3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем измеряется ток двигателя

Мощность постоянного тока

Определения и формулы

Мощность – это работа, произведенная за единицу времени. Электрическая мощность равна произведению тока на напряжение: P=U∙I. Отсюда можно вывести другие формулы для мощности:

Единицу измерения мощности получим, подставив в формулу единицы измерения напряжения и тока:

Единица измерения электрической мощности, равная 1 ВА, называется ватом (Вт). Название вольт-ампер (ВА) используется в технике переменного тока, но только для измерения полной и реактивной мощности.

Единицы измерения электрической и механической мощности связаны следующими соотношениями:

1 Вт =1/9,81 кГ•м/сек ≈1/10 кГ•м/сек;

1 кГ•м/сек =9,81 Вт ≈10 Вт;

1 л.с. =75 кГ•м/сек =736 Вт;

1 кВт =102 кГ•м/сек =1,36 л.с.

Если не учитывать неизбежных потерь энергии, то двигатель мощностью 1 кВт может перекачивать каждую секунду 102 л воды на высоту 1 м или 10,2 л воды на высоту 10 м.

1. Нагревательный элемент электрической печи на мощность 500 Вт и напряжение 220 В выполнен из проволоки высокого сопротивления. Рассчитать сопротивление элемента и ток, который через него проходит (рис. 1).

Ток найдем по формуле электрической мощности P=U∙I,

откуда I=P/U=(500 Bm)/(220 B)=2,27 A.

Сопротивление рассчитывается по другой формуле мощности: P=U^2/r,

откуда r=U^2/P=(220^2)/500=48400/500=96,8 Ом.

2. Какое сопротивление должна иметь спираль (рис. 2) плитки при токе 3 А и мощности 500 Вт?

Для этого случая применим другую формулу мощности: P=U∙I=r∙I∙I=r∙I^2;

отсюда r=P/I^2 =500/3^2 =500/9=55,5 Ом.

3. Какая мощность превращается в тепло при сопротивлении r=100 Ом, которое подключено к сети напряжением U=220 В (рис. 3)?

4. В схеме на рис. 4 амперметр показывает ток I=2 А. Подсчитать сопротивление потребителя и электрическую мощность, расходуемую в сопротивлении r=100 Ом при включении его в сеть напряжением U=220 В.

P=U∙I=220∙2=440 Вт, или P=U^2/r=220^2/110=48400/110=440 Вт.

5. На лампе указано лишь ее номинальное напряжение 24 В. Для определения остальных данных лампы соберем схему, показанную на рис. 5. Отрегулируем реостатом ток так, чтобы вольтметр, подключенный к зажимам лампы, показывал напряжение Uл=24 В. Амперметр при этом показывает ток I=1,46 А. Какие мощность и сопротивление имеет лампа и какие потери напряжения и мощности возникают на реостате?

Мощность лампы P=Uл∙I=24∙1,46=35 Вт.

Ее сопротивление rл=Uл/I=24/1,46=16,4 Ом.

Падение напряжения на реостате Uр=U-Uл=30-24=6 В.

Потери мощности в реостате Pр=Uр∙I=6∙1,46=8,76 Вт.

6. На щитке электрической печи указаны ее номинальные данные (P=10 кВт; U=220 В).

Определить, какое сопротивление представляет собой печь и какой ток проходит через нее при работе P=U∙I=U^2/r;

r=U^2/P=220^2/10000=48400/10000=4,84 Ом; I=P/U=10000/220=45,45 А.

7. Каково напряжение U на зажимах генератора, если при токе 110 А его мощность равна 12 кВт (рис. 7)?

Так как P=U∙I, то U=P/I=12000/110=109 В.

8. На схеме на рис. 8 показана работа электромагнитной токовой защиты. При определенном токе электромагнит ЭМ, который удерживается пружиной П, притянет якорь, разомкнет контакт К и разорвет цепь тока. В нашем примере токовая защита разрывает токовую цепь при токе I≥2 А. Сколько ламп по 25 Вт может быть одновременно включено при напряжении сети U=220 В, чтобы ограничитель не сработал?

Защита срабатывает при I=2 А, т. е. при мощности P=U∙I=220∙2=440 Вт.

Разделив общую мощность одной лампы, получим: 440/25=17,6.

Одновременно могут гореть 17 ламп.

9. Электрическая печь имеет три нагревательных элемента на мощность 500 Вт и напряжение 220 В, соединенных параллельно.

Каковы общее сопротивление, ток и мощность при работе печи (рис.91)?

Общая мощность печи P=3∙500 Вт =1,5 кВт.

Результирующий ток I=P/U=1500/220=6,82 А.

Результирующее сопротивление r=U/I=220/6,82=32,2 Ом.

Ток одного элемента I1=500/220=2,27 А.

Сопротивление одного элемента: r1=220/2,27=96,9 Ом.

10. Подсчитать сопротивление и ток потребителя, если ваттметр показывает мощность 75 Вт при напряжении сети U=220 В (рис.10).

Так как P=U^2/r, то r=U^2/P=48400/75=645,3 Ом.

Ток I=P/U=75/220=0,34 А.

11. Плотина имеет перепад уровней воды h=4 м. Каждую секунду через трубопровод на турбину попадает 51 л воды. Какая механическая мощность превращается в генераторе в электрическую, если не учитывать потерь (рис. 11)?

Механическая мощность Pм=Q∙h=51 кГ/сек ∙4 м =204 кГ•м/сек.

Отсюда электрическая мощность Pэ=Pм:102=204:102=2 кВт.

12. Какую мощность должен иметь двигатель насоса, перекачивающего каждую секунду 25,5 л воды с глубины 5 м в резервуар, расположенный на высоте З м? Потери не учитываются (рис. 12).

Общая высота подъема воды h=5+3=8 м.

Механическая мощность двигателя Pм=Q∙h=25,5∙8=204 кГ•м/сек.

Электрическая мощность Pэ=Pм:102=204:102=2 кВт.

13. Гидроэлектростанция получает из водохранилища на одну турбину каждую секунду 4 м3 воды. Разница между уровнями воды в водохранилище и турбине h=20 м. Определить мощность одной турбины без учета потерь (рис. 13).

Механическая мощность протекающей воды Pм=Q∙h=4∙20=80 т/сек•м; Pм=80000 кГ•м/сек.

Электрическая мощность одной турбины Pэ=Pм:102=80000:102=784 кВт.

Читать еще:  Что такое время работы двигателя без движения

14. У двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением обмотка якоря и обмотка возбуждения соединены параллельно. Обмотка якоря имеет сопротивление r=0,1 Ом, а ток якоря I=20 А. Обмотка возбуждения имеет сопротивление rв=25 Ом, а ток возбуждения равен Iв=1,2 А. Какая мощность теряется в обеих обмотках двигателя (рис. 14)?

Потери мощности в обмотке якоря P=r∙I^2=0,1∙20^2=40 Вт.

Потери мощности в обмотке возбуждения

Общие потери в обмотках двигателя P+Pв=40+36=76 Вт.

15. Электроплитка на напряжение 220 В имеет четыре переключаемые ступени нагрева, что достигается путем различных включений двух нагревательных элементов с сопротивлениями r1 и r2, как это показано на рис. 15.

Определить сопротивления r1 и r2, если первый нагревательный элемент имеет мощность 500 Вт, а второй 300 Вт.

Так как мощность, выделяемая в сопротивлении, выражается формулой P=U∙I=U^2/r, то сопротивление первого нагревательного элемента

а второго нагревательного элемента r2=U^2/P2 =220^2/300=48400/300=161,3 Ом.

В положении ступени IV сопротивления соединяются последовательно. Мощность электроплитки в этом положении равна:

P3=U^2/(r1+r2 )=220^2/(96,8+161,3)=48400/258,1=187,5 Вт.

В положении ступени I нагревательные элементы соединены параллельно и результирующее сопротивление равно: r=(r1∙r2)/(r1+r2)=(96,8∙161,3)/(96,8+161,3)=60,4 Ом.

Мощность плитки в положении ступени I: P1=U^2/r=48400/60,4=800 Вт.

Эту же мощность получим, сложив мощности отдельных нагревательных элементов.

16. Лампа с вольфрамовой нитью рассчитана на мощность 40 Вт и напряжение 220 В. Какие сопротивление и ток имеет лампа в холодном состоянии и при рабочей температуре 2500 °С?

Мощность лампы P=U∙I=U^2/r.

Отсюда сопротивление нити лампы в горячем состоянии rt=U^2/P=220^2/40=1210 Ом.

Сопротивление холодной нити (при 20 °С) определим по формуле rt=r∙(1+α∙∆t),

откуда r=rt/(1+α∙∆t)=1210/(1+0,004∙(2500-20) )=1210/10,92=118 Ом.

Через нить лампы в горячем состоянии проходит ток I=P/U=40/220=0,18 А.

Ток при включении равен: I=U/r=220/118=1,86 А.

При включении ток примерно в 10 раз больше, чем ток горячей лампы.

17. Каковы потери напряжения и мощности в медном контактном проводе электрифицированной железной дороги (рис. 16)?

Провод имеет сечение 95 мм2. Двигатель электропоезда потребляет ток 300 А на расстоянии 1,5 км от источника тока.

Потеря (падение) напряжения в линии между точками 1 и 2 Uп=I∙rп.

Сопротивление контактного провода rп=(ρ∙l)/S=0,0178∙1500/95=0,281 Ом.

Падение напряжения в контактном проводе Uп=300∙0,281=84,3 В.

Напряжение Uд на зажимах двигателя Д будет на 84,3 В меньше, чем напряжение U на зажимах источника Г.

Падение напряжения в контактном проводе во время движения электропоезда меняется. Чем дальше электропоезд удаляется от источника тока, тем длиннее линия, а значит, больше ее сопротивление и падение напряжения в ней. Ток по рельсам возвращается к заземленному источнику Г. Сопротивление рельсов и земли практически равно нулю.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Как определить основные параметры электродвигателя?

У всех электродвигателей на корпусе есть табличка, на которой указываются его электрические характеристики. Именно об основных параметрах электродвигателей мы расскажем в этой статье.

  1. Параметры электродвигателя: таблица
  2. Параметры электродвигателя №1: мощность
  3. Параметры электродвигателя №2: потребляемый ток
  4. Параметры электродвигателя №3: тип соединения обмоток
  5. Пусковой ток электродвигателя

Параметры электродвигателя: таблица

Единица измерения

Примечание

Но иногда табличка отсутствует, либо прочесть ее невозможно. При эксплуатации двигатель неоднократно окрашивают, нередко – вместе с табличкой. Поэтому приходится определять его параметры методом измерений.

Параметры электродвигателя №1: мощность

В паспортных данных указывается номинальная активная мощность, потребляемая из сети при номинальной нагрузке на валу. Для производства измерений нужно нагрузить электродвигатель, испытывая его со штатной нагрузкой (в составе устройства, для привода которого он предназначен).

Для измерений можно использовать электросчетчик. Для этого нужно подключить электродвигатель в качестве единственной нагрузки на счетчик на время, засекаемое по секундомеру.

Для удобства расчетов двигатель подключается на время, равное 10 минутам. До подключения и через 10 минут со счетчика снимаются показания. Разность показаний в кВт∙ч, поделенная на 60/10=6, и будет равна мощности электродвигателя в киловаттах.

Некоторые электронные счетчики имеют функцию измерения мгновенной мощности, при этом задача упрощается. Нужно при работающем двигателе зайти в меню измерений счетчика и найти в нем искомое значение.

Параметры электродвигателя №2: потребляемый ток

Для измерения тока, потребляемого электродвигателем, используются токоизмерительные клещи, измеряющие ток в цепи без ее разрыва.

Токоизмерительные клещи

При использовании мультиметра (как пользоваться мультиметром?) или амперметра нужно заранее убедиться в том, что ожидаемое значение измеряемого параметра лежит в диапазоне измерений. Прибор подключается последовательно с электродвигателем или с одной из обмоток трех фаз. И не стоит забывать о пусковом токе, перед запуском прибор нужно надежно закоротить, чтобы он не сгорел.

Читать еще:  Шаговый двигатель обороты в минуту

Можно воспользоваться и электронным счетчиком с функцией измерения токов.

Если потребляемая мощность уже известна, ток можно подсчитать. Для однофазного двигателя:

Для трехфазного:

Величину напряжения тоже рекомендуется измерить, желательно – непосредственно на зажимах электродвигателя.

Если измерения производятся без нагрузки, то получится ток холостого хода. Подсчитать номинальный ток не представляется возможным, так как ток холостого хода не нормируется и составляет 20-40% от номинального. В этом случае для подсчета токов холостого хода трехфазных асинхронных электродвигателей используются данные таблицы.

Мощность двигателя, кВтТок холостого хода (в процентах от номинального)
При частоте вращения, об/мин
300015001000750600500
0,12-0,556075859095
0,75-1,5507075808590
1,5-5,5456570758085
5,5-11406065707580
15-22,5305560657075
22,5-55205055606570
55-110204045505560

Параметры электродвигателя №3: тип соединения обмоток

Это очень важный параметр трехфазного электродвигателя. Все шесть выводов начал и концов обмоток выведены в барно двигателя. Подключить их можно либо в звезду, либо в треугольник.

Схема соединения обмоток

Рядом с символами «треугольник/звезда» на табличке указывается номинальное напряжение – «220/380 В». Это означает, что при включении в сеть трехфазного тока напряжением 380 В обмотки двигателя нужно соединить в звезду. Ошибка в соединении приведет к выходу электродвигателя из строя.

Номинальный ток также указывается через дробь. В описанном случае необходимо значение, указанное в знаменателе.

Пусковой ток электродвигателя

В момент запуска вал электродвигателя неподвижен. Чтобы его раскрутить, нужно усилие, превышающее номинальное. Поэтому и ток при пуске превышает номинальный. При раскручивании вала ток плавно уменьшается.

Пусковые токи мешают работе электрооборудования, вызывая резкие провалы напряжения. При запуске мощных агрегатов могут даже отпадать пускатели других электродвигателей, гаснуть лампы ДРЛ.

Для снижения последствий запуска применяют три способа.

  1. Переключение в процессе разгона схемы электродвигателя со звезды на треугольник.
  2. Использование электронных устройств плавного пуска.
  3. Использование частотных преобразователей.

Ток электрического двигателя, какой он должен быть и как определить силу тока электродвигателя, формулы.

Возможно Вам известно, что именно электрический ток, который протекает по обмоткам электрического двигателя заставляет его ротор вращаться вокруг своей оси! Именно по причине движения потока заряженных частиц (электронов) внутри медного проводника, порождающих электромагнитные силы, создается вращающий момент (из за отталкивания магнитных полей друг от друга). Следовательно, зная ток двигателя мы можем многое сказать о самом электродвигателе (его мощность, исправность, режим работы и т.д.).

Для начала предлагаю картинку с формулами, которые позволяют вычислить силу тока из основных характеристик электрического двигателя:

Немного пояснения к формулам. Первая формула определяет номинальный ток двигателя для постоянного тока, выражаемый в амперах. Вторая же формула вычисляет номинальную силу тока для переменного вида тока, также в амперах. Наиболее значимой характеристикой для электродвигателя (пожалуй и не только для него) является его электрическая мощность. Её величиной принято считать ваты, но поскольку мы оперируем относительно большими мощностями (в сравнении с небольшими потребителями, такими как зарядка телефона, светильник, телевизор и т.д.), то для удобства она уже выражается в киловаттах (кВт). Естественно в формуле указана номинальная мощность двигателя.

Не менее основной характеристикой, наравне с мощностью, является напряжение электродвигателя, которое подаётся на него в виде питания, и напрямую связанную с величиной тока двигателя. Выражается оно в вольтах (В). Стандартным напряжением считается 220 и 380 вольт. В однофазной сети используются электрические двигатели с напряжением питания 220 В. Ну, а в трёхфазной сети, естественно, двигатели ставят на напряжение 380 В. Хотя на трёхфазный двигатель можно подать и 220 вольт, применяя дополнительный конденсатор, для пуска.

Как и в любых других электрических устройствах и приборах у электродвигателя есть свои потери (зависящие от материала, качества сборки, конструкции и т.д.). Следовательно у каждого двигателя имеется свой коэффициент полезного действия. Он показывает, на сколько хорошо преобразуется электрическая энергия в электрическую (какой процент идет на полезное действие, а какой расходуется впустую). Естественно, этот КПД (коэффициент полезного действия, влияющий на ток двигателя) должен быть максимально возможным и стремится к 100%. В нашей формуле он перемножается на номинальное напряжение.

И последней характеристикой, значительно влияющей на ток двигателя, которая имеется в формуле (для переменного тока) является так называемый косинус фи. Что это такое? Вам должно быть известно, что переменный ток, протекая по катушке, имеет свойство сдвигаться не некоторый временной промежуток относительно напряжения. В свою очередь это не совсем благоприятное явление, которое отрицательно влияет на саму работу электродвигателя. Этот косинус фи в идеале должен быть равен единице. А в реальности он обычно немного меньше нее. Эта самая небольшая разница снижает общий КПД движка, увеличивая энергетические потери.

Читать еще:  Вода в двигателе причины таврия

Таким образом мы с вами видим, что обычная формула нахождения тока двигателя через мощность и напряжение (ток равен электрическая мощность деленная на напряжение) приобретает более точный вид, путём введения в нее дополнительных факторов (характеристик), непосредственно влияющих на работу электродвигателя. Это коэффициент полезного действия и косинус фи (для переменного тока). Обычно все эти номинальные характеристики указываются на самом корпусе двигателя. И чтобы их узнать достаточно просто их прочитать. Но нередки случаи, когда эта самая маркировка стерлась. Тут то нам и пригодится формула.

Если нам особой точности в вычислении не нужно, то просто делим известную нам электрическую мощность на напряжение, получаем примерный номинальный ток двигателя. Если нам известно электрическое напряжение и сопротивление обмоток (которое можно измерить обычным тестером, мультиметром), то мы напряжение делим на сопротивление (выражается в омах). Ну и самым простым практическим способом узнать силу тока электродвигателя будет просто его измерить при работе движка амперметром, токовыми клещами. Учтите, для тех кто не знает, ток измеряется в разрыв цепи, то есть, мы измерительные щупы ставим как бы между самим разрывом провода, питающего двигатель.

Трехфазные электродвигатели

Ph 3 – W 375 – согласно данной надписи двигатель имеет три фазы, а его выходная мощность составляет 375 Вт.

220/380 V — двигатель может работать от переменного трехфазного тока 220 В (подключение обмоток статора выполняется по схеме «треугольник» Δ) и 380 В (подключение по схеме «звезда» Y).

1,7/1А – рабочий ток двигателя при номинальной нагрузке составляет 1,7А, согласно схемы «треугольник» и 1 А – согласно схемы «звезда» (рис.62.2).

Представим, что данный двигатель применяют для привода компрессора. Известно, что при изменении давления нагнетания мощность на валу компрессора и потребляемый двигателем ток также изменятся. При увеличении давления нагнетания сила тока растет и наоборот.

Получается, что потребляемая двигателем сила тока на данный момент может не соответствовать указанной на табличке, но вместе с этим, двигатель никогда не должен ее превосходить. Потребляемый двигателем ток будет равен 1 А только тогда напряжение в сети 380 В (обмотки подключены по схеме «звезда») а мощность на валу компрессора точно соответствует 375 Вт (рис.62.3).

В свою очередь, потребляемый двигателем ток будет равен 1,7 А, когда напряжение в сети составит 220 В (что встречается довольно редко) и потребная мощность на валу компрессора составит 375 Вт (рис.62.4).

Напомним. Что мощность, которую потребляет трехфазный двигатель можно определить по формуле:

Р=U x I х &#8730 3 х cosφ,

где U – напряжение сети, I – потребляемый ток, а cosφ – коэффициент мощности (для небольших двигателей cosφ=0,8).

Таким образом, мощность нашего двигателя составит:

  • напряжение тока 220 В: 220х1,7х 3 х0,8=520 Вт;
  • напряжение 380 В: 380х1х 3 х0,8=520 Вт.

Согласно расчетам можно сделать следующие выводы:

  • потребляемая мощность двигателя не зависит от сети;
  • потребляемая мощность (520 Вт) превышает мощность на валу (375 Вт), значение которой указано на табличке. Указанная цифра отвечает максимальному значению, которое может быть достигнуто на валу данного двигателя.

Следует помнить, что обмотка статора двигателя выполнена из медного провода, который при прохождении через него тока нагревается, аналогично любому электронагревательному прибору. Поэтому часть энергии двигателя тратится не на вращение ротора, а на нежелательный нагрев обмоток (данная энергия представляет собой потери).

Так в рассматриваемом нами примере потребляемая из сети мощность двигателя составляет 520 Вт, а на валу только 375 Вт. Исходя из этого, потери составляют 520-375=145 Вт, которые только нагревают окружающую среду (рис.62.7).

При этом коэффициент полезного действия (КПД)? двигателя определяется отношением полезной мощности на валу к мощности, потребляемой из сети:

Из этого следует, что 72% потребляемой двигателем энергии расходуется на совершение полезной работы. При этом 28% потребляемой энергии расходуется впустую.

Отметим, что рассматриваемый нами двигатель является распространенной моделью. На его клеммной коробке имеется 6 клемм, условно обозначенные U-V-W и Z-X-Y (рис.62.8).

Следует быть внимательными, поскольку клеммы нижнего ряда имеют обозначение не соответствующее алфавитному порядку ZXY, а не XYZ. Теперь проверим порядок подключения обмоток к клеммам и получим следующее рис.62.9. В данном двигателе предусмотрено три обмотки, которые подключены к клеммам следующим образом: U-X; V-Y; W-Z.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector