Основные характеристики электродвигателей

Номинальный режим электродвигателя соответствует данным, указанным на его щитке (паспорте). В этом режиме двигатель должен удовлетворять требованиям, установленным ГОСТом.
Существует восемь различных режимов работы, из них основными можно считать:
   продолжительный номинальный режим;
   кратковременный номинальный режим с длительностью рабочего периода 10, 30 и 90 мин;
   повторно-кратковременный номинальный режим с продолжительностью включения (ПВ) 15, 25,40, 60%, с продолжительностью одного цикла - не более 10 мин.
Номинальной мощностъю Рн электродвигателя называется указанная на щитке полезная механическая мощность на валу при номинальном режиме работы. Номинальная мощность выражается в Вт или кВт.
Номинальной частотой вращения nн вала электродвигателя называется указанное на щитке число оборотов в минуту, соответствующее номинальному режиму. Номинальный момент вращения - момент, развиваемый двигателем на валу при номинальной мощности и номинальной частоте вращения:

Номиналъной силой тока электродвигателя называется сила тока, соответствующая номинальному режиму. Действительное значение силы тока при номинальном режиме может отличаться от указанного на щитке электродвигателя в пределах установленных допусков для к.п.д. и коэффициента мощности.
Максималъный вращающий момент электродвигателя - наибольший вращающий момент, развиваемый при рабочем соединении обмоток и постепенном повышении момента сопротивления на валу сверх номинального при условии, что напряжение на зажимах двигателя и частота переменного тока остаются неизменными и равными номинальным значениям.
Начальный пусковой вращающий момент электродвигателя - момент вращения его при неподвижном роторе, номинальных значениях напряжения и частоты переменного тока и рабочем соединении обмоток.
Минимальным вращающим моментом электродвигателя в процессе пуска называется наименьший вращающий момент, развиваемый двигателем при рабочем соединении обмоток и частоте вращения в пределах от нуля до значения, соответствующего максимальному вращающему моменту (напряжение на зажимах двигателя и частота переменного тока должны оставаться неизменными и равными их номинальным значениям).
Номинальная частота вращения вала электродвигателя является следующим за мощностью параметром, от которого в значительной мере зависят конструктивное оформление, габариты, стоимость и экономичность работы электропривода. Наиболее приемлемыми в диапазоне мощностей от 0,6 до 100 кВт являются частоты вращения 3000, 1500 и 1000 об/мин (синхронные). Электродвигатели с частотой вращения 750 об/мин (восьмиполюсные) малых мощностей имеют низкие энергетические показатели.
При одинаковой мощности электродвигатели с более высокой частотой вращения имеют более высокие значения к.п.д. и cos φ, а также меньшие размеры и массу, что определяет их меньшую стоимость.
Сила тока холостого хода I₀ в значительной мере определяется силой намагничивающего тока I₀_P. приближенно можно считать I₀ = I₀_P. Для машин основного исполнения относительное значение силы тока холостого хода I₀ = (0,2 - О,6)Iн (оно тем больше, чем меньше номинальная частота вращения и мощность электродвигателя). Зависимость тока холостого хода от частоты вращения электродвигателя приведена в табл.1.

Таблица 1. Токи холостого хода для двигателей основного исполнения

Если известны номинальный коэффициент мощности и кратность максимального момента m_k,то сила тока холостого хода при номинальном напряжении

где I_1н - ток статора при номинальной нагрузке, А.
При номинальных напряжениях и частоты переменного тока сила тока холостого хода практически от изменения нагрузки не зависит. Определить из опыта I₀ нетрудно, если электродвигатель не соединен с рабочей машиной. По значению I₀ можно в известной мере судить о состоянии электродвигателя, в частности, после его ремонта.
К.п.д. электродвигателя при различной степени нагрузки

достаточной для практических расчетов точностью определяют по формуле

где коэффициент потерь, представляющих собой отношение постоянных потерь к переменным при номинальной нагрузке.
К постоянным потерям, практически не зависящим от нагрузки, относятся механические потери и потери в стали, к переменным — электрические потери в обмотках, зависящие от силы тока нагрузки, и добавочные потери — не учтенные ранее перечисленными видами потерь. Постоянные потери в значительной степени зависят от числа полюсов двигателя и его мощности.
Переменные потери при номинальной нагрузке определяют с помощью каталожных данных.

Таблица 2.Усредненное значение постоянных потерь мощности, рекомендуемое для практических расчетов

При наличии кривой к.п.д. в функции нагрузки касательная к этой кривой в начальной точке отсекает на горизонтали, проведенной на уровне ƞ +1, отрезок Р о, равный в масштабе абсцисс постоянным потерям (рис. 1). Коэффициент мощности cos φ существенно зависит от реактивной мощности, потребляемой из сети, и степени нагрузки двигателя. Реактивная мощность, потребляемая из сети,

где реактивная мощность, расходуемая на образование соответственно основного магнитного поля двигателя, полей рассеивания обмоток статора и ротора.

Основную часть реактивной мощности составляет мощность _Q´P, которая из-за наличия воздушного зазора значительно больше, чем в трансформаторах, и определяет относительно большое значение намагничивающего тока: I₀ = (О,2-О,6)I_Н- Обычно у трехфазных асинхронных электродвигателей при номинальной нагрузке cos φ_1н= О,7-О,92. Большие значения коэффициента мощности относятся к мощным двигателям с числом полюсов 2р = 2 и 4. При уменьшении нагрузки cos φ₁ уменьшается до значения cos φ_1о при холостом ходе. Средние значения cos φ и к.п.д. трехфазных электрqдвигателей даны в табл.3.

Таблица 3. Практические пределы значений к.п.д. и cos φ в трехфазных асинхронных двигателей основного исполнения

Скольжение при номинальной нагрузке трехфазных асинхронных электродвигателей основного исполнения обычно составляет от 1,5 до 6,6%. Большие значения скольжения относятся к меньшим значениям мощности двигателя (табл. 4.).

Таблица 2.2.4 Частота вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя основного исполнения при номинальной нагрузке и стандартной частоте тона 50 Гц

Примечания. 1. В таблице приведены данные для двигателей мощностью от 1,1 до 100 кВт. 2. В серии А2 10-полюсные электродвигатели на синхронную частоту вращения 600 об/мин выпускаются с наименьшей мощностью 17 кВт. 3. Двигатели на 12 полюсов и более выполняют преимущественно мощностью выше 100 кВт. При номинальном значении напряжения и частоты переменного тока скольжение с изменением нагрузки в пределах от холостого хода до номинальной практически изменяется пропорционально нагрузке :

При значениях: