Расчет тока трехфазного двигателя - Всё об электрике в доме

Содержание

Расчет мощности трехфазного тока
Статьи и схемы
Полезное для электрика
Расчет параметров трехфазного асинхронного двигателя
Расчет тока электродвигателя
Как определить ток электродвигателя на практике.
Читайте также статьи:

Расчет мощности трехфазного тока

В статье для упрощения обозначений линейные величины напряжения, тока и мощности трехфазной системы будут даваться без индексов, т. е. U, I и P.

Мощность трехфазного тока равна тройной мощности одной фазы.

При соединении в звезду PY=3∙Uф∙Iф∙ cosφ =3∙Uф∙I∙ cosφ.

При соединении в треугольник P∆=3∙Uф∙Iф∙ cosφ =3∙U∙Iф∙ cosφ.

На практике применяется формула, в которой ток и напряжение обозначают линейные величины и для соединения в звезду и в треугольник. В первое уравнение подставим Uф=U/√3, а во второе Iф=I/√3, получим общую формулу P=√3∙U∙I ∙ cosφ.

1. Какую мощность P1 берет из сети трехфазный асинхронный двигатель, показанный на рис. 1 и 2, при соединении в звезду и треугольник, если линейное напряжение U=380 В, а линейный ток I=20 А при cosφ =0,7?

Вольтметр и амперметр показывают линейные значения, действующие значения.

Мощность двигателя по общей формуле будет:

P1=√3∙U∙I ∙ cosφ =√3∙380∙20∙0,7=9203 Вт=9,2 кВт.

Если подсчитать мощность через фазные значения тока и напряжения, то при соединении в звезду фазный ток равен Iф=I=20 А, а фазное напряжение Uф=U/√3=380/√3,

P1=3∙Uф∙Iф ∙ cosφ =3∙U/√3∙I∙ cosφ =3∙380/√3∙20∙0,7;

P1=3∙380/1,73∙20∙0,7=9225 Вт ≈9,2 кВт.

При соединении в треугольник фазное напряжение Uф=U, а фазный ток Iф=I/√3=20/√3; таким образом,

P1=3∙Uф∙Iф ∙ cosφ =3∙U∙I/√3∙ cosφ ;

P1=3∙380∙20/1,73∙0,7=9225 Вт ≈9,2 кВт.

2. В четырехпроводную сеть трехфазного тока между линейными и нулевым проводами включены лампы, а к трем линейным проводам подключается двигатель Д, как показано на рис. 3.

На каждую фазу включены 100 ламп по 40 Вт каждая и 10 двигателей мощностью по 5 кВт. Какие активную и полную мощности должен отдавать генератор Г при sin⁡φ=0,8? Каковы токи фазный, линейный и в нулевом проводе генератора при линейном напряжении U=380 В?

Общая мощность ламп Pл=3∙100∙40 Вт =12000 Вт =12 кВт.

Лампы находятся под фазным напряжением Uф=U/√3=380/1,73=220 В.

Общая мощность трехфазных двигателей Pд=10∙5 кВт =50 кВт.

Активная мощность, отдаваемая генератором, PГ и получаемая потребителем P1 равны, если пренебречь потерей мощности в проводах электропередачи:

P1= PГ=Pл+Pд=12+50=62 кВт.

Полная мощность генератора S=PГ/ cosφ =62/0,8=77,5 кВА.

В этом примере все фазы одинаково нагружены, а потому в нулевом проводе в каждое мгновение ток равен нулю.

Фазный ток обмотки статора генератора равен линейному току линии (Iф=I), а его значение можно получить, воспользовавшись формулой для мощности трехфазного тока:

I=P/(√3∙U ∙ cosφ )=62000/(√3∙380∙0,8)=117,8 А.

3. На рис. 4 показано, что к фазе B и нулевому проводу подключена плитка мощностью 500 Вт, а к фазе C и нулевому проводу – лампа 60 Вт. К трем фазам ABC подключены двигатель мощностью 2 кВт при cosφ =0,7 и электрическая плита мощностью 3 кВт.

Чему равны общая активная и полная мощности потребителей? Какие токи проходят в отдельных фазах при линейном напряжении сети U=380 В?

Активная мощность потребителей P=500+60+2000+3000=5560 Вт=5,56 кВт.

Полная мощность двигателя S=P/ cosφ =2000/0,7=2857 ВА.

Общая полная мощность потребителей будет: Sобщ=500+60+2857+3000=6417 ВА =6,417 кВА.

Ток электрической плитки Iп=Pп/Uф =Pп/(U⁄√3)=500/220=2,27 А.

Ток лампы Iл=Pл/Uл =60/220=0,27 А.

Ток электрической плиты определим по формуле мощности для трехфазного тока при cosφ =1 (активное сопротивление):

P=√3∙U∙I∙ cosφ =√3∙U∙I;

Ток двигателя IД=P/(√3∙U∙ cosφ )=2000/(√3∙380∙0,7)=4,34 А.

В проводе фазы A течет ток двигателя и электрической плиты:

В фазе B течет ток двигателя, плитки и электрической плиты:

В фазе C течет ток двигателя, лампы и электрической плиты:

Везде даны действующие значения токов.

На рис. 4 показано защитное заземление З электрической установки. Нулевой провод заземляется наглухо у питающей подстанции и потребителя. Все части установок, к которым возможно прикосновение человека, присоединяются к нулевому проводу и тем самым заземляются.

При случайном заземлении одной из фаз, например C, возникает однофазное короткое замыкание и предохранитель или автомат этой фазы отключает ее от источника питания. Если человек, стоящий на земле, коснется неизолированного провода фаз A и B, то он окажется только под фазным напряжением. При незаземленной нейтрали фаза C не была бы отключена и человек оказался бы под линейным напряжением по отношениям к фазам A и B.

4. Какую подводимую к двигателю мощность покажет трехфазный ваттметр, включенный в трехфазную сеть с линейным напряжением U=380 В при линейном токе I=10 А и cosφ =0,7? К. п. д. двигателя η=0,8? Чему равна мощность двигателя на валу (рис. 5)?

Ваттметр покажет подводимую к двигателю мощность P1 т. е. мощность полезную P2 плюс потери мощности в двигателе:

P1=√(3∙) U∙I∙ cosφ =1,73∙380∙10∙0,7=4,6 кВт.

Полезная мощность, за вычетом потерь в обмотках и стали, а также механических в подшипниках

5. Трехфазный генератор отдает ток I=50 А при напряжении U=400 В и cosφ =0,7. Какая механическая мощность в лошадиных силах необходима для вращения генератора при к. п. д. генератора η=0,8 (рис. 6)?

Активная электрическая мощность генератора, отдаваемая электродвигателю, PГ2=√(3∙) U∙I∙ cosφ =√3∙400∙50∙0,7=24220 Вт =24,22 кВт.

Механическая мощность, подводимая к генератору, PГ1 покрывает активную мощность PГ2 и потери в нем: PГ1=PГ2/ηГ =24,22/0,8≈30,3 кВт.

Эта механическая мощность, выраженная в лошадиных силах, равна:

PГ1=30,3∙1,36≈41,2 л. с.

На рис. 6 показано, что к генератору подводится механическая мощность PГ1. Генератор преобразует ее в электрическую, которая равна

PГ2=PГ1∙ηГ. Эта мощность, активная и равна PГ2=√3∙U∙I∙ cosφ. передается по проводам электродвигателю, в котором она преобразуется в механическую мощность. Кроме того, генератор посылает электродвигателю реактивную мощность Q, которая намагничивает двигатель, но в нем не расходуется, а возвращается в генератор.

Она равна Q=√3∙U∙I∙sin⁡φ и не превращается ни в тепло, ни в механическую мощность. Полная мощность S=P⁄ cosφ. как мы видели раньше, определяет только степень использования материалов, затраченных на изготовление машины.

6. Трехфазный генератор работает при напряжении U=5000 В и токе I=200 А при cosφ =0,8. Чему равен его к. п. д. если мощность, отдаваемая двигателем, вращающим генератор, равна 2000 л. с.

Мощность двигателя, поданная на вал генератора (если нет промежуточных передач),

Мощность, развиваемая трехфазным генератором,

PГ2=√(3∙) U∙I∙ cosφ =1,73∙5000∙200∙0,8=1384000 Вт =1384 кВт.

К. п. д. генератора η= PГ2/PГ1 =1384/1472=0,94=94%.

7. Какой ток проходит в обмотке трехфазного трансформатора при мощности 100 кВА и напряжении U=22000 В при cosφ =1?

Полная мощность трансформатора S=√3∙U∙I=1,73∙22000∙I.

Отсюда ток I=S/(√3∙U)=(100∙1000)/(1,73∙22000)=2,63 А.

8. Какой ток потребляет трехфазный асинхронный двигатель при мощности на валу 40 л. с. при напряжении 380 В, если его cosφ =0,8, а к. п. д. η=0,9?

Мощность двигателя на валу, т. е. полезная, P2=40∙736=29440 Вт.

Подводимая к двигателю мощность, т. е. мощность, получаемая из сети,

Ток двигателя I=P1/(√3∙U∙I∙ cosφ )=32711/(1,73∙380∙0,8)=62 А.

9. Трехфазный асинхронный двигатель имеет на щитке следующие данные: P=15 л. с.; U=380/220 В; cosφ =0,8; η=85%; соединение – звезда. Величины, обозначенные на щитке, называются номинальными.

Чему равны активная, полная и реактивная мощности двигателя? Каковы величины токов: полного, активного и реактивного (рис. 7)?

Механическая мощность двигателя (полезная) равна:

Подводимая к двигателю мощность P1 больше полезной на величину потерь в двигателе:

Полная мощность S=P1/ cosφ =13/0,8=16,25 кВА;

Q=S∙sin⁡φ=16,25∙0,6=9,75 кВАр (см. треугольник мощностей).

Ток в соединительных проводах, т. е. линейный, равен: I=P1/(√3∙U∙ cosφ )=S/(√3∙U)=16250/(1,73∙380)=24,7 А.

Активный ток Iа=I∙ cosφ =24,7∙0,8=19,76 А.

Реактивный (намагничивающий) ток Iр=I∙sin⁡φ=24,7∙0,6=14,82 А.

10. Определить ток в обмотке трехфазного электродвигателя, если она соединена в треугольник и полезная мощность двигателя P2=5,8 л. с. при к. п. д. η=90%, коэфφциенте мощности cosφ =0,8 и линейном напряжении сети 380 В.

Полезная мощность двигателя P2=5,8 л. с. или 4,26 кВт. Поданная к двигателю мощность

P1=P2/η=4,26/0,9=4,74 кВт. I=P1/(√3∙U∙ cosφ )=(4,74∙1000)/(1,73∙380∙0,8)=9,02 А.

При соединении в треугольник ток в обмотке фазы двигателя будет меньше, чем ток подводящих проводов: Iф=I/√3=9,02/1,73=5,2 А.

11. Генератор постоянного тока для электролизной установки, рассчитанный на напряжение U=6 В и ток I=3000 А, в соединении с трехфазным асинхронным двигателем образует двигатель-генератор. К. п. д. генератора ηГ=70%, к. п. д. двигателя ηД=90%, а его коэфφциент мощности cosφ =0,8. Определить мощность двигателя на валу и подводимую к нему мощность (рис. 8 и 6).

Полезная мощность генератора PГ2=UГ∙IГ=6∙3000=18000 Вт.

Подводимая к генератору мощность равна мощности на валу P2 приводного асинхронного двигателя, которая равна сумме PГ2 и потерь мощности в генераторе, т. е. PГ1=PГ2/η=18000/0,7=25714 Вт.

Активная мощность двигателя, подаваемая к нему из сети переменного тока,

P1=P2/ηД =25714/0,9=28571 Вт =28,67 кВт.

12. Паровая турбина с к. п. д. ηТ=30% вращает генератор с к. п. д. ηГ=92% и cosφ =0,9. Какую подводимую мощность (л. с. и ккал/сек) должна иметь турбина, чтобы генератор обеспечивал ток 2000 А при напряжении U=6000 В? (Перед началом расчета см. рис. 6 и 9.)

Мощность генератора переменного тока, отдаваемая потребителю,

PГ2=√(3∙) U∙I∙ cosφ =1,73∙6000∙2000∙0,9=18684 кВт.

Подводимая к генератору мощность равна мощности P2 на валу турбины:

PГ1=P2=PГ2/ηГ =18684/0,92=20308 кВт.

Подводимая к турбине при помощи пара мощность

P1=P2/ηТ =20308/0,3=67693 кВт,

или P1=67693∙1,36=92062 л. с.

Подводимую мощность к турбине в ккал/сек определим по формуле Q=0,24∙P∙t;

13. Определить сечение провода длиной 22 м, по которому идет ток к трехфазному двигателю мощностью 5 л. с. напряжением 220 В при соединении обмотки статора в треугольник. cosφ =0,8; η=0,85. Допустимое падение напряжения в проводах ∆U=5%.

Подводимая к двигателю мощность при полезной мощности P2

По соединительным проводам протекает ток I=P1/(U∙√3∙ cosφ ) = 4430/(220∙√3∙0,8)=14,57 А.

В трехфазной линии токи складываются геометрически, поэтому падение напряжения в проводе следует брать ∆U. √3, а не ∆U. 2, как при однофазном токе. Тогда сопротивление провода:

где ∆U – в вольтах.

S=(ρ∙l)/r=1/57∙22/0,436=0,886 мм2 ≈1 мм2.

Сечение проводов в трехфазной цепи получается меньшим, чем в однофазной.

14. Определить и сравнить сечения проводов для постоянного переменного однофазного и трехфазного токов. К сети подсоединены 210 ламп по 60 Вт каждая на напряжение 220 В, находящиеся на расстоянии 200 м, от источника тока. Допустимое падение напряжения 2%.

а) При постоянном и однофазном переменном токах, т. е. когда имеются два провода, сечения будут одинаковыми, так как при осветительной нагрузке cosφ =1 и передаваемая мощность

а ток I=P/U=12600/220=57,3 А.

Допустимое падение напряжения ∆U=220∙2/100=4,4 В.

Сопротивление двух проводов r=∆U/I∙4,4/57,3=0,0768 Ом.

Для передачи мощности необходимо общее сечение проводов 2∙S1=2∙91,4=182,8 мм2 при длине провода 200 м.

б) При трехфазном токе лампы можно соединить в треугольник, по 70 ламп на сторону.

При cosφ =1 передаваемая по проводам мощность P=√3∙Uл∙I.

Допустимое падение напряжения в одном проводе трехфазной сети не ∆U⁄2 (как в однофазной сети), a ∆U⁄√3. Сопротивление одного провода в трехфазной сети будет:

Общее сечение проводов для передачи мощности 12,6 кВт в трехфазной сети при соединении в треугольник меньше, чем в однофазной: 3∙S3ф=137,1 мм2.

в) При соединении в звезду необходимо линейное напряжение U=380 В, чтобы фазное напряжение на лампах было 220 В, т. е. чтобы лампы включались между нулевым проводом и каждым линейным.

Ток в проводах будет: I=P/(U:√3)=12600/(380:√3)=19,15 А.

Сопротивление провода r=(∆U:√3)/I=(4,4:√3)/19,15=0,1325 Ом;

Общее сечение при соединении в звезду – самое маленькое, что достигается увеличением напряжения тока для передачи данной мощности: 3∙S3зв=3∙25,15=75,45 мм2.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Расчет параметров трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в табл. 4. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке s_H₀_M. момент на валу М_ном. начальный пусковой М_п и максимальный

М _max моменты, номинальный и пусковой токи I_H₀_M и I_п в питающей сети при соединении обмоток статора звездой и треугольником.

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором марки А02-82-6 имеет следующие паспортные данные: напряжение
U= 220 /380 В, номинальная мощность Р₂ = 40 кВт, частота вращения п₂ = 980 об/мин, КПД η=91,5%, коэффициент мощности cos φ=0,91, кратность пускового тока К_I = 5, кратность пускового момента K_M = l,l, перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить число пар полюсов, номинальное скольжение, номинальные максимальный и пусковой вращающие моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в «треугольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагруженного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети с напряжением U=220. В?

Решение. Для определения числа пар полюсов можно воспользоваться маркировкой двигателя, частотой вращения магнитного поля или ротора.

Если известна маркировка, то последнее число в марке двигателя означает количество полюсов. В данном двигателе шесть полюсов; следовательно, три пары. При известной частоте вращения магнитного поля число пар полюсов определяем по формуле

По этой же формуле определяем число пар полюсов, если задана частота вращения ротора, но в этом случае получаемый результат округляем до ближайшего целого числа. Например, для заданных условий р = 60//п₂ = 3000/980 = 3,06; отбросив сотые доли, получаем число пар полюсов двигателя—3.

Частота вращения магнитного поля

Номинальное значение скольжения

Мощность, потребляемая двигателем,

Номинальный вращающий момент двигателя

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными являются токи в обмотках статора, линейными—токи в подводящих проводах) нужно учесть следующее: если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением, 220/380 В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220 В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети линейное напряжение U =220 В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U =380 В.

Определяем фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении U =220 В и соединении обмотки статора по схеме «треугольник».

Фазный ток в обмотке статора

Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме «звезда» и подключены к сети с линейным напряжением U =38О В.

Значение фазного тока найдем из формулы мощностей для линейных значений токов и напряжений

При соединении обмоток в «звезду» линейный ток

Из сопоставления фазных, линейных и пусковых токов при различных соединениях обмоток можно заметить, что фазные токи оказались практически одинаковыми, а линейные и пусковые — различными.

Для определения возможности пуска в ход двигателя, находящегося под номинальной нагрузкой и пониженным напряжением, необходимо определить пусковой вращающий момент при пониженном напряжении.

В соответствии с формулой M=CU 2 вращающий момент двигателя пропорционален квадрату подводимого напряжения. При понижении напряжения на 10% вращающий момент

M’=C U_ном = C<0,9U_HOM ) 2 = 0,81 х М_аоы=0,81 x 389,8 = 315,74 Н • м. Соответственно пусковой момент

М’_п =К_М * М’= 1,1*315,74 = 347,3 Н-м, что меньше тормозного момента на валу на 42,5 Н • м, т.е. пуск невозможен.

Для понижения пусковых токов часто пуск асинхронных двигателей осуществляют при пониженном напряжении. Двигатели, работающие при соединении обмоток статора по схеме «треугольник», пускают без нагрузки путем переключения обмоток со «звезды» на «треугольник». Определить пусковой момент двигателя при данном виде пуска.

В момент пуска обмотки находятся под напряжением

пусковой момент при переключении обмоток

М _п = C*U 2 = C (0,57U_HOM ) 2 = 0_. 33CU _ном =128,8 Н-м, т. е. в три раза меньше номинального значения.

Автор: admin Рубрика: Электродвигателя 4 комментария

Расчет тока электродвигателя

Привет посетители сайта fazanet.ru, и в сегодняшней статье мы с вами разберём, как же сделать, этот непонятный расчёт тока электродвигателя. Каждый уважающий себя электромонтёр, робота которого связана с обслуживанием электрических, машин просто обязан это знать. Я в своё время тоже помню, что меня это очень сильно интересовало, когда меня перевили с одного цеха в другой. А конкретно именно работать электромонтёром.

Перед этим я уже немного затрагивал темы электродвигателей, когда писал о том как запустить асинхронные двигателей. и когда писал какие бывают номиналы электродвигателей .

Ну а теперь приступим конкретно к самому расчёту. Допустим: у вас есть трёхфазный асинхронный электродвигателей переменного тока, номинальная мощность, которого составляет 25 кВт, и вам хочется узнать какой же у него будет номинальный ток.

Для этого существует специальная формула: I_н = 1000P_н /√3•(η_н • U_н • cosφ_н ),

Где P_н – это мощность электродвигателя; измеряется в кВт

Uн – это напряжение, при котором работает электродвигатель; В

η_н – это коэффициент полезного действия, обычно это значение 0.9

ну и cosφ_н – это коэффициент мощности двигателя, обычно 0.8.

Последние два значения обычно пишутся на заводской бирке, хотя они у всех двигателей практически одинаковые. Но все же нужно брать данные именно с заводской бирки на двигателе.

Вот как на этой картинке все значения видны, а ток нет. Только если КПД написан 81%, то для расчёта нужно брать 0.81.

Теперь подставим значения I_н = 1000•25/√3 • (0.9 • 380 • 0.8) = 52.81 А

Тем, кто не помнит, сколько будет √3, напоминаю – это будет 1,732

Вот и всё, все расчёты закончены. Всё очень легко и просто. По моему образцу вы можете легко рассчитать номинальный ток электродвигателя, вам всего лишь нужно подставить своих данных.

Как определить ток электродвигателя на практике.

Ещё в заключении, хотел поделиться с вами, тем как я определяю приблизительное значение тока без всяких расчётов. Если реально посмотреть, что у нас с вами получилось при расчёте, то реально вид, что номинальный ток приблизительно в два раза больше чем его мощность. Вот так я определяю ток на практике, мощность умножаю на два. Но это только приблизительное значение.

А ток холостого хода будет обычно в два раза меньше, чем его мощность. Но про то, как определить эти значения, мы поговорим с вами в следующих статьях. Так что подписывайтесь на обновления и не забываете поделиться этой статьёй со своими друзьями в социальных сетях.

На этом у меня всё. Пока.

С уважением Александр!