Хотя я не собираюсь вдаваться в подробности конструкции трехфазного двигателя, мы предложим некоторую информацию о тонких различиях в конструкциях и характеристиках NEMA.
асинхронного двигателя. Например, разные двигатели с одинаковой номинальной мощностью могут иметь разные пусковые токи, кривые крутящего момента, скорости и другие параметры. И когда ты
выбирают двигатель для предполагаемого
убедитесь, что учтены все технические параметры.

Конструкции NEMA

NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования) является руководящим и инженерным органом, занимающимся проектированием и эксплуатационными характеристиками многих электрических
продукты. Электродвигатели являются лишь одним из таких элементов. NEMA определило и идентифицировало четыре «конструкции» двигателей.
Эти четыре конструкции NEMA имеют уникальное соотношение скорости, крутящего момента и проскальзывания, что делает их подходящими для различных типов приложений.

NEMA исполнение A: имеет максимальное скольжение 5%; пусковой ток от высокого до среднего; нормальный заблокированный крутящий момент ротора; нормальный разрывной момент; и подходит для широкого спектра применений
— например, вентиляторы и насосы.

NEMA исполнение B: имеет максимальное скольжение 5%; низкий пусковой ток; высокий заблокированный крутящий момент ротора; нормальный разрывной момент; и подходит для широкого спектра применений с нормальным пусковым моментом — обычно в системах ОВКВ с вентиляторами, воздуходувками
и насосы.

NEMA исполнение C: имеет максимальное скольжение 5%; низкий пусковой ток; высокий заблокированный крутящий момент ротора; нормальный разрывной момент; подходит для оборудования с высокой инерцией и высоким пусковым моментом при пуске – например, объемных насосов,
и конвейеры.

NEMA исполнение D: имеет максимальное скольжение 5-13%; низкий пусковой ток; очень высокий крутящий момент заблокированного ротора; подходит для оборудования с очень высокой инерцией пуска, такого как краны, подъемники и т. д.

Поэтому, когда вы выбираете двигатель, убедитесь, что вы выбрали правильный. САМЫЙ РАСПРОСТРАНЕННЫЙ тип двигателя в промышленности сегодня, и тот, который вы найдете на полках большинства поставщиков, это
NEMA исполнение B . И по мотору этого не скажешь! Все они будут выглядеть одинаково. Ваш знающий торговый представитель сможет рассказать
какой тип двигателя вы покупаете, но если вы хотите проверить это сами… посмотрите на шильдик. Дизайн NEMA является одним из «обязательных» полей, отображаемых на
паспортная табличка двигателя.

Скорость вращения и крутящий момент

Безусловно, важным фактором при выборе двигателя является скорость вращения вала двигателя. Ведь именно там подключается нагрузка. Мы слышим, как люди говорят о двигателе
скорости 3600 об/мин, 1800 об/мин и другие. Ну, это «синхронные» скорости, иногда называемые «холостыми». Видите ли, асинхронный двигатель будет производить только «крутящий момент».
по мере того, как он загружается, и по мере того, как он замедляется под нагрузкой и «скользит» обратно по так называемой «кривой скорости-крутящего момента».

Если вы развернете эту диаграмму, вы увидите, что «рабочая область» двигателя находится в диапазоне от «Синхронная скорость» до значения, называемого «Номинальная скорость». Область между этими двумя скоростями и есть «скольжение».
асинхронного двигателя. Это значение варьируется в зависимости от нагрузки, но стандарты NEMA говорят, что оно должно составлять не более 5%. Это переводится как «номинальная скорость» (или, чаще,
как «Скорость при полной нагрузке») в диапазоне 4-5%. То, что вы увидите на паспортных табличках двигателей, будет примерно 3450 об/мин или 1740 об/мин и т. д.

Асинхронные двигатели имеют синхронные скорости, основанные на «количестве пар полюсов», намотанных на обмотку статора двигателя при его изготовлении. Поскольку они представляют собой «пары полюсов», число
Количество полюсов будет обозначено как 2-полюсное, 4-полюсное, 6-полюсное, 8-полюсное и т. д. Количество полюсов НЕ будет указано на паспортной табличке двигателя, но будет указано число оборотов при полной нагрузке.
Если вы ЗНАЕТЕ количество ПОЛЮСОВ в двигателе, вы можете рассчитать синхронную скорость по формуле:

 Скорость синхронизации = (120 x частота линии электропередач)/количество полюсов.
Для 4-полюсного двигателя на частоте 60 Гц (стандарт в США) это будет:
Скорость синхронизации =
7200/4
Синхронная скорость = 1800 об/мин
Таким образом, 4-полюсный двигатель имеет синхронную скорость 1800 об/мин
и приблизительную скорость при полной нагрузке 1740 об/мин.

Когда дело доходит до Крутящий момент … что действительно работает, у нас есть другая формула. Крутящий момент измеряется в фунтах-футах (lb-ft) по имперским стандартам, и
Ньютон-метры (Нм) в метрических стандартах. Чтобы рассчитать крутящий момент, который будет производить ваш двигатель, используйте следующую формулу:

Крутящий момент = (5250 x мощность)/об/мин
Таким образом, для 5 лошадиных сил, 4-полюсного двигателя мы имеем:

Крутящий момент = (5250 x 5) / 1800
Крутящий момент = 26250 / 1800
Крутящий момент = 14,6 фунт-фут

Но помните, наш двигатель «нагружен» до мощности 5 л. с., поэтому он «скатился» обратно к более медленным оборотам, примерно 1740 об/мин. Снова запустите последний расчет, используя этот «НОВЫЙ»
значение…

Крутящий момент = 26250 / 1740
Крутящий момент = 15,0 фунт-фут

Нам всем нравятся «Правила большого пальца», верно? Что ж, вот ваше «Правило большого пальца» на сегодня…

«Мотор, работающий со скоростью 1740 об/мин
, будет производить крутящий момент
3 фунт-фута на каждую номинальную лошадиную силу.»

Таким образом, 4-полюсный двигатель мощностью 150 л.с. будет развивать крутящий момент 450 фунт-футов при полной нагрузке.

Характеристики паспортной таблички

Пока мы этим занимаемся… вот фотография типичной таблички с информацией, «требуемой» NEMA. Надеюсь, это поможет вам понять всю «необходимую» информацию и
также указать вам некоторые дополнительные «полезные» данные, которые помогут вам в процессе выбора.

Напряжение

Еще одна важная характеристика, которую следует учитывать, — требования к «напряжению» вашего проекта. На вашем объекте может быть трехфазное питание, поступающее на распределительный щит, и
эта мощность обычно будет при одном «напряжении». У вас может быть 4160 В переменного тока, поступающего на завод, но преобразованное до 480 В переменного тока, когда оно подается в распределительный щит. Тогда, если вы
Если у вас 3-фазная 4-проводная система, у вас будет 480/277 В переменного тока. И, возможно, у вас есть только три фазы 240 В переменного тока. Все это нужно знать при покупке
ваш мотор.

Большинство производителей двигателей выпускают свои «обычные» двигатели как конструкции с «двойным напряжением». Это означает, что двигатель намотан и изготовлен таким образом, чтобы его можно было
«переподключение» в поле для любого из напряжений, на которое рассчитан двигатель. И давайте проясним некоторые напряжения… мощность распределяется (и мы называем это) как 480VAC
трехфазное питание. Номинальные характеристики двигателей указаны на паспортной табличке как 460 В переменного тока. Почему разница? Один из самых распространенных ответов таков: Коммунальное хозяйство (ваша местная энергетическая компания)
говорит о » максимальная потеря напряжения » 3% между их переданным напряжением и вашим «полученным» напряжением. Итак, если
энергетическая компания «передает» 480 В переменного тока, и, учитывая максимальные потери 3%, мы имеем потенциальные «потери» 14,4 В переменного тока. Вычтите это из 480 В переменного тока, с которого мы начали, и у вас получится
Доступно 465,6 В переменного тока. Это число «округляется в меньшую сторону» до «номинального» расчетного напряжения электродвигателей 460 В переменного тока.

Вернемся к конструкции с двойным напряжением… эти распространенные двигатели «намотаны» (изготовлены), а обмотки соединены таким образом, что при отправке они имеют достаточно «выводов»
выведены в распределительную коробку, чтобы внутренние обмотки можно было «повторно соединить» в распределительной коробке для любого из расчетных напряжений. В зависимости от производителя и
конструкции в распределительной коробке может быть 6, 9 или 12 проводов. Еще одно соображение заключается в том, соответствует ли двигатель NEMA (в основном США) или IEC (некоторые США, но остальной мир).
Ниже приведена фотография возможных соединений с этими «двухвольтовыми» двигателями. Важно иметь в виду, что «схема подключения» будет включена в комплект поставки.
мотор. Он будет либо отображаться «на заводской табличке», внутри клеммной коробки на задней стороне крышки, либо на листовке с инструкциями внутри клеммной коробки или прикрепленной к
мотор. Используйте информацию, прилагаемую к МОТОРУ. Приведенные ниже схемы являются общими и могут НЕ относиться к вашему конкретному двигателю.

Корпуса

Одним из других аспектов, который необходимо учитывать при выборе подходящего двигателя, является конструкция «корпуса». Обычные двигатели доступны в различных стилях дизайна, но наиболее часто используемые и
поэтому, скорее всего, будут быстро доступны ODP (открытая защита от капель), TEFC (полностью закрытый, с вентиляторным охлаждением), TENV (полностью закрытый, невентилируемый), TEAO (полностью закрытый, с воздушным охлаждением).
Over) и EXP (взрывобезопасность). И из этих «стандартных» корпусов ODP и TEFC широко используются в отрасли.

ODP предназначен для использования в более чистых помещениях. В то время как TEFC (поскольку он полностью закрытый) применяется вне помещений, в грязных и влажных средах, в жирных и
жирные места и в основном «неприятные» виды работ. Помимо некоторых приложений HVAC, корпуса TENV и TEAO несколько специализированы.

Взрывозащищенные корпуса

Корпуса EXP очень специфичны, и вы должны быть очень осторожны при использовании таких двигателей. Из-за опасного характера их применения эти
моторы довольно строго регламентированы и классифицированы. В категории «Взрывобезопасность» существуют различные «классы». Температура окружающей среды двигателя не должна превышать +40°C.
Объяснение этих «классов» показано ниже.

 Здесь следует дать дополнительное объяснение классификаций… по мере того, как вы читаете «вниз» список «Групп», чем ближе к ВЕРХУ списка, тем «взрывоопаснее». Так
например, атмосфера, относящаяся к полному классу I, группа A, является «хуже (более взрывоопасной)», чем класс I, группа D. А класс I, группа C «хуже (более взрывоопасна)», чем
класс II, группа F. Таким образом, тот факт, что конкретный взрывозащищенный двигатель одобрен для класса I, группы D, не означает, что он приемлем для класса I, группы A,
B или C атмосфера. Обязательно сверьтесь с заводской табличкой двигателя и/или обратитесь к производителю, если есть какие-либо сомнения. Теперь к списку:

КЛАСС I (газы, пары)

• Группа А — Ацетилен
• Группа B — Бутадиен, этиленоксид, водород, пропиленоксид
• Группа C — Ацетальдегид, циклопропан, диэтиловый эфир, этилен, изопрен
• Группа D — Ацетон, акрилонитрил, аммиак, бензол, бутан, этилендихлорид, бензин, гексан, метан, метанол, нафта, пропан,
  пропилен, стирол, толуол, винилацетат, винилхлорид, ксилема

КЛАСС II (Горючая пыль)

• Группа E — Алюминиевая, магниевая и другая металлическая пыль с аналогичными характеристиками.
• Группа F — сажа, кокс или угольная пыль
• Группа G — Мука, ​​крахмал или зерновая пыль

КЛАСС III (волокна и ворсинки)

• Группа G — Мука, ​​крахмал или зерновая пыль

Здесь можно отметить, что в некоторых «пылевых» атмосферах, включая некоторые «зернохранилища», «зерновые помолы» и другие запыленные атмосферы, стандартный двигатель TEFC «МОЖЕТ» быть
приемлемый. Обязательно проконсультируйтесь с местным начальником пожарной охраны или органом NFPA, прежде чем использовать двигатель в такой атмосфере.

Размеры кадров

И, наконец, «Размеры кадров». Это ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ вопрос для обсуждения и очень важный для вашего выбора. Но для ясности, из-за электрических характеристик и законов
физики, у вас не так много «выбора», когда речь идет о конкретном размере рамы для двигателя определенной мощности. Я имею в виду, что вы не можете получить электродвигатель мощностью 50 л.с. в 254T.
Рамка! Это просто слишком маленькая масса стали для такого количества производимой лошадиной силы. Таким образом, у NEMA есть определенные критерии, которым должны соответствовать производители при разработке своих
моторы. Таким образом, отрасль довольно стандартна, когда речь идет о монтажных размерах для определенной мощности и скорости двигателя у разных производителей. Быть в курсе, что
Однако «некоторые» производители имеют в своих предложениях несколько «мошеннических» рамных двигателей. Я знаю только пару, где мотор 7,5 л.с. предлагается в раме обычного 5 л.с.
мотор. Или предлагается 5 л.с. в обрамлении мотора 3 л.с. Их, однако, очень мало, и они становятся МЕНЕЕ доступными, чем в самом недавнем прошлом.

Нам также необходимо знать о различиях между фреймами NEMA и фреймами IEC (метрическая система). Двигатели IEC обычно меньше и компактнее, чем конструкция рамы NEMA, когда мы
сравните HP с HP. Если вы давно работаете в нашей отрасли или работали с электродвигателями (и находитесь в США), вы, вероятно, запомнили различные размерные
ссылки, которые важны для вас при применении двигателей в новом или существующем приложении. В кругах NEMA важными ссылками на кадр являются U, N, V, D, H, E, BA, 2F, P и C.
Но теперь, когда у нас есть рамки и рейтинги МЭК, нам нужно изучить метрическую систему размерных величин. Поэтому в приведенной ниже таблице мы расположили значения рядом друг с другом, чтобы помочь вам в
переход от NEMA к IEC.

Обозначения букв таблицы рамы двигателя
Определение	НЭМА	МЭК
Диаметр вала	У	Д
Длина вала (общая)	Н	Э
Длина вала (полезная)	В	Э
Осевая линия вала от основания	Д	Х
Диаметр монтажного основания	Х	К
Глядя на вал двигателя, от вертикальной осевой линии двигателя/вала до отверстия монтажного основания; слева и справа	Э	А/2
Если смотреть сбоку на двигатель, от конца рабочей точки вала до первого монтажного отверстия.	ВА	С
Если смотреть сбоку на двигатель, от первого (переднего) монтажного отверстия до (заднего) монтажного отверстия.	2F (1)	Б
Глядя на вал двигателя, общий диаметр рамы, за вычетом кабельной коробки.	П (2)	АС
Если смотреть сбоку на двигатель, от конца вала до самого дальнего края рамы двигателя, включая кожух вентилятора, если существующий.	С (3)	л
(1) Внимание! Некоторые производители могут просверлить несколько наборов отверстий для установки нескольких рам
(2) Этот размер НЕ подходит для всех производителей.
(3) Этот размер НЕ может быть указан в таблице рам производителя. Длина двигателя может быть разной.

И хотя мы пытаемся НЕ отдавать предпочтение одному производителю, а не другому, в случае с этой темой мы будем скорее ориентироваться на производителя. ABB/Baldor имеет IEC и
Каркасные диаграммы NEMA в одной форме PDF. Поэтому, когда вы нажмете на ссылку, чтобы просмотреть диаграмму в полном размере, она будет рекламировать имена ABB/Baldor, и мы используем ее, потому что это красиво.
полную диаграмму, а не потому, что это конкретный производитель.

Motor Resources

В качестве последнего примечания к 3-фазному электрическому асинхронному двигателю, если у вас есть шанс, мы нашли пару ресурсов, которые мы считаем довольно хорошими.
чтение. Они образовательные и из надежных источников. Вы можете щелкнуть ссылки ниже, чтобы просмотреть их.

• Руководство по выбору двигателя от GE
• Базовое обучение работе с промышленными и коммерческими продуктами от
  Лисон

Двигатель с фазным ротором

Двигатель с фазным ротором представляет собой трехфазный двигатель с ДВУМЯ обмотками, по сравнению с «одной» обмоткой в ​​стандартном «3-фазном асинхронном двигателе».
часть рамы (статора) двигателя почти идентична родственному двигателю, стандартному асинхронному двигателю, но в этом случае секция РОТОР двигателя также имеет обмотку.
вставлен. Стандартный асинхронный двигатель имеет ротор в виде «клетки», состоящий из стержней из алюминия или меди с кольцами, прикрепленными к каждому концу… образуя тип «клетки».
Отсюда и прозвище «Беличья клетка». Затем клетка «отливается» из алюминиевого сплава. Стержни клетки ротора и торцевые кольца проводят электричество внутри себя из-за образования
магнитное поле от статора.

Наш двигатель с фазным ротором со второй обмоткой имеет несколько явных преимуществ по сравнению со стандартным асинхронным двигателем. Во-первых, контактные кольца с их
щетки, к которым прикреплены выводы, которые заканчиваются каким-то «сопротивлением». Если сопротивление «фиксировано» по значению, то двигатель будет иметь четкий пусковой момент, и это
рабочая (номинальная) скорость будет иметь значение МЕНЬШЕ проектной «синхронной скорости». Реальным преимуществом является то, что при обмотке ротора (через токосъемные кольца и щетки)
подключен к «переменному резистору», то при изменении сопротивления также изменяются характеристики скорости и пускового момента двигателя. Из-за высокого старта
крутящий момент, доступный с двигателем с фазным ротором, и возможность изменять скорость, они широко использовались (и используются до сих пор) в подъемной и крановой промышленности. Некоторые из тех
приложения перенаправляются на частотно-регулируемый привод и асинхронный двигатель. Недостатком этого двигателя является более высокое техническое обслуживание из-за износа щеток и контактных колец. но
роторы с обмоткой все еще имеют свое место.

Синхронный двигатель

Хотя инженеры и технические специалисты идентифицируют этот двигатель как трехфазный двигатель, поэтому он упоминается здесь, у нас он более четко классифицируется как
«Особый» мотор и поэтому он включен в эту тему страницы нашего сайта. Щелкните эту ссылку, чтобы перейти непосредственно на эту страницу.

Синхронный двигатель с гистерезисом

Хотя инженеры и технические специалисты идентифицируют этот двигатель как трехфазный двигатель, поэтому он упоминается здесь, у нас он более четко классифицируется как
«Особый» мотор и поэтому он включен в эту тему страницы нашего сайта. Щелкните эту ссылку, чтобы перейти непосредственно на эту страницу.

Серводвигатель

Хотя инженеры и технические специалисты идентифицируют этот двигатель как трехфазный двигатель, поэтому он упоминается здесь, у нас он более четко классифицируется как
«Особый» мотор и поэтому он включен в эту тему страницы нашего сайта. Щелкните эту ссылку, чтобы перейти непосредственно на эту страницу.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКВИВАЛЕНТНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Основная статья Содержание

Бедерак Ярослав

Черкассы Открытое акционерное общество «Азот», г. Черкассы

https://orcid.org/0000-0002-2669-0965

Гапон Дмитрий

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», г. Харьков

https://orcid. org/0000-0001-8609-9707

Андрей Зуев

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», г. Харьков,

https://orcid.org/0000-0001-8206-4304

Abstract

Расчет параметров эквивалентной асинхронной электрической машины позволяет внедрить автоматизированный расчет статической и динамической устойчивости системы электроснабжения промышленного предприятия при любом сочетании различных электродвигателей. Также обеспечивается электромагнитная совместимость в сети за счет расчета несинусоидальности режима в сети с предлагаемыми источниками высших гармоник. Исследование цель — метод точного определения эквивалентных параметров асинхронной машины для узла нагрузки, состоящего из нескольких групп асинхронных электродвигателей одного типа. Разработана блок-схема алгоритма расчета исходных данных. Входными данными являются количество групп двигателей одного типа, количество машин в каждой группе и вектор номинальных мощностей двигателей. Опрос счетчиков каждого двигателя во всех группах осуществляется с помощью встроенного цикла. Приведен фрагмент однолинейной схемы подстанции, питающей водяной контур электротехнического предприятия: по три асинхронных машины по 800 кВ на каждый насос, по три асинхронных машины по 400 кВ и по три асинхронных машины по 250 кВ. Расчет результаты для данного примера схемы выполнены и представлены в таблице. Полученные данные показывают, что фактические параметры эквивалентной машины в узле нагрузки 6 кВ существенно отличаются от усредненных данных. Типичная разница между результатами, полученными предлагаемым методом и известными методами, составляет 5 %, а максимальная достигает 30 %. Поэтому при расчетах целесообразно использовать точные данные.

Детали изделия

Как цитировать

Бедерак Ю., Гапон Д. и Зуев А. (2018). МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКВИВАЛЕНТНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ. Передовые информационные системы , 2 (3), 123–127. https://doi.org/10.20998/2522-9052.2018.3.21

Секция

Прикладные проблемы эксплуатации информационных систем

Биографии авторов

Ярослав Бедерак, Черкасское открытое акционерное общество «Азот», г. Черкассы

кандидат технических наук, заведующий лабораторией цеха электроснабжения

Дмитрий Гапон, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», г. Харьков

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматизации и кибербезопасности энергосистем

Андрей Зуев, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», г. Харьков

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматики и управления в технических системах

Список литературы

Сыромятников И.А. (1984), Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей, Энергоатомиздат, Москва, 240 с.

Герлинг, Д. (2018), «Динамическая работа и управление асинхронными машинами», Электрические машины. Математическая инженерия, Vol. 4, Springer, Berlin, Heidelberg, стр. 325–368, доступно по адресу: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-17584-8.12 (последний доступ 15 июня 2018 г.).

Гирас, Дж. Ф. и Саари Дж. (2012), «Расчет производительности высокоскоростного асинхронного двигателя с твердотельным ротором», IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 59, № 6, стр. 2689–2700, режим доступа: http://dx.doi.org/10.1109/IECON.2010.5675415 (последний доступ 15 июня 2018 г.).

Осипов В.С. (2017), «Об определении параметров схемы замещения трехфазных асинхронных двигателей», Российская электротехника, Вып. 88, № 12, стр. 845–849, режим доступа: http://dx.doi.org/10.3103/S1068371217120124 (последний доступ 15 июня 2018 г.).

Ансари, А.А. и Дешпанде, Д.М. (2010), «Математическая модель асинхронной машины в MATLAB Simulink», Международный журнал инженерных наук и технологий, Vol. 2(5), с. 1260–1267 гг.

Ван Г. и Парк С.В. (2014), «Улучшенная оценка параметров цепи асинхронного двигателя с опубликованными данными о характеристиках двигателя», Шестая ежегодная конференция IEEE по зеленым технологиям, Корпус-Кристи, Техас, стр.