Расчёт мощности электродвигателя

Что связывает ток, косинус фи и мощность на валу

Расчёт связывает четыре величины: напряжение, ток, коэффициент мощности и коэффициент полезного действия. Для трёхфазного двигателя полная мощность равна произведению корня из трёх, напряжения и тока, активная получается умножением на косинус фи, а мощность на валу — ещё и на КПД. Разница между этими цифрами и есть потери в меди, стали и подшипниках.

В паспорте двигателя обычно указывают мощность на валу — ту, что реально достаётся насосу или станку. Из сети при этом берётся больше: при КПД 0,85 двигатель на 5,5 кВт потребляет около 6,5 кВт активной мощности, а полная мощность с учётом косинуса фи 0,85 доходит до 7,6 кВ·А. На эту величину и подбирают кабель, автомат и генератор.

Лошадиные силы в электрике встречаются на импортной технике: метрическая лошадиная сила равна 735,5 ватта, английская — 746. Двигатель «3 л. с.» соответствует примерно 2,2 кВт, а привычный ряд мощностей — 0,75, 1,1, 1,5, 2,2, 3, 4, 5,5, 7,5 кВт — стандартизован, и промежуточных значений у серийных двигателей обычно нет.

История: от вращающегося поля до линии Лауфен — Франкфурт

Вращающееся магнитное поле независимо описали итальянец Галилео Феррарис и Никола Тесла во второй половине 1880-х. Практичную трёхфазную систему — двигатель, трансформатор и сеть — собрал Михаил Доливо-Добровольский: его асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором появился в 1889 году, а в 1891-м трёхфазная линия Лауфен — Франкфурт передала энергию на 175 километров и решила спор о том, каким будет ток в сетях.

Конструкция оказалась настолько удачной, что дожила до наших дней почти без изменений: тот же ротор «беличья клетка», та же обмотка статора. Поменялось управление — частотный преобразователь позволил плавно менять обороты, и двигатель, который раньше умел работать только на своей частоте, стал регулируемым приводом.

Как считать по табличке и что делать с пуском

Пусковой ток отдельно: у асинхронного двигателя при прямом пуске он в пять-семь раз больше номинального и держится секунды. Именно из-за него автомат выбивает при включении станка, а генератор с запасом всего в двадцать процентов не тянет запуск насоса. Плавный пуск или частотный преобразователь снимают этот всплеск, и подбирать питание тогда можно ближе к номиналу. Ещё одна частая задача — проверить, не перегружен ли двигатель: измеренный ток сравнивают с номинальным с таблички. Превышение на десять процентов уже означает нагрев обмоток и сокращение срока службы, даже когда механизм внешне работает нормально. Обратная картина тоже говорящая: ток заметно ниже номинала означает, что двигатель взят с большим запасом и работает с низким косинусом фи.