Выбор мощности судовых электродвигателей

Нормальная эксплуатация электропривода возможна только при правильном выборе мощности электродвигателя, который оказывает существенное влияние на его надежность и экономичность. Так, выбор двигателя завышенной мощности приводит к работе с малыми значениями к. п. д., а для асинхронных двигателей и с низкими значениями cos ф.

Выбор заниженной мощности электродвигателя ведет к перегреву и преждевременному выходу его из строя. В процессе эксплуатации электропривода возможны кратковременные пики нагрузки, которые могут привести к нарушению нормальной работы электродвигателя. В связи с этим при выборе его мощности исходят из двух основных факторов: мгновенной перегрузки и нагрева.

Выбор электродвигателей по эквивалентным параметрам

Под эквивалентной нагрузкой подразумевается такая неизменная по значению нагрузка, при которой за время работы двигателя выделяется такое же количество тепловой энергии, какое фактически выделяется при изменяющейся нагрузке за тот же промежуток времени.

При расчетах мощности электродвигателей эквивалентное количество выделившейся тепловой энергии для упрощения заменяют эквивалентными параметрами. Такими параметрами могут быть ток, мощность, вращающий момент, мощность потерь.

Измерители мощности и энергии тока

Для измерения мощности в цепях постоянного тока можно пользоваться косвенным методом двух приборов: амперметра, включенного последовательно нагрузке, и вольтметра, включенного параллельно ей. Для определения мощности необходимо перемножить показания амперметра и вольтметра.

Значительно чаще мощность в сетях переменного тока измеряют непосредственно с помощью ваттметра. Этот прибор имеет две катушки, одна из которых (токовая) включается последовательно нагрузке, другая (катушка напряжения) — параллельно.

Рис.1. Схемы включения ваттметров для измерения мощности трехфазного тока: а - при равномерной нагрузке; б - при соединении приемников энергии треугольником и равномерной нагрузке фаз; в - при неравномерной нагрузке фаз.

Для измерения мощности в сетях однофазного переменного тока применяют одноэлементные приборы ферродинамической системы типа Д307 и переносные типа Д568. Прибор имеет две катушки. Катушка напряжения, имеющая большое число витков, расположена внутри неподвижной катушки тока и укреплена на оси. На оси закреплена и указательная стрелка прибора. Взаимодействие токов последовательной и параллельной катушек создает вращающий момент, поворачивающий ось со стрелкой. Отклонения стрелки пропорциональны активной мощности приемника. Изменение направления тока (т. е. фазы) на 180° в одной из обмоток ваттметра вызывает отклонение стрелки в противоположную сторону. Поэтому зажимы катушек (токовой и напряжения), которые соединены вместе и присоединены к источнику, называют генераторами и обозначают звездочкой.

Треугольники напряжений и мощности. Активная, реактивная и кажущаяся мощности

По определению

отсюда

Умножив правые и левые части этого равенства на I², получим:

Это соотношение, как известно из геометрии, выражает зависимость между сторонами в прямоугольном треугольнике. Если построить прямоугольный треугольник, катеты которого (стороны прямого угла) будут соответственно равны Ir  и Ix, то гипотенуза этого треугольника будет равна Iz.

Работа и мощность тока. Работа, совершаемая при передвижении заряда в электрическом поле

Работа, совершаемая при передвижении заряда в электрическом поле, определяется по формуле:

A =Q*U,

где Q — заряд;
U — разность потенциалов между точками начала и конца пути заряда.
Величина заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за время t, равна:

Q = I*t,

где I — ток в проводнике. Следовательно, работа тока:

А = U*I*t.

При совершении этой работы электрическая энергия превращается в механическую в электрических двигателях, в тепловую — в электронагревательных устройствах, в световую — в электрических лампах и т. д.

Основной характеристикой многих электрических машин и аппаратов является их мощность Р, которую эти машины или аппараты могут развивать, т. е. работа, которую они могут совершить, в единицу времени,

P=A/t

За единицу мощности принят ватт (обозначение вт). Ватт = 1 вольт X 1 ампер. Иными словами, один ватт — это мощность, потребляемая проводником, по которому проходит ток в 1 а при напряжении между его концами в 1 в.

Для измерения больших мощностей приняты большие единицы мощности: 1 гектоватт (гвт) = 100 вт, 1 киловатт (кет) — 1000 вт.

Обычно в технической документации мощность выражают в киловаттах. Для измерения работы и энергии пользуются единицами: 1 ватт-секунда (вт-сек) = 1 вольт х 1 ампер х 1 сек = 1 джоуль.

Как рассчитать номинальный момент асинхронного двигателя?

Рассчёт номинального момента асинхронного двигателя производится по формуле:

Мн = 9,55(Рн/nн)

• Мн - номинальный момент асинхронного двигателя (Нм),
• Pн - номинальная мощность двигателя (Вт),
• nн - частота вращения номинальная (об/мин),