходное напряжение, образованное им, имеет частоту от 0 до 30 Гц. При этом управлять скоростью вращения привода можно только в ограниченном диапазоне.
Приборы с промежуточным звеном постоянного тока. Они производят двухступенчатое преобразование энергии – выпрямление входного напряжения, его фильтрацию и сглаживание и последующую трансформацию в напряжение с требуемой частотой и амплитудой при помощи инвертора. В процессе преобразования КПД оборудования может быть несколько снижен. Благодаря возможности обеспечивать плавную регулировку оборотов и выдавать на выходе напряжение с достаточно высокой частотой, преобразователи данного типа более востребованы и широко применяются в быту и на производстве.

Произведя необходимые расчеты и выбрав наиболее эффективный в вашем случае способ, вы сможете заставить двигатель работать с нужной вам мощностью. Не забывайте о мерах предосторожности.

Увеличение оборотов электродвигателя

Увеличение оборотов электродвигателя также ведет к повышению его мощности. При выборе способа увеличения оборотов учитывайте тип агрегата, особенности модели и область ее применения.

Для повышения частоты вращения коллекторного двигателя следует или уменьшить нагрузку на вал, или увеличить напряжение питания. Обратите внимание на следующие нюансы:

Мощность двигателя должна держаться в рамках номинала.
Работа коллекторного двигателя с последовательным возбуждением без нагрузки, если не снижено питание, чревата его выходом из строя, так как он может разогнаться до слишком большой скорости.
Увеличение оборотов с помощью шунтирования обмотки возбуждения часто приводит к сильному перегреву мотора.

Вышеуказанный способ подходит и для электродвигателей с электронным управлением обмотками (в них используется обратная связь), поскольку их свойства очень схожи с коллекторными моделями (главное различие – невозможность осуществления реверса путем переполюсовки). Все перечисленные ограничения должны соблюдаться при работе с двигателями данного типа.

В асинхронном двигателе, подключаемом непосредственно к сети, частоту вращения регулируют, изменяя напряжение питания. Этот способ не слишком эффективен, поскольку коэффициент полезного действия сильно меняется из-за нелинейного характера зависимости скорости от напряжения. К синхронному двигателю данный метод применять нельзя.

Трехфазный инвертор позволяет регулировать обороты электродвигателей обоих типов (синхронного и асинхронного). Прибор должен обеспечивать уменьшение напряжения при снижении частоты.

Зная, как сделать мощнее электродвигатель, вы сможете заставить оборудование, к которому он подключен, работать с гораздо большей эффективностью и КПД. Естественно, перед началом работ следует четко представлять себе номинальную мощность двигателя. Данные можно найти в паспорте или на табличке, прикрепленной к корпусу агрегата. Если они отсутствуют (или не читаемы), воспользуйтесь одним из способов определения мощности, описанных в предыдущих статьях.

Работая с электродвигателем, соблюдайте правила техники безопасности. Не допускайте его перегрева и следите, чтобы он эксплуатировался в подходящих условиях. При поломке агрегата или первых признаках неисправности проведите технический осмотр и устраните неполадки. Если проблема слишком серьезная, и вы не можете справиться с ней самостоятельно, обратитесь к специалисту. Срок службы двигателя зависит от множества факторов, но в ваших силах свести к минимуму возможность поломки и сделать так, чтобы устройство работало долго и эффективно.

Как определить мощность и обороты электродвигателя без его разборки.

Электродвигатели в составе мотор-редукторов.

Электрические двигатели уже давно стали включаться в состав различных мотор-редукторов. Они находят свое применение как в трёхступенчатых типа МЦ3У, так и в двухступенчатых типа МЦ2У. Электромоторы имеют практически 90%-ный коэффициент полезного действия, не требуют постоянного обслуживания. Немаловажным параметром является и исключительная экологичность электрического мотора, вредные выхлопы отсутствуют вовсе, что делает его незаменимым при установке внутри помещения.

Словом, в настоящее время электромоторы признаны в 3, а то и в 4 раза эффективнее традиционных двигателей внутреннего сгорания.

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

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

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

Способы определения характеристик электромотора.

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

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

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

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

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

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

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

Советы по изготовлению регулятора частоты вращения электродвигателя

Регулятор оборотов в двигателе нужен для совершения плавного разгона и торможения. Широкое распространение получили такие приборы в современной промышленности. Благодаря им происходит измерение скорости движения в конвейере, на различных устройствах, а также при вращении вентилятора. Двигатели с производительностью на 12 Вольт применяются в целых системах управления и в автомобилях.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

Регулятор оборотов электродвигателя 220в

Его можно изготовить совершенно самостоятельно, но для этого нужно будет изучить все возможные технические особенности прибора. По конструкции можно выделить сразу несколько разновидностей главных деталей. А именно:

Сам электродвигатель.
Микроконтроллерная система управления блока преобразования.
Привод и механические детали, которые связаны с работой системы.

Перед самым началом запуска устройства, после подачи определённого напряжения на обмотки, начинается процесс вращения двигателя с максимальным показателем мощности. Именно такая особенность и будет отличать асинхронные устройства от остальных видов. Ко всему прочему происходит прибавление нагрузки от механизмов, которые приводят прибор в движение. В конечном счёте на начальном этапе работы устройства мощность, а также потребляемый ток лишь возрастают до максимальной отметки.

В это время происходит процесс выделения наибольшего количества тепла. Происходит перегрев в обмотках, а также в проводах. Использование частичного преобразования поможет не допустить этого. Если произвести установку плавного пуска, то до максимальной отметки скорости (которая также может регулироваться оборудованием и может быть не 1500 оборотов за минуту, а всего лишь 1000) двигатель начнёт разгоняться не в первый момент работы, а на протяжении последующих 10 секунд (при этом на каждую секунду устройство будет прибавлять по 100−150 оборотов). В это время процесс нагрузки на все механизмы и провода начинает уменьшаться в несколько раз.

Как сделать регулятор своими руками

Можно совершенно самостоятельно создать регулятор оборотов электродвигателя около 12 В. Для этого стоит использовать переключатель сразу нескольких положений, а также специальный проволочный резистор. При помощи последнего происходит изменение уровня напряжения питания (а вместе с этим и показателя частоты вращения). Такие же системы можно применять и для совершения асинхронных движений, но они будут менее эффективными.

Ещё много лет назад широко использовались механические регуляторы — они были построены на основе шестеренчатых приводов или же их вариаторов. Но такие устройства считались не очень надёжными. Электронные средства показывали себя в несколько раз лучше, так как они были не такими большими и позволяли совершать настройку более тонкого привода.

Для того чтобы создать регулятор вращения электродвигателя, стоит использовать сразу несколько устройств, которые можно либо купить в любом строительном магазине, либо снять со старых инвенторных устройств. Чтобы совершить процесс регулировки, стоит включить специальную схему переменного резистора. С его помощью происходит процесс изменения амплитуды входящего на резистор сигнала.

Внедрение системы управления

Чтобы значительно улучшить характеристику даже самого простого оборудования, стоит в схему регулятора оборотов двигателя подключить микроконтроллерное управление. Для этого стоит выбрать тот процессор, в котором есть подходящее количество входов и выходов соответственно: для совершения подключения датчиков, кнопок, а также специальных электронных ключей.

Для осуществления экспериментов стоит использовать особенный микроконтроллер AtMega 128 — это наиболее простой в применении и широко используемый контроллер. В свободном использовании можно найти большое число схем с его применением. Чтобы устройство совершало правильную работу, в него стоит записать определённый алгоритм действий — отклики на определённые движения. К примеру, при достижении температуры в 60 градусов Цельсия (замер будет отмечаться на графике самого устройства), должно произойти автоматическое отключение работы устройства.

Регулировка работы

Теперь стоит поговорить о том, как можно осуществить регулировку оборотов в коллекторном двигателе. В связи с тем, что общая скорость вращения мотора может напрямую зависеть от величины подаваемого уровня напряжения, для этого вполне пригодны совершенно любые системы для регулировки, которые могут осуществлять такую функцию.

Стоит перечислить несколько разновидностей приборов:

Лабораторные автотрансформеры (ЛАТР).
Заводские платы регулировки, которые применяются в бытовых устройствах (можно взять даже те, которые используются в пылесосах, миксерах).
Кнопки, которые применяются в конструкции электроинструментов.
Бытовые разновидности регуляторов, которые оснащены особым плавным действием.

Но при этом все такие способы имеют определённый изъян. Совместно с процессами уменьшения оборотов уменьшается и общая мощность работы мотора. Иногда его можно остановить, даже просто дотронувшись рукой. В некоторых случаях это может быть вполне нормальным, но по большей части это считается серьёзной проблемой.

Наиболее приемлемым вариантом станет выполнение функции регулировки оборотов при помощи применения тахогенератора.

Его чаще всего устанавливают на заводе. Во время отклонения скорости вращения моторов через симистры в моторе будет происходить передача уже откорректированного электропитания, сопутствующего нужной скорости вращения. Если в такую ёмкость будет встроена регулировка вращения самого мотора, то мощность не будет потеряна.

Как же это выглядит в виде конструкции? Больше всего используется именно реостатная регулировка процесса вращения, которая создана на основе применения полупроводника.

В первом случае речь пойдёт о переменном сопротивлении с использованием механического процесса регулировки. Она будет последовательно подключена к коллекторному электродвигателю. Недостатком в этом случае станет дополнительное выделение некоторого количества тепла и дополнительная трата ресурса всего аккумулятора. Во время такой регулировки происходит общая потеря мощности в процессе совершения вращения мотора. Он считается наиболее экономичным вариантом. Не используется для довольно мощных моторов по вышеуказанным причинам.

Во втором случае во время применения полупроводников происходит процесс управления мотором при помощи подачи определённого числа импульсов. Схема способна совершать изменение длительности таких импульсов, что, в свою очередь, будет изменять общую скорость вращения мотора без потери показателя мощности.

Если вы не хотите самостоятельно изготавливать оборудование, а хотите купить уже полностью готовое к применению устройство, то стоит обратить особое внимание на главные параметры и характеристики, такие, как мощность, тип системы управления прибором, напряжение в устройстве, частоту, а также напряжение рабочего типа. Лучше всего будет производить расчёт общих характеристик всего механизма, в котором стоит применять регулятор общего напряжения двигателя. Стоит обязательно помнить, что нужно производить сопоставление с параметрами частотного преобразователя.

Скорость

Определение

Скорость двигателя — это величина скорости вращения вала двигателя. В приложении для управления движением скорость двигателя определяет, насколько быстро ось вращается — количество полных оборотов в единицу времени. Приложения различаются по требованиям к скорости, в зависимости от того, что перемещается, и от согласованности с другими компонентами машины. Необходимо достичь баланса между скоростью и крутящим моментом, поскольку двигатели обычно создают меньший крутящий момент при работе на более высоких скоростях.

Обзор решения

Мы учитываем требования к скорости в процессе проектирования, создавая оптимальные конфигурации катушек (обычно называемых обмотками) и магнитов. В некоторых конструкциях катушка вращается в зависимости от конструкции двигателя. Создание конструкции двигателя, исключающей объединение железа с катушкой, приводит к более высоким скоростям. Инерция этих высокоскоростных двигателей резко снижена, что также увеличивает ускорение (отзывчивость). В некоторых конструкциях магнит вращается вместе с валом.Поскольку магнит является фактором, способствующим инерции двигателя, требуется разработка конструкции, отличной от конструкции стандартного цилиндрического магнита. Снижение инерции приводит к увеличению скорости, а также к ускорению.

Portescap Technology

Portescap разработал высокоскоростные двигатели для наших бесщеточных и щеточных двигателей постоянного тока с самонесущими катушками ротора высокой плотности. Безжелезная природа щеточных катушек постоянного тока обеспечивает как высокое ускорение, так и более высокие скорости, особенно по сравнению с щеточными двигателями постоянного тока с конструкцией с железным сердечником.Portescap предлагает уникальную серию шаговых двигателей, серию дисковых магнитов, которые имеют тонкий дисковый магнит в отличие от цилиндрического магнита. За счет снижения инерции двигателей мы можем достичь скорости до 10 000 об / мин с помощью шагового двигателя, что не имеет аналогов в отрасли. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как мы можем помочь вам найти подходящие высокоскоростные двигатели для ваших критически важных приложений.

Высокоскоростные двигатели

Portescap идеально подходят для следующих применений:

Что такое «Скорость скольжения в асинхронном двигателе»? — его важность

Определение: Скольжение в асинхронном двигателе — это разница между скоростью основного потока и скоростью их ротора.Символ S обозначает скольжение. Выражается в процентах от синхронной скорости. Математически это записывается как

Значение скольжения при полной нагрузке варьируется от 6% для маленького двигателя и 2% для большого двигателя.

Асинхронный двигатель никогда не работает с синхронной скоростью. Скорость ротора всегда меньше, чем у синхронной скорости. Если скорость ротора равна синхронной скорости, относительного движения между неподвижными проводниками ротора и основным полем не происходит.

В роторе отсутствует ЭДС, и в проводниках ротора возникает нулевой ток. Электромагнитный момент также не индуцируется. Таким образом, скорость ротора всегда немного меньше синхронной скорости. Скорость, с которой работает асинхронный двигатель, называется скоростью скольжения.

Разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора известна как скорость скольжения. Другими словами, скорость скольжения показывает относительную скорость ротора относительно скорости поля.

Скорость ротора немного меньше синхронной скорости. Таким образом, скорость скольжения выражает скорость ротора относительно поля.

Если N _с — синхронная скорость в оборотах в минуту
N _r — фактическая частота вращения ротора в оборотах в минуту.

Скорость скольжения асинхронного двигателя равна

Дробная часть синхронной скорости называется Per Unit Slip или Fractional Slip .Промежуточный промах называется Slip . Обозначается s.

Следовательно, скорость ротора определяется уравнением, показанным ниже.

Альтернативно, если

n _с — синхронная скорость в оборотах в секунду
n _r — фактическая частота вращения ротора в оборотах в секунду.

Затем,

Процентное скольжение оборотов в секунду показано, как показано ниже.

Скольжение асинхронного двигателя варьируется от 5 процентов для малых двигателей до 2 процентов для больших двигателей.

Важность скольжения

Скольжение играет важную роль в асинхронном двигателе. Как мы знаем, скорость скольжения — это разница между синхронной скоростью и скоростью ротора асинхронного двигателя. ЭДС индуцируется в роторе из-за относительного движения, или, можно сказать, скорости скольжения двигателя. Итак,

Ток ротора прямо пропорционален наведенной ЭДС.

Крутящий момент прямо пропорционален току ротора.

Следовательно,

Следовательно, крутящий момент прямо пропорционален скольжению.

Приведенное выше уравнение показывает, что крутящий момент, создаваемый на роторе, прямо пропорционален скольжению асинхронного двигателя. Большое значение скольжения вызывает в роторе ЭДС. Эта ЭДС создает большой крутящий момент на проводниках ротора.

Значение скольжения регулируется с учетом нагрузки на двигатель.Для полной нагрузки требуется высокое значение крутящего момента. Это может быть достигнуто за счет увеличения скольжения и уменьшения скорости вращения ротора. Когда асинхронный двигатель работает без нагрузки, скольжение двигателя остается низким. Небольшое скольжение создает небольшой крутящий момент на двигателе.

Величина скольжения асинхронного двигателя регулируется в соответствии с требованием крутящего момента при нормальном рабочем состоянии.

Как определить КПД электродвигателя с помощью тормоза Prony

Введение

КПД двигателей варьируется в зависимости от процента нагрузок, которые двигатель выдерживает за определенный период времени.Обычно двигатели переменного тока рассчитаны на работу от 50% до 100% номинальной нагрузки. Однако максимальный КПД электродвигателя может быть достигнут, когда он работает на 75%, и выше КПД двигателя при запуске снижается. Например, двигатель мощностью 10 л.с. может достичь максимальной эффективности при нагрузке 7,5 л.с.

Рисунок 1. Пример графика КПД электродвигателей

Как рассчитать КПД двигателя?

По определению двигатель — это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую.Поэтому мы можем сказать, что для определения его эффективности нам нужно знать, сколько электроэнергии используется для данной производимой механической мощности.

Рис. 2. Изображение работы двигателя (Министерство энергетики США)

Тест тормозов Prony

Тормоз Prony — это оборудование, которое можно использовать для измерения крутящего момента на валу двигателя.

Используя набор вольтметра, амперметра и измерителя коэффициента мощности, подключите выводы двигателя к соответствующим клеммам этого измерителя.Или, если есть доступный ваттметр, используйте это оборудование для измерения потребляемой мощности двигателя.
Подсоедините зубчатый тормоз к валу двигателя.

Рис. 3. Тормоз Prony (учебное оборудование Hampden)

Запустите двигатель без нагрузки (это означает, что механизм нагрузки левого тормоза создает нулевой крутящий момент в это время) и пусть двигатель разгоняется до номинальной частоты вращения,
Медленно, пока двигатель работает на полной скорости, активируйте механизм нагрузки, отрегулируйте ленточный тормоз, чтобы вызвать нагрузку на двигатель (ременной системы, магнитного типа или гидравлического типа).

Чтобы определить КПД двигателя при любой нагрузке (ниже номинальной), выполните следующие действия:

1. Отрегулируйте механизм нагрузки ленточного тормоза, чтобы получить процентную нагрузку на двигатель.

Используйте формулу:

л.с. = крутящий момент x об / мин / 5252
Где: Мощность = Лошадиные силы; Крутящий момент = фут-фунт; Скорость =

Пример:

Определите КПД 4-полюсного двигателя мощностью 20 л.с., когда он работает при 25% номинальной нагрузки.
Примечание: когда двигатель нагружен на 25% от номинальной, частота вращения падает до 1700

% Нагрузка = 20 л.с. x 25% = 5 л.с.
Следовательно, необходимый крутящий момент равен T = (л.с. x 5252) / об / мин
T = (5 л.с. x 5252) / 1700 = 15,44 фут-фунт
: используйте тахометр для определения фактической скорости, когда двигатель нагружен на 25% от его номинальной нагрузки.

2. После определения крутящего момента при 25% номинальной нагрузки проверьте показания ваттметра или комбинацию показаний вольтметра, амперметра и пФ.

Случай 1: Использование ваттметра

Pin = показание ваттметра
Pout = 5 л.с.
Преобразование 5 л.с. в Вт = 5 x 746 = 3730
КПД = 3730 Вт / показание ваттметра x 100%

Случай 2: Использование комбинации вольтметра, амперметра и пФ-метра

Контакт = 1,73 x V x I x pf (для трехфазных двигателей)
Pin = V x I x pf (для однофазных двигателей)
КПД = 3730 Вт / вывод x 100%

Примечание: значения V, I и pf являются фактическими показаниями счетчика при работающем двигателе.

3. Повторите тот же процесс, если вы хотите узнать КПД двигателя, скажем, 30%, 70% или 100%.

Вид убытков

Потери, связанные с работой электродвигателей:
Потери меди статора — из-за проводников в статоре
Потери меди в роторе — из-за проводов в роторе
Потери в сердечнике — из-за магнитных потерь в сердечнике двигателя.
Потери на трение — из-за физических контактов при вращении двигателя.
Есть несколько факторов, по которым КПД двигателя снижается со временем, и он не может достичь первоначального КПД, как было задумано. Например:
Из-за старения двигателя иногда выравнивание ротора больше не похоже на исходное, поэтому потери на трение двигателя увеличиваются.
Когда двигатель сгорел и был подвергнут ремонту, то качество проводов не соответствовало оригиналу.
Изношена сердцевина мотора.
Резюме
Тест тормозов Прони — один из методов определения фактического КПД электродвигателя.
Долговечность двигателя и неправильный ремонт могут снизить эффективность двигателя.
Правильное профилактическое обслуживание может поддерживать КПД двигателя, близкий к первоначальному.
Список литературы
Design Assistance Corporation
Оборудование для обучения обратной связи
Министерство энергетики США
Скорость электронов | IOPSpark
Электрон
Квантовая и ядерная
Скорость электронов
Руководство для преподавателей для 14-16
В электронной пушке электроны выкипают с поверхности горячей металлической пластины.Они покидают пластину с очень малой скоростью, а затем электрическое поле ускоряет их по направлению к аноду. См. Инструкцию
Электронные пушки
Вы можете рассчитать скорость электронов, подумав об изменениях энергии в системе.
Каждый электрон имеет заряд e кулонов, а разность потенциалов между нитью накала и анодом составляет В вольт.
Энергия, передаваемая каждому кулону заряда, составляет В джоуля.
Итак, энергия, переданная электронам, равна e V джоулей.
Электроны приобретают кинетическую энергию. В отличие от электронов в проводе, этим электронам не во что удариться, не к чему передать энергию, когда они движутся к аноду. Таким образом, каждый электрон приобретает кинетическую энергию, равную количеству энергии, переданной электрически.
Электрон стартует из состояния покоя (достаточно близко), поэтому полученная кинетическая энергия определяется выражением ½ m v ², где m — его масса, а v — его скорость.
Таким образом, мы можем сказать, что: ½ м v ² = e V
Масса электрона м = 9 × 10 ^-31 кг
Электронный заряд e = 1,6 × 10 ^-19 C
Для электронной пушки с напряжением между катодом и анодом В = 100 В электрон будет иметь скорость примерно v = 6 × 10 ⁶ м / с. (Релятивистские эффекты не учитывались.)
Когда электроны пройдут через анод, ускорение больше не будет.
Грубая модель представляет собой набор мраморных шариков, стекающих по наклонной доске и врезавшихся в стену внизу, за исключением нескольких, которые могут удариться о щель в стене и продолжат движение по ровной поверхности с другой стороны стена. Наклон соответствует электрическому полю, которое мы применяем внутри пушки для ускорения электронов. Плоское основание соответствует области за анодом, где электроны движутся с постоянной скоростью.
В кинескопе телевизора есть такая же пушка, которая стреляет электронами прямо на экран в трубке. Там электроны образуют яркое пятно, возбуждая свечение на экране, но по пути их можно вывести из прямой линии магнитными полями.
Скорость электрического тока (скорость тока)

Дата: Вт, 17 окт 95, 09:53:00 PDT
От: О. Квист
Тема: Re: ваша почта
Пт.13 октября 1995 г. Билл Бити написал:
> Очень интересно! Все источники, с которыми я встречался, утверждают, что
> каждый атом в проводнике вносит один (или два?) Электрона в
> зону проводимости. Знаете ли вы приблизительное число
> действительного числа электронов на атом в медной решетке? Насколько
> меньше 1.0?
Количество электронов в зоне проводимости действительно такое, как вы говорите. Но, Я не об этом говорил (ниже). Фактическое количество электронов которые вносят вклад в электрический ток, не равный количеству электроны в зоне проводимости.
Электроны, которые вносят вклад в электрическую проводимость, — это те электроны на поверхности Ферми, которые «некомпенсированы». Из симметрии, эти электроны лежат на поверхности или вблизи нее, и в результате Поверхность Ферми «сдвигается» электрическим полем. Доля электронов, которые остаются нескомпенсированными, приблизительно определяется соотношением (скорость дрейфа) / (скорость Ферми). Результат — количество электронов которые производят наблюдаемый ток, значительно меньший, чем у Авагадро. количество.
Таким образом уменьшается количество электронов, производящих ток, и увеличение их средней скорости. Средние скорости электронов больше вероятно, в диапазоне метров / сек, а не десятых долей миллиметра / сек как и предсказывает теория свободных электронов.
Дата: Вт, 16 июня 1998 г., 00:31:01 -0500
От: Рой М.
Кому: Уильям Бити>
Тема: Re: Скорость дрейфа электронов в металлах
Группы новостей: sci.physics.electromag
Это мелочь, но скорость дрейфа средняя.Если некоторые из них Электроны проводимости «застревают», они все равно вносят свой вклад в среднее значение.
Если вы хотите исключить 99% самых медленных, тогда среднее значение тех, которые вы делаете допустим будет выше. Но, вероятно, это ненужное уточнение в в этом контексте, который должен рассматривать электроны как классические частицы и рассчитать средние скорости дрейфа.
В любом случае, эффект, о котором вы говорите, касается теории Ферми, Паули. исключение и сохранение энергии. Фактически меньше электронов участвуют в проводимости, но их длина свободного пробега больше.
Объяснение примерно такое: не более двух (с противоположными вращениями) электроны могут занимать данное состояние. Когда два электрона сталкиваются, их конечные состояния должны иметь одинаковую полную энергию, а конечные состояния должны были вакантными. Таким образом, если все состояния, которые могут быть достигнуты при данный энергетический уровень уже заполнен, то два электрона не могут столкнуться. В результате электроны в состояниях с низкой энергией «застревают» в этих штатах. Таким образом, только относительно небольшое количество электронов с высокой энергией государства действительно доступны для участия, но большинство других электроны не могут столкнуться с электронами высокой энергии, поэтому что те электроны, которые участвуют, идут дальше (длина свободного пробега), чем вы могли ожидать.

Тема: Re: Скорость дрейфа электронов в металлах
Группы новостей: sci.physics.electromag
Откуда:
Организация: Eskimo North (206) For-Ever
Распространение:
Интересно. Если часть зоны проводимости исключена из проводимости, то средняя скорость дрейфа всех электронов зоны проводимости равна незатронутый.
Однако средняя скорость дрейфа «незакрепленных» электронов становится равной намного лучше. «Застрявшие» электроны не «проводят» и не являются часть дрейфующего населения, даже если они находятся в проводящем группа, правда?
В конце концов, для расчета скорости дрейфа мы могли бы иметь подсчитали все валентные электроны в каждом атоме меди (так как они все «застряли»), а затем утверждал, что средняя скорость дрейфа для электроны были даже медленнее, чем если бы каждый атом вносил только один электрон к текущему.