Как определить мощность электродвигателя
Как устроен электродвигатель
В основе работы мотора лежит принцип электромагнитной индукции. Прибор состоит из двух частей. Неподвижная часть — статор для двигателей переменного тока или индуктор для двигателей постоянного тока. Подвижная часть — ротор для двигателей переменного тока или якорь для двигателей постоянного тока. Производители выпускают моторы разных технических характеристик и комплектаций, но подвижная и неподвижная часть остаются без изменений.
Что такое мощность электродвигателя
Мощность электродвигателя характеризует скорость преобразования электрической энергии, ее принято измерять в ваттах. Чтобы понять, как это работает, нам понадобится две величины: сила тока и напряжение. Сила тока — количество тока, которое проходит через поперечное сечение за какой-то отрезок времени, ее принято измерять в амперах. Напряжение — величина, равная работе по перемещению заряда между двумя точками цепи, ее принято измерять в вольтах.
Если говорить простыми словами, силу тока и напряжение можно сравнить с водой. Сила тока — скорость, с которой течет вода по трубам. Напряжение видно на примере двух емкостей, соединенные между собой трубкой. Если вы поставите одну емкость выше другой, вода будет вытекать до тех пор, пока уровни в обеих емкостях не сравняются. Именно перепад высот и будет напряжением. После того, как вы поставите заглушку между двумя емкостями, течение воды (ток) остановится, но напряжение останется.
Для расчета мощности используется формула N = A/t, где:
N — мощность;
А — работа;
t — время.
Расчет мощности электродвигателя
Производители указывают на электрооборудовани все технические параметры. «Зачем тогда делать какой-то расчет?», — скажете вы. Но дело в том, что заявленная мощность — это не фактическая мощность электродвигателя, а максимально допустимая мощность электропотока. Так что, если на вашей технике или инструменте указана мощность, к примеру, в 1000 Вт, это совсем не то, о чем вы думаете.
Три способа определить мощность электродвигателя
Для расчета мощности существует не один десяток способов. Мы не будем говорить о каждом из них, остановившись лишь на самым простых и доступных.
Первый способ. Расчет по таблицам
Для этого способа расчета вам понадобится линейка или штангенциркуль. С их помощью измерьте диаметр вала вашего электродвигателя, длину мотора (выступающие части вала не учитывайте) и расстояние до оси. С использованием полученных цифр вы сможете определить мощность электродвигателя по таблицам технических характеристик двигателей. Найти такие таблицы не составит труда — они есть в открытом доступе в сети интернет. Открыв таблицу, определите серию электродвигателя и, соответственно, его технические характеристики.
Второй способ. Расчет по счетчику
Указанный способ считается самым простым, вам не понадобятся ни дополнительное оборудование, ни расчеты. Перед тем, как приступить к измерению мощности электродвигателя, выключите все электроприборы из сети.
Включите испытуемый электродвигатель и запустите его в работу на 5-7 минут. Если в вашем доме установлен современный счетчик, он покажет нагрузку в киловаттах.
Третий способ. Расчет по габаритам
Для этого способа вам понадобится линейка или штангенциркуль. Измерьте диаметр сердечника с внутренней стороны и длину (учитывайте длину отверстий вентиляции). Определите частоту сети и синхронную частоту вращения вала. Умножьте диаметр сердечника в сантиметрах на синхронную частоту вращения вала, полученное значение умножьте на 3,14, поделите на частоту сети, умноженную на 120.
Как рассчитать потребляемую мощность двигателя
В этой статье мы разберем, что такое мощность трехфазного асинхронного двигателя и как ее рассчитать.
Понятие мощности электродвигателя
Мощность – пожалуй, самый важный параметр при выборе электродвигателя. Традиционно она указывается в киловаттах (кВт), у импортных моделей – в киловаттах и лошадиных силах (л.с., HP, Horse Power). Для справки: 1 л.
с. приблизительно равна 0,75 кВт.
На шильдике двигателя указана номинальная полезная (отдаваемая механическая) мощность. Это та мощность, которую двигатель может отдавать механической нагрузке с заявленными параметрами без перегрева. В формулах номинальная механическая мощность обозначается через Р2.
Электрическая (потребляемая) мощность двигателя Р1 всегда больше отдаваемой Р2, поскольку в любом устройстве преобразования энергии существуют потери. Основные потери в электродвигателе – механические, обусловленные трением. Как известно из курса физики, потери в любом устройстве определяются через КПД (ƞ), который всегда менее 100%. В данном случае справедлива формула:
Р2 = Р1 · ƞ
КПД в двигателях зависит от номинальной мощности – у маломощных моделей он может быть менее 0,75, у мощных превышает 0,95. Приведенная формула справедлива для активной потребляемой мощности. Но, поскольку электродвигатель является активно-реактивной нагрузкой, для расчета полной потребляемой мощности S (с учетом реактивной составляющей) нужно учитывать реактивные потери.
Реактивная составляющая выражается через коэффициент мощности (cosϕ). С её учетом формула номинальной мощности двигателя выглядит так:
Р2 = Р1 · ƞ = S · ƞ · cosϕ
Мощность и нагрев двигателя
Номинальная мощность обычно указывается для температуры окружающей среды 40°С и ограничена предельной температурой нагрева. Поскольку самым слабым местом в двигателе с точки зрения перегрева является изоляция, мощность ограничивается классом изоляции обмотки статора. Например, для наиболее распространенного класса изоляции F допустимый нагрев составляет 155°С при температуре окружающей среды 40°С.
В документации на электродвигатели приводятся данные, из которых видно, что номинальная мощность двигателя падает при повышении температуры окружающей среды. С другой стороны, при должном охлаждении двигатели могут длительное время работать на мощности выше номинала.
Мы рассмотрели потребляемую и отдаваемую мощности, но следует сказать, что реальная рабочая потребляемая мощность P (мощность на валу двигателя в данный момент) всегда должна быть меньше номинальной:
Р 2 1
Это необходимо для предотвращения перегрева двигателя и наличия запаса по перегрузке.
Кратковременные перегрузки допустимы, но они ограничены прежде всего нагревом двигателя. Защиту двигателя по перегрузке также желательно устанавливать не по номинальному току (который прямо пропорционален мощности), а исходя из реального рабочего тока.
Современные производители в основном выпускают двигатели из ряда номиналов: 1,5, 2,2, 5,5, 7,5, 11, 15, 18,5, 22 кВт и т.д.
Расчет мощности двигателя на основе измерений
На практике мощность двигателя можно рассчитать, прежде всего, исходя из рабочего тока. Ток измеряется токовыми клещами в максимальном рабочем режиме, когда рабочая мощность приближается к номинальной. При этом температура корпуса двигателя может превышать 100 °С, в зависимости от класса нагревостойкости изоляции.
Измеренный ток подставляем в формулу для расчета реальной механической мощности на валу:
Р = 1,73 · U · I · cosϕ · ƞ, где
- U – напряжение питания (380 или 220 В, в зависимости от схемы подключения – «звезда» или «треугольник»),
- I – измеренный ток,
- cosϕ и ƞ – коэффициент мощности и КПД, значения которых можно принять равными 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью более 15 кВт.
Если нужно найти номинальную мощность
Р2 > Р
Если необходимо рассчитать потребляемую активную мощность, используем следующую формулу:
Р1 = 1,73 · U · I · ƞ
Именно активную мощность измеряют счетчики электроэнергии. В промышленности для измерения реактивной (и полной мощности S) применяют дополнительное оборудование. При данном способе можно не использовать приведенную формулу, а поступить проще – если двигатель подключен в «звезду», измеренное значение тока умножаем на 2 и получаем приблизительную мощность в кВт.
Расчет мощности при помощи счетчика электроэнергии
Этот способ прост и не требует дополнительных инструментов и знаний. Достаточно подключить двигатель через счетчик (трехфазный узел учета) и узнать разницу показаний за строго определенное время. Например, при работе двигателя в течении часа разница показаний счетчика будет численно равна активной мощности двигателя (Р 1).
Но чтобы получить номинальную мощность Р2, нужно воспользоваться приведенной выше формулой.
Другие полезные материалы:
Степени защиты IP
Трехфазный двигатель в однофазной сети
Типичные неисправности электродвигателей
Сколько лошадиных сил в машине?
Перейти к содержимому
Мощность в лошадиных силах — это единица измерения, используемая для расчета скорости создания силы двигателем транспортного средства. Это ключевой компонент, используемый для определения общего количества миль, пройденных автомобилем в течение его срока службы. Он также используется для информирования водителя о максимальной грузоподъемности автомобиля. Проще говоря, лошадиная сила будет означать, насколько быстро транспортное средство может выполнять работу.
Термин «лошадиная сила» был единицей измерения, созданной Джеймсом Уаттом в середине 17 
Этот эксперимент был проведен в качестве кампании по сравнению мощности, создаваемой лошадьми, которые использовались для перевозки тяжелых предметов, с его новым изобретением, паровым двигателем. Основываясь на своей теории, Джеймс Уатт обнаружил, что если одна лошадь использует мощность в 1 лошадиную силу, она способна поднять 330 фунтов угля со скоростью 100 футов в минуту, что эквивалентно 330 фунтам угля со скоростью 100 футов в минуту или 1000 фунтов угля со скоростью 33 фута в минуту. минута. Короче говоря, Уатт пришел к выводу, что лошадь может выполнять работу со скоростью 33 000 футо-фунтов в минуту, именно так была изобретена одна единица лошадиной силы.
Хотя лошадиная сила была основана в середине 17 го века и составляла 33 000 футо-фунтов в минуту, в наши дни мы теперь переводим это на лошадь, способную поднять 550 фунтов на высоту 1 фут. в секунду. Последнее является стандартом, который выбрал Джеймс Уатт, поскольку лошади различаются по мощности.
Мощность в лошадиных силах является одним из основных показателей, связанных с мощностью двигателя. Тем не менее, он не должен быть без своего аналога, крутящего момента. Оба часто используются при описании двигателя и возможностей автомобиля, но по-разному используются для измерения мощности двигателя.
Крутящий момент рассчитывает количество силы, приложенной для выполнения работы, с фокусом на мощности по сравнению с мощностью в лошадиных силах, которая взвешивает, насколько быстро вы выполняете работу, с акцентом на скорость или скорость выполнения работы.
Статистические данные из спецификации транспортного средства важны, поскольку они рисуют для покупателя картину того, как транспортное средство будет работать и какую мощность или скорость оно может развить. Двигатель с меньшей мощностью обеспечивает более высокую эффективность использования топлива. В то время как, если вы водитель, который ежедневно ездит по автостраде, вы можете искать автомобиль с большей мощностью и крутящим моментом, чтобы помочь генерировать мощность, необходимую для подъема на более высокой скорости.
Теперь, когда мы обсудили разницу между крутящим моментом и мощностью в лошадиных силах, давайте посмотрим, что означают цифры на вкладке технических характеристик автомобиля. В этом примере мы рассмотрим Kia Soul 2021 года, мощность которого составляет 147 лошадиных сил при 6200 об / мин (оборотов в минуту). Это означает, что когда скорость двигателя увеличивается до 6200 об/мин, мощность достигает своего максимума при 147 л.с. и немного снижается по мере того, как скорость двигателя продолжает расти.
Что такое трансмиссия?
Что такое автомобильные оси?
Разница между мощностью и крутящим моментом
Поделиться:
Купить артикул
Продукты AMSOIL для легковых и грузовых автомобилей AMSOIL P.i.® Performance Improver AMSOIL Synthetic Racing Oil Мощность и крутящий момент — два важных параметра, используемых для описания мощности двигателя, но они относятся к разным аспектам производительность двигателя.
Что такое крутящий момент?
Крутящий момент является мерой силы вращения и более конкретно определяется как количество силы, необходимой для вращения объекта вокруг оси. Крутящий момент часто считают «ворчанием» двигателя, поскольку он определяет способность двигателя выполнять работу и измеряется в фунтах-футах (lb-ft).
Крутящий момент — это то, что вы чувствуете, когда сила двигателя толкает автомобиль вперед и отбрасывает вас на сиденье, при условии, что это не нарушает сцепление с дорогой и не заставляет шины дымить и визжать. Сила, создаваемая двигателем, вращает коленчатый вал, а трансмиссия передает этот крутящий момент на колеса, приводя в движение автомобиль. Чем больше сила приложена к коленчатому валу, тем большую работу может совершить автомобиль.
«Нет замены водоизмещению».
Крутящий момент
Что такое мощность?
Лошадиная сила (л.с.) обычно используется для описания выходной мощности и указывает, какую мощность может производить двигатель.
Он определяется как количество работы, выполненной за определенное время. Одна лошадиная сила равна 33 000 фут-фунтов работы в минуту или 550 фут-фунтов в секунду.
Лошадиная сила — это скорость, которую вы чувствуете, когда обороты растут, уличные фонари проносятся мимо, а двигатель все быстрее приближает автомобиль к красной черте. В то время как крутящий момент измеряет способность двигателя выполнять работу в данный момент, мощность в лошадиных силах измеряет способность двигателя выполнять работу с течением времени.
Лошадиная сила была разработана как единица измерения в 18 веке шотландским изобретателем и инженером Джеймсом Уаттом для сравнения мощности паровых двигателей с мощностью лошадей.
Мощность лошадиных сил была разработана в 18 веке для сравнения мощности паровых двигателей с мощностью лошадей.
Мощность в л.с.
Отношение
Количество лошадиных сил, которое может выдать двигатель, прямо пропорционально величине крутящего момента, создаваемого коленчатым валом, который прямо пропорционален общему рабочему объему (размеру) двигателя и его пиковым оборотам.
Специалисты по тюнингу двигателей понимают, что автомобиль с более высокой мощностью сможет дольше поддерживать высокую скорость, а автомобиль с более высоким крутящим моментом сможет быстрее разгоняться с места, и они обычно пытаются оптимизировать и то, и другое.
Как правило, двигатели с большим рабочим объемом (больший объем двигателя) обычно имеют более высокий выходной крутящий момент при более низких оборотах, в то время как двигатели с более высокими оборотами (красная зона) имеют более высокую выходную мощность.
Поскольку существует ограничение на максимальный рабочий объем двигателя в зависимости от размера транспортного средства, существует также ограничение на величину крутящего момента, который может производить двигатель, что, в свою очередь, устанавливает ограничение на максимальную мощность двигателя в лошадиных силах.
Уравнение
Крутящий момент и мощность легко измерить по формуле:
Лошадиная сила = Крутящий момент x обороты двигателя / 5252
Подстановка различных значений оборотов в минуту в уравнение дает представление о диапазоне мощности, которую может производить двигатель.
Производители двигателей измеряют значения и взаимосвязь между крутящим моментом и мощностью на динамометре и выводят результаты на динамометрическую карту. Производительность можно измерить непосредственно на кривошипе с минимальной потерей мощности или на колесе с некоторой потерей мощности от трансмиссии.
Изучив приведенную ниже диаграмму, вы заметите, что крутящий момент выше при низких оборотах, а мощность выше при высоких оборотах. Они всегда пересекаются при 5252 об/мин, потому что мощность равна крутящему моменту, умноженному на обороты двигателя, деленному на 5252. Следовательно, крутящий момент и мощность всегда равны при частоте вращения двигателя 5252 об/мин.
Карта Dyno
Что лучше?
Несмотря на то, что крутящий момент и мощность в лошадиных силах являются общими аргументами в пользу продажи автомобилей, многие потребители не до конца понимают, что означают эти рейтинги или взаимосвязь между ними.
Ответ на вопрос, что важнее, зависит от приложения.
В то время как крутящий момент измеряет вращающую силу, создаваемую двигателем транспортного средства, и способность двигателя выполнять работу, мощность в лошадиных силах измеряет, насколько быстро двигатель может выполнять работу. Таким образом, высокий крутящий момент заставляет двигатель быстрее разгоняться после остановки, а высокая мощность обеспечивает более высокую максимальную скорость.
Хотя для движения транспортного средства необходимы оба варианта, если вы перевозите тяжелые грузы или тянете прицеп, вы оцените дополнительную мощность двигателя с высоким крутящим моментом. Если вы пытаетесь установить рекорд круга на местной трассе, вам понадобится двигатель, настроенный на максимальную мощность.
Важно повторить, что мощность и крутящий момент взаимосвязаны и не независимы друг от друга. Для увеличения мощности требуется увеличение крутящего момента, оборотов в минуту или и того, и другого, но зависимость не всегда линейна, и транспортные средства можно настроить так, чтобы они благоприятствовали тому или иному с помощью зубчатой передачи и других модификаций, таких как турбонаддув и нагнетатель.