Как рассчитать ток двигателя

Какой ток потребляет двигатель из сети при пуске и работе

В паспорте электрического двигателя указан ток при номинальной нагрузке на валу. Если, например, указано 13,8/8 А, то это означает, что при включении двигателя в сеть 220 В и при номинальной нагрузке ток, потребляемый из сети, будет равен 13,8 А. При включении в сеть 380 В из сети будет потребляться ток 8 А, то есть справедливо равенство мощностей: √ 3 х 380 х 8 = √ 3 х 220 х 13,8.

Зная номинальную мощность двигателя (из паспорта) можно определить его номинальный ток. При включении двигателя в трехфазную сеть 380 В номинальный ток можно посчитать по следующей формуле:

I н = P н/ ( √3 U н х η х с osφ).

где P н — номинальная мощность двигателя в кВт, U н — напряжение в сети, в кВ (0,38 кВ). Коэффициент полезного действия ( η) и коэффициент мощности (с osφ) — паспортные значения двигателя, которые написаны на щитке в виде металлической таблички. См. также — Какие паспортные данные указываются на щитке асинхронного двигателя.

Рис. 1. Паспорт электрического двигателя. Номинальная мощность 1,5 кВ, номинальный ток при напряжении 380 В — 3,4 А.

Если не известны к.п.д. и коэффициент мощности двигателя, например, при отсутствии на двигателе паспорта-таблички, то номинальный его ток с небольшой погрешностью можно определить по соотношению «два ампера на киловатт», т.е. если номинальная мощность двигателя 10 кВт, то потребляемый им ток будет примерно равен 20 А.

Для указанного на рисунке двигателя это соотношение тоже выполняется (3,4 А ≈ 2 х 1,5). Более точные значения токов при использовании данного соотношения получаются при мощностях двигателей от 3 кВт.

При холостом ходе электродвигателя из сети потребляется незначительный ток (ток холостого хода). При увеличении нагрузки увеличивается и потребляемый ток. С увеличением тока повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка приводит к тому, что увеличенный ток вызывает перегрей обмоток двигателя, и возникает опасность обугливания изоляции (сгорания электродвигателя).

В момент пуска из сети электрическим двигателем потребляется так называемый пусковой ток. который может быть в 3 — 8 раз больше номинального. Характер изменения тока представлен на графике (рис. 2, а).

Рис. 2. Характер изменения тока, потребляемого двигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)

Точное значение пускового тока для каждого конкретного двигателя можно определить зная значение кратности пускового тока — I пуск/ I ном. Кратность пускового тока — одна из технических характеристик двигателя, которую можно найти в каталогах. Пусковой ток определяется по следующей формуле: I пуск = I н х ( I пуск/ I ном). Например, при номинальном токе двигателя 20 А и кратности пускового тока — 6, пусковой ток равен 20 х 6 = 120 А.

Знание реальной величины пускового тока нужно для выбора плавких предохранителей, проверке срабатывания электромагнитных расцепителей во время пуска двигателя при выборе автоматических выключателей и для определения величины снижения напряжения в сети при пуске.

Процесс выбора плавких предохранителей подробно рассмотрен в этой статье: Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей

Большой пусковой ток, на который сеть обычно не рассчитана, вызывает значительные снижения напряжения в сети (рис. 2, б).

Если принять сопротивление проводов, идущих от источника до двигателя, равным 0,5 Ом, номинальный ток I н=15 А, а пусковой ток равным пятикратному от номинального, то потери напряжения в проводах в момент пуска составят 0,5 х 75 + 0,5 х 75 = 75 В.

На зажимах двигателя, а также и на зажимах рядом работающих электродвигателей будет 220 — 75 = 145 В. Такое снижение напряжения может вызвать торможение работающих двигателей, что повлечет за собой еще большее увеличение тока в сети и перегорание предохранителей.

В электрических лампах в моменты пуска двигателей уменьшается накал (лампы «мигают»). Поэтому при пуске электродвигателей стремятся уменьшить пусковые токи.

Для уменьшения пускового тока может использоваться схема пуска двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник. При этом фазное напряжение уменьшится в √ З раз и соответственно ограничивается пусковой ток. После достижения ротором некоторой скорости обмотки статора переключаются в схему треугольника и напряжение ни них становится равным номинальному. Переключение обычно производится автоматически с использованием реле времени или тока.

Рис. 3. Схема пуска электрического двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник

Важно понимать, что не далеко каждый двигатель можно подключать по этой схеме. Наиболее распространенные асинхронные двигатели с рабочим напряжение 380/200 В, в том числе и двигатель, показанный на рисунке 1 при включении по данной схеме выйдут из строя. Подробнее об этом читайте здесь: Выбор схемы соединения фаз электродвигателя

В настоящее время, для уменьшения пускового тока электрических двигателей активно используют специальные микропроцессорные устройства плавного пуска (софт-стартеры). Подробнее о назначении такого типа устройств читайте в статье Для чего нужен плавный пуск асинхронного двигателя.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Совет 1: Как рассчитать пусковой ток

Определите тип электродвигателя. Это может быть электродвигатель постоянного ток а или трехфазного переменного ток а. Рассчитайте номинальный ток электродвигателя постоянного ток а в амперах, используя формулу: IH=1000PH/(ηHUH), а номинальный ток электродвигателя трехфазного ток а по формуле: IH=1000PH/(UHcosφH√ηH), где:Рн — номинальная мощность двигателя, квт;UH — номинальное напряжение двигателя, в;ηH — номинальный коэффициент полезного действия двигателя;cos фн — номинальный коэффициент мощности двигателя. Данные о номинальной мощности, номинальном напряжении, КПД и коэффициенте мощности возьмите из технической документации электродвигателя.

Вычислите величину пускового ток а в амперах после расчета его номинальной величины. Для расчета используйте формулу:IП=IH*Кп, где IH — номинальная величина ток а, а Кп — кратность постоянного ток а к его номинальной величине. Просмотрите техническую документацию на электродвигатель, в ней должна быть указана кратность постоянного ток а к его номинальной величине (Кп). Умножьте это число на получившуюся величину номинального ток а и получите величину пускового ток а в амперах. Рассчитайте ее для каждого электродвигателя, находящегося в цепи.

Подберите автоматический выключатель для защиты линии включения в зависимости от получившейся величины пускового ток а по всем электродвигателям в цепи. Для выбора необходимо знать, что автоматические выключатели могут быть типа отключения В, С и Д. Выключатели с характеристикой отключения типа В подойдут для осветительных сетей общего назначения, с характеристикой отключения типа С служат для размыкания осветительных цепей и установок с умеренными пусковыми ток ами (двигатели и трансформаторы). Для цепей с активно-индуктивной нагрузкой, а также для защиты электродвигателей с большими пусковыми ток ами обычно применяются использовать выключатели с характеристикой типа D. Определив тип выключателя, подберите нужный в зависимости от получившейся величины пускового ток а.

Совет 2: Как рассчитать ток в трансформаторе

Совет 3: Как найти номинальный ток

Для того чтобы найти номинальный ток для определенного проводника, воспользуйтесь специальной таблицей. В ней указывается, при каких значениях силы ток а проводник может разрушиться. Для нахождения номинального ток а для электрических двигателей различных конструкций, воспользуйтесь специальными формулами. Если вопрос касается предохранителя, то, зная мощность, на которую он рассчитан, найдите его номинальный ток.

• Для проведения измерений и расчетов возьмите вольтметр, штангенциркуль, таблицу зависимости номинального тока от сечения, техпаспорта электродвигателей.

Определение номинального ток а по сечению провода Определите материал, из которого сделан провод. Чаще всего встречаются провода из меди и алюминия с круглым поперечным сечением. Измерьте его диаметр штангенциркулем, а затем найдите площадь сечения, умножив квадрат диаметра на 3,14 и поделив на 4 (S=3,14•D²/4). Определите тип провода (одножильный, двухжильный или трехжильный). После этого по специальной таблице определите номинальный ток для данного провода. Превышение этого значения приведет к перегоранию провода.

Определение номинального ток а предохранителяНа плавком предохранителе обязательно указывается мощность, на которую он рассчитан с запасом приблизительно в 20%. Узнайте напряжение в сети, куда должен вставляться предохранитель, если оно не известно, измерьте его с помощью вольтметра. Чтобы найти номинальный ток. нужно максимальную расчетную мощность предохранителя в ваттах, поделить на напряжение в сети в вольтах. В том случае, если ток возрастет больше номинала, проводник в предохранителе разрушится.

Определение номинального ток а электродвигателя Чтобы найти номинальный ток для двигателя постоянного ток а, узнайте его номинальную мощность, напряжение источника, куда он подключается, а также его коэффициент полезного действия. Эти данные должны быть в технической документации электродвигателя, а напряжение источника измерьте вольтметром. Затем мощность в ваттах последовательно поделите на напряжение в вольтах и коэффициент полезного действия в единичных долях (I=P/(U•η)). Результатом будет номинальный ток в амперах.
Для трехфазного двигателя переменного ток а дополнительно узнайте номинальный коэффициент мощности двигателя, и рассчитывайте номинальный ток по той же методике, только результат поделите еще на номинальный коэффициент мощности (Cos(φ)).

Совет 4: Как рассчитать автоматический выключатель

Совет 5: Как рассчитать номинальный ток

Совет 6: Как рассчитать потребляемый ток

Совет 7: Как по току рассчитать мощность

Совет 8: Как течет переменный ток в цепи

Пусковой ток.

В паспорте электрического двигателя указывается ток при номинальной нагрузке на валу, он меньше пускового тока. Если отмечено 13,8/8 А, то это значит, что при подсоединении двигателя к сети 220 В и номинальной нагрузке ток двигателя будет равен 13,8 А. При подсоединении к сети 380 В — ток 8 А, таким образом верно равенство мощностей: √3 х 380 х 8 = √3 х 220 х 13,8.

Зная номинальную мощность двигателя определяют его номинальный ток. При включении двигателя в трехфазную распредсеть 380 В номинальный ток рассчитывается следующим образом:

Iн = Pн/(√3Uн х сosφ), кА

где Pн — номинальная мощность двигателя, кВт, Uн — напряжение в сети, кВ (0,38 кВ). Коэффициент мощности (сosφ) — паспортные значения двигателя.

Рис. 1. Паспорт электрического двигателя.

Если не известен коэффициент мощности двигателя, то номинальный его ток с малой погрешностью определяется по отношению "два ампера на киловатт", т.е. если номинальная мощность двигателя 10 кВт, то потребляемый им из сети ток будет приблизительно равен 20 А.

Для упомянутого на рисунке двигателя это отношение также выполняется (3,4 А ≈ 2 х 1,5). Более верные величины тока при применении данного отношения получаются при мощностях электродвигателей от 3 кВт.

При холостом ходе электродвигателя из сети потребляется маленький ток (ток холостого хода). При увеличении нагрузки увеличивается и ток. С увеличением тока повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка приводит к перегреву обмоток двигателя, и возникает опасность выхода из строя электродвигателя.

При пуске из сети электрическим двигателем потребляется пусковой ток Iпуск, который в 3 — 8 раз выше номинального. Характеристика изменения тока представлена на графике (рис. 2, а).

Рис. 2. Характеристика изменения тока, потребляемого электродвигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)

Подлинную величину пускового тока для электродвигателя определяют зная величину кратности пускового тока — Iпуск/Iном. Кратность пускового тока — техническая характеристика двигателя, ее известна из каталогов. Пусковой ток рассчитывается согласно формуле: I пуск = Iх. х (Iпуск/Iном).

Понимание истинной величины пускового тока необходимо для подбора плавких предохранителей, проверки включения электромагнитных расцепителей во время пуска двигателя, при подборе автоматических выключателей и для высчитывания величины падения напряжения в сети при пуске.

Большой пусковой ток вызывает значительное падение напряжения в сети (рис. 2, б).

Если взять электросопротивление проводов, проложенных от источника до электродвигателя, равным 0,5 Ом, номинальный ток Iн=15 А, а пусковой ток Iп равным пятикратному от номинального, потери напряжения в проводах во время пуска составят 0,5 х 75 + 0,5 х 75 = 75 В.

На клеммах электродвигателя, а также и на клеммах рядом работающих электродвигателей напряжение будет 220 — 75 = 145 В. Это понижение напряжения вызывает торможение работающих электродвигателей, что влечет за собой еще большее повышение тока в сети и выход из строя предохранителей.

В электрических лампах в моменты запуска электродвигателей уменьшается накал (лампы «мигают»). Поэтому при включении электродвигателей стремятся уменьшить пусковые токи .

Для понижения пускового тока используется схема пуска электродвигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.

Рис. 3. Схема пуска электрического электродвигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.

Имеет принципиальное значение то, что далеко не каждый двигатель возможно включать по этой схеме. Широко распространенные асинхронные двигатели с рабочим напряжением 220/380 В, в том числе и двигатель, показанный на рисунке 1 при включении по этой схеме выйдут из строя.

Для понижения пускового тока электродвигателей энергично употребляют специальные процессорные устройства плавного пуска (софт-стартеры).

Источники: http://electricalschool.info/main/osnovy/1441-kakojj-tok-potrebljaet-dvigatel-iz-seti.html, http://www.kakprosto.ru/kak-108774-kak-rasschitat-puskovoy-tok, http://www.calc.ru/Puskovoy-Tok.html