Jak se počítají otáčky motoru?

Naprostá většina dřevoobráběcích a kovoobráběcích strojů, čerpadel, dopravních pásů, kladkostrojů, mostových jeřábů a dalších zdvihacích a výrobních zařízení je poháněna střídavými elektromotory. Pro bezproblémový chod každého mechanismu je nutný správně zvolený hnací výkon a optimální rychlost otáčení hřídele motoru.

Synchronní a asynchronní otáčky motoru

Třífázové napětí přiváděné do vinutí statoru v něm generuje pohybující se magnetické pole, rotující konstantní rychlostí. Tato hodnota se nazývá „synchronní rychlost“, protože závisí na frekvenci napájecího napětí a také na počtu pólových párů. Vypočítá se pomocí vzorce: Nс=f*60/p, kde:
Nc je počet otáček magnetického pole statoru za minutu (rpm)
f – frekvence proudu v napájecí síti (Hz)
60 je počet sekund za minutu
p je počet pólových párů elektromotoru V napájecích sítích s proudovou frekvencí 50 Hz nesmí maximální synchronní rychlost otáčení magnetického pole statoru asynchronních motorů překročit 3000 ot./min. Takové vlastnosti jsou vlastní elektromotorům s jedním párem pólů, to znamená těm, ve kterých má každé ze tří vinutí pouze jeden pár pólů: „N“ – sever a „S“ – jih. Například AIMUR 90 L2 IM1081; AIR 112 M2 IM2001; 5AI 71 B2 IM3001 a další. To je způsobeno skutečností, že jedna celá otáčka magnetického toku statoru v každém z vinutí je dokončena během jedné periody změny směru pohybu proudu, tj. za 1/50 s. To znamená, že dosáhneme stejných 3000 otáček za minutu. S přibývajícími póly se synchronní otáčky snižují. Synchronní frekvence motorů 5AI 80 A4 IM1081 a 1MA6183-4BC je tedy 1500 ot./min a motorů 5AI 355 L10 nebo AIR 250 S10 IM2001 pouze 600 ot./min. Skutečné (asynchronní) otáčky hřídele motoru jsou vždy menší než jeho synchronní hodnota. To se vysvětluje nejen ztrátami v důsledku odporu vzduchu a tření v ložiskách, ale samotným principem činnosti asynchronních elektrických strojů. Rozdíl mezi těmito hodnotami se nazývá skluz, vyjádřený v procentech a vypočtený podle vzorce: s=((Nс-Nф)/Nc)*100), kde
s — skluz
Nс – synchronní rychlost otáčení magnetického toku statoru
Nf – aktuální (asynchronní) frekvence

Proč potřebujete znát rychlost otáčení hřídele elektromotoru?

V procesu výběru pohonu byste měli zajistit nejen to, že vybraný model odpovídá specifikům použití a provozním podmínkám, ale také to, že rychlost otáčení asynchronního motoru odpovídá výkonu potřebnému pro normální provoz mechanismu. Pro zdvihací mechanismy (nosníkové jeřáby, kladkostroje, navijáky, různé typy jeřábů) tak není potřeba vysokých otáček rotoru motoru. Taková zařízení používají modely se synchronními rychlostmi od 600 do 1000 ot./min. Provozní vlastnosti ventilačních systémů přitom vyžadují vyšší otáčky rotoru asynchronního motoru. K jejich kompletaci se proto používají rychloběžné elektrické stroje. V závislosti na požadované tlakové charakteristice a požadovaném objemovém průtoku je čerpací zařízení vybaveno motory se synchronními otáčkami 1500 nebo 3000 ot./min.

Jak určit otáčky motoru

Tento parametr musí být uveden na typovém štítku elektrického stroje, dále jeho výkon, účinnost, schéma zapojení vinutí, odběr proudu, účiník (cos φ). Jsou však situace, kdy informační štítek chybí nebo jeho stav neumožňuje přečíst požadovaná data. Ideální možností pro určení asynchronní rychlosti je měření pomocí mechanického nebo laserového otáčkoměru. Taková zařízení se však zřídka vyskytují i ​​v podnicích. Je možné určit, jaké otáčky motoru jsou otáčky za minutu bez drahého vybavení. K tomu si stačí zapamatovat, co je to synchronní rychlost a na čem závisí. Chcete-li najít požadovaný parametr, musíte zjistit, kolik pólů je v motoru. To lze provést pomocí jednoduchého analogového miliampérmetru v režimu měření proudu. S motorem bez napětí a odpojeným od hnaného mechanismu sejměte kryt svorkovnice. Najdeme začátek a konec jednoho ze statorů vinutí a připojíme k nim sondy zařízení. Na hřídeli uděláme značku a začneme ji otáčet v libovolném směru, pozorujeme miliampérmetrovou jehlu a počítáme počet jejích odchylek od výchozí polohy. Výsledná hodnota bude udávat, kolik pólů je v testovaném motoru. Dále vypočteme synchronní frekvenci Nc pomocí výše uvedeného vzorce.

Typy zařízení v závislosti na otáčkách hřídele

• nízkorychlostní typ s rychlostí nejvýše 300 ot / min;
• počet otáček nepřesahuje 1500 ot./min u elektromotorů se střední rychlostí otáčení;
• vysokorychlostní zařízení se provádí s počtem otáček hřídele nejvýše 6000;
• počet cyklů za minutu minimálně 6000 se používá u jednotek s ultra vysokou rychlostí.

Rychlost otáčení motoru ovlivňuje volbu zařízení pro výkon a točivý moment. Pro průmyslové stroje a velké jeřáby se používají vysokorychlostní nebo středněrychlé jednotky. V tomto případě lze hodnotu otáček měnit pomocí převodových motorů a řemenic.

Množství můžete určit pohledem na štítek, ale může se během používání poškodit. Existuje nejjednodušší metoda pro určení rychlosti otáčení bez použití dalšího zařízení.

Metody určování otáček motoru

Rychlosti otáčení asynchronního elektromotoru se obvykle rozumí úhlová frekvence otáčení jeho rotoru, která je na typovém štítku (na typovém štítku motoru) uvedena jako počet otáček za minutu. Třífázový motor lze napájet i z jednofázové sítě, stačí k jednomu nebo dvěma jeho vinutí přidat paralelně kondenzátor, v závislosti na síťovém napětí, ale design to nezmění; motoru.

Pokud tedy rotor pod zatížením udělá 2760 otáček za minutu, pak se úhlová frekvence tohoto motoru bude rovnat 2760 * 2pi/60 radiánů za sekundu, tedy 289 rad/s, což není vhodné pro vnímání, takže nápis jednoduše říká „2760 ot./min“ min. Ve vztahu k asynchronnímu elektromotoru je to rychlost zohledňující skluz s.

Synchronní rychlost tohoto motoru (bez zohlednění skluzu) se bude rovnat 3000 otáčkám za minutu, protože když jsou vinutí statoru napájena síťovým proudem o frekvenci 50 Hz, magnetický tok každou sekundu provede 50 úplných cyklů změny a 50 * 60 = 3000, takže To se ukáže jako 3000 ot / min – synchronní rychlost asynchronního elektromotoru.

V tomto článku budeme hovořit o tom, jak určit rychlost synchronního otáčení neznámého třífázového asynchronního motoru jednoduše pohledem na jeho stator. Podle vzhledu statoru, podle umístění vinutí, podle počtu štěrbin snadno určíte synchronní otáčky elektromotoru, pokud nemáte po ruce otáčkoměr. Začněme tedy popořadě a podívejme se na tuto problematiku na příkladech.

Počet otáček 3000

O asynchronních elektromotorech (viz – Typy elektromotorů) je zvykem říkat, že konkrétní motor má jeden, dva, tři nebo čtyři páry pólů. Minimum je jeden pár pólů, to znamená, že minimum jsou dva póly. Podívejte se na obrázek. Zde vidíte, že stator obsahuje dvě sériově zapojené cívky pro každou fázi – v každé dvojici cívek je jedna umístěna naproti druhé. Tyto cívky tvoří dvojici pólů na statoru.

Jedna z fází je pro přehlednost zobrazena červeně, druhá zeleně a třetí černě. Vinutí všech tří fází jsou uspořádána stejným způsobem. Protože jsou tato tři vinutí napájena střídavě (třífázový proud), pak se při 1 oscilaci z 50 v každé fázi magnetický tok statoru jednou otočí o celých 360 stupňů, tzn.

udělá jednu otáčku za 1/50 sekundy, což znamená 50 otáček za sekundu. Takže to vychází na 3000 ot./min.

Je tedy zřejmé, že k určení synchronních otáček asynchronního elektromotoru stačí určit počet párů jeho pólů, což lze snadno provést odstraněním krytu a pohledem na stator.

Vydělte celkový počet statorových štěrbin počtem štěrbin na sekci vinutí jedné z fází. Pokud dostanete 2, pak máte motor se dvěma póly – s jedním párem pólů. Proto je synchronní frekvence 3000 ot/min nebo přibližně 2910 včetně skluzu. V nejjednodušším případě je 12 slotů, 6 slotů na cívku a 6 takových cívek – dvě pro každou ze tří fází.

Upozorňujeme, že počet cívek v jedné skupině pro jeden pár pólů nemusí být nutně 1, ale také 2 a 3, nicméně například jsme zvažovali variantu s jednotlivými skupinami pro pár cívek (nebudeme se věnovat metody navíjení v tomto článku).

Počet otáček 1500

Pro získání synchronní rychlosti 1500 ot./min se počet pólů statoru zdvojnásobí, takže při 1 kmitu z 50 by magnetický tok udělal jen půl otáčky – 180 stupňů.

K tomu jsou pro každou fázi vyrobeny 4 sekce vinutí. Pokud tedy jedna cívka zabírá čtvrtinu všech slotů, máte motor se dvěma páry pólů tvořenými čtyřmi cívkami na fázi.

Například 6 slotů z 24 je obsazeno jednou cívkou nebo 12 ze 48, což znamená, že máte motor se synchronní rychlostí 1500 ot./min, nebo s přihlédnutím k klouzání přibližně 1350 ot./min. Na zobrazené fotografii je každá sekce vinutí vyrobena ve formě skupiny dvojitých cívek.

Počet otáček 1000

Jak jste již pochopili, pro získání synchronní frekvence 1000 otáček za minutu tvoří každá fáze již tři páry pólů, takže při jedné oscilaci 50 (hertzů) by se magnetický tok otočil pouze o 120 stupňů a podle toho by otočil rotor. .

Na stator je tedy instalováno minimálně 18 cívek, přičemž každá cívka zabírá šestinu všech slotů (šest cívek na fázi – tři páry). Pokud je například 24 slotů, pak jedna cívka zabere 4 z nich. Výsledná frekvence s přihlédnutím k skluzu je cca 935 ot./min.

Počet otáček 750

Pro získání synchronní rychlosti 750 ot/min je nutné, aby tři fáze tvořily čtyři páry pohyblivých pólů na statoru, to je 8 cívek na fázi – jedna proti druhé – 8 pólů. Pokud je například pro 48 slotů cívka na každých 6 slotů, máte asynchronní motor se synchronními otáčkami 750 (nebo asi 730 s přihlédnutím k posuvu).

Počet otáček 500

Konečně pro získání asynchronního motoru se synchronní rychlostí 500 ot./min je potřeba 6 párů pólů – 12 cívek (pólů) na fázi, takže při každém kmitu sítě se magnetický tok otočí o 60 stupňů. Tedy pokud má např. stator 36 slotů, kdežto na cívku jsou 4 sloty – máte třífázový motor s 500 otáčkami za minutu (480 včetně skluzu).

Závěr

Nejúčinnějším způsobem je řízení rychlosti otáčení hřídele frekvencí napájecího napětí statoru. Frekvenční měniče:

• Snižte startovací proudy.
• Výrazně snížit spotřebu energie.
• Umožňuje upravit točivý moment při dynamickém zatížení.
• Rychlost otáčení hřídele je plynule řízena v širokém rozsahu.

Zařízení také poskytují ochranu proti fázové nesymetrii, přetížení, zkratu a napěťovým rázům. Moderní invertory také umožňují implementovat jakýkoli zákon o automatickém řízení, provádět dálkové ovládání, vést protokol událostí a mnoho dalšího.