Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что означает номинальная мощность двигателя

Расчет основных параметров двигателя с шильдика

Электродвигатели встречаются в промышленности и быту повсеместно. Если Вы не обращали внимание, то я приведу парочку фото примеров:

Порой возникает необходимость, рожденная будничным любопытством, либо производственной необходимостью в определении мощности электродвигателя по внешнему виду, или значения допустимой температуры в эксплуатации, не говоря уже о значениях тока и напряжения.

Тут возможен вариант, что с него содрана табличка, на которой написаны номинальные параметры, либо же шильдик в таком состоянии, что различить ничего невозможно. Как же быть в такой ситуации…

Одно дело, если Вы всю жизнь работали на производстве движков, и можете определить мощность на глаз. В иных случаях, определить поможет линейка (рулетка) и таблицы с габаритами механизмов.

Если Ваша деятельность больше лежит в теоретических изысканиях, нежели практических, то пригодится формула определения мощности ЭД или таблицы с номинальным данными, именно про это и не только в этой статье.

Киловатты (кВт)-

С технической стороны вопроса эта форма измерения считается наиболее универсальным методом вычисления мощности силового агрегата. Ей пользуются инженеры всего мирового пространства.

Ватт- это единица измерения которая входит в систему СИ (Международную систему единиц) и которая означает, сколько потребуется мощности для выполнения работы в 1Дж за единицу времени.

В основном данный метод-подсчет используется профессионалами, как «наиболее правильный» с точки зрения фундаментальной науки в показателях мощности. Как единица измерения в автомобильной сфере она используется в основном в Южном полушарии нашей планеты, так уж исторически сложилось.

Метод измерения мощности в киловаттах на автомобилях в основном происходит путем нахождения величины крутящего момента передаваемого от колес на динамометрическом стенде, а затем для подсчетов применяется данное уравнение:

Киловатты стали современной мерой фиксации выходной мощности автомобилей и возможно в будущем они станут общепринятой мировой мерой подсчета. По крайней мере, если посмотреть на любые официальные данные предлагаемые автопроизводителями, то обязательно можно увидеть единицы кВт мощности двигателей внутреннего сгорания установленные наравне с лошадиными силами.

Более того, с начинающимся ажиотажем вокруг автомобилей с электрическими двигателями вхождение в обиход этой формы измерения станет еще более оправданной, ведь количество произведенной электродвигателем работы измеряются с помощью кВт⋅ч (киловатт-часов), которые и определяют, как долго электродвигатель может производить определенное количество энергии, например, для того же движения автомобиля.

Мощность всасывания: что это такое и как будем измерять

Содержание:

  • Определение
  • Описание методики
  • Пример
  • Выводы

Определение

Мощность всасывания — это одна из ключевых характеристик любого пылесоса. Для эффективного удаления загрязнений пылесос должен засасывать как можно больше воздуха. Однако в месте соприкосновения щетки с очищаемой поверхностью создается повышенное сопротивление, которое нужно преодолеть, то есть создать достаточное разрежение, без существенного уменьшения воздушного потока. Только так можно поддержать скорость движения воздуха, которой будет достаточно для перемещения загрязнений с убираемой поверхности и далее до фильтров пылесоса.

Получаем, что при прочих равных условиях эффективность уборки определяется потоком воздуха и создаваемым при этом разрежением. Произведение этих двух величин и является мощностью всасывания. Обычно ее измеряют в ваттах. Считается, что для пылесосов с вертикальной компоновкой достаточно иметь мощность всасывания в 100 Вт, а для напольных пылесосов — 200 Вт. Производители и, например, организация ASTM International , занимающаяся разработкой стандартов, предлагают свои формулы для расчета так называемых «воздушных ваттов» (airwatt) с использованием воздушного потока и разрежения, выраженных в различных единицах измерения. Мы будем придерживаться Международной системы единиц и рассчитывать мощность всасывания в ваттах:

Мощность всасывания (Вт) = поток (м 3 /с) × разрежение (Па)

Рассчитанную таким образом мощность всасывания можно сравнить с потреблением пылесосом электроэнергии (если это возможно) и определить эффективность всасывающей системы пылесоса.

Описание методики

Согласно нашей методике, величина воздушного потока определяется с помощью ручного крыльчатого анемометра. Данный прибор позволяет определять скорость воздушного потока в м/с. Умножив ее на сечение воздуховода в м 2 , мы получим поток в м 3 /с. В данном случае оказалось возможным пустить весь поток через рабочее сечение анемометра. Диаметр сечения равен 62 мм, что дает площадь примерно 3,02×10 -3 м 2 .

Для определения разрежения мы использовали дифференциальный манометр с пределами измерения ±34 кПа. Входное отверстие для измерения давления имеет диаметр 1 мм и просверлено по диаметру в стенке стальной «дюймовой» трубы с гладкой внутренней поверхностью (внутренний диаметр трубы 28 мм, толщина стенок примерно 3 мм). Такая конфигурация, согласно изученным материалам, позволяет достаточно точно определять давление (разрежение) в потоке воздуха. К этому отверстию через переходник и гибкую трубку подключался второй (отрицательный) штуцер дифференциального манометра. Первый штуцер оставался не подключенным, то есть мы измеряем разрежение в трубе относительно окружающей среды.

Трубы, сочленения и крыльчатка анемометра уже создают некоторое сопротивление потоку воздуха, однако оно фиксированное и относительно небольшое, тогда как при реальном использовании пылесоса сопротивление меняется в зависимости от используемой насадки/щетки, от типа убираемой поверхности и т. д. Для создания переменного сопротивления стенд был дополнен задвижкой типового размера в 1 дюйм. Внешний вид конструкции в сборе показан на фотографии ниже:

В месте забора воздуха установлена крыльчатка анемометра ( 1 ), далее гибкий переходник-адаптер ( 2 ), затем жесткий пластиковый переходник ( 3 ), короткая дюймовая труба ( 4 ), задвижка ( 5 ), длинная дюймовая труба ( 6 ) с отверстием для подключения манометра, стыковка с трубой пылесоса ( 7 ). Герметизация соединений, там, где это необходимо, выполняется с помощь изоляционной ленты из ПВХ или с помощью отрезков велосипедной камеры. Приборы на фотографии слева направо: анемометр ( 8 ), манометр ( 9 ), ваттметр ( 10 ). Отметим, что при определении силы всасывания пылесос к стенду подключается без насадок и с минимальной рабочей конфигурацией входных патрубков и труб. В случае обычного пылесоса это означает подключение к торцу гибкого шланга (к нему уже, как правило, можно подключать рабочие щетки и насадки). Связано это с тем, что мы хотим определить мощность всасывания, которая может быть задействована непосредственно для уборки. При этом пылесос оснащается всеми штатными фильтрами (по возможности новыми, в крайнем случае, хорошо очищенными и/или вымытыми), пустым пылесборником, если пылесос без мешка для сбора пыли, или новым мешком для пыли в противоположном случае. Пример рабочей конфигурации приведен на фотографии выше.

Читать еще:  Впускной патрубок для двигателей ваз для чего

Пример

Пробное тестирование мы провели с нашим офисным пылесосом. Пылесос старый, побывавший в передрягах, поэтому гибкий рукав чинен в нескольких местах, мешок для пыли совместимый, а не оригинальный, и выходной фильтр HEPA не установлен, так как он безвозвратно утратил свои функции. Модель пылесоса — LG VC3728SQ , заявленная потребляемая мощность — 1800 Вт, а мощность всасывания — 400 Вт. Показания приборов на фотографии выше (задвижка открыта): скорость потока 16,87 м/с (и температура 22,9°С), давление −4,36 кПа, напряжение в сети 216,6 В, сила тока 6,16 А, потребляемая от сети мощность 1303 Вт. В данном случае мощность всасывания равна:

π×(62/1000) 2 /4×16,87×4,36×1000 = 222 Вт

Эффективность (КПД) составляет 222/1303×100 = 17%

Проведем серию замеров. В первой точке задвижка открыта полностью, в следующих точках задвижка последовательно закрывается на 1/2-1/4 оборота штурвала вплоть до полного перекрытия.

Сначала рассмотрим график зависимости потока воздуха от разрежения (в качестве характеристики производительности вентиляторов обычно приводят зависимость разрежения/давления от потока воздуха, но наш вариант графика больше соответствует проведенному эксперименту):

Видно, что закрывая задвижку, мы увеличиваем сопротивление, что, в свою очередь, приводит к уменьшению потока и увеличению разрежения. Поток монотонно уменьшается до некоторого предела разрежения, после которого, видимо, открывается предохранительный клапан (он же индикатор переполнения пылесборника) — это сопровождается резким уменьшением потока (воздух начинает подсасываться и через клапан) и некоторым уменьшением разрежения. Далее поток продолжает монотонно уменьшаться, и, когда задвижка полностью закрыта, поток уменьшается до нуля, а разрежение возрастает до максимума.

Теперь рассмотрим график зависимости мощности всасывания от разрежения:

Сначала обсудим крайние точки. Начало измерений: задвижка полностью открыта, мощность всасывания относительно низкая, так как сопротивление, которое измерительный стенд оказывает потоку воздуха, не очень велико и сопоставимо с сопротивлением остальной части пути, по которому проходит воздух, и на преодоление которого тратится мощность вентилятора пылесоса — гибкий патрубок пылесоса, мешок для сбора пыли, фильтры. Последняя точка замера параметров: задвижка полностью закрыта, поток воздуха равен нулю, то есть никакой полезной работы совершаться не может, соответственно и мощность всасывания по определению равна нулю. Между этими точками мощность всасывания выходит на максимум, так как увеличивается сопротивление движению воздуха через измерительный стенд, и большая доля мощности вентилятора пылесоса тратится на преодоление этого сопротивления. В реальных условиях эксплуатации именно эта доля задействуется на совершение полезной работы — на очистку. При этом максимум соответствует очень сильному перекрытию просвета в задвижке. После максимума (полезная) мощность всасывания уменьшается, так как разрежение сильно возрастает, поток воздуха через стенд уменьшается, а паразитный подсос через стыки в частях пылесоса на пути движения воздуха, наоборот, увеличивается (на что тоже тратится мощность вентилятора). Также с уменьшением потока воздуха, видимо, уменьшается и эффективность собственно вентилятора. Резкий излом на данном графике, связан, как мы предположили выше, с открытием предохранительного клапана.

Таким образом, мощность всасывания зависит от сопротивления чистящей насадки. Собственно, это согласуется и с житейским опытом: если хочется очистить что-то очень грязное и от очень прилипчивого мусора, то используется щелевая насадка, а не широкая щетка. Можно предположить, что в характеристиках пылесоса производитель указывает именно максимальную мощность всасывания. В случае данного пылесоса максимальная реальная мощность всасывания равна примерно 480 Вт (на максимум мы могли и не попасть). Это даже выше указанных 400 Вт, но не забывайте, что мы убрали выпускной HEPA-фильтр, который оказывал бы существенное сопротивление и значительно снизил бы полезную мощность всасывания.

Приведем график зависимости потребляемой из электросети мощности от создаваемого разрежения:

С ростом разрежения (что соответствует уменьшению потока воздуха — мы закрываем задвижку) уменьшается потребляемая мощность, что, видимо, является типичным поведением в случае центробежного вентилятора с рабочим колесом с радиальными лопастями (именно такие обычно используются в пылесосах).

На последнем графике приведен коэффициент полезного действия (КПД), или доля в процентах мощности всасывания от потребляемой от электросети мощности в зависимости от создаваемого разрежения:

Этот график похож на зависимость мощности всасывания от создаваемого разрежения, но так как потребляемая мощность уменьшается, то максимальный КПД достигается непосредственно перед изломом на графике.

Выводы

В данной статье дано определение мощности всасывания и показана важность этой характеристики в качестве одного из параметров, определяющих качество пылесоса как машины для уборки мусора. Приведено описание стенда, с помощью которого можно определять мощность всасывания при различном сопротивлении воздушному потоку. В качестве примера приведены и обсуждены результаты, полученные для типичного бытового напольного пылесоса. В дальнейшем определение мощности всасывания по описанной методике будет проводиться в рамках тестирования бытовых пылесосов.

Читать еще:  Экологические и экономические показатели работы двигателей

Показатели, влияющие на номинальную мощность

Зачастую покупатель ошибочно полагает, что мощность является основополагающим параметром при выборе. Производители нарочно увеличивают мощность электромясорубки, понимая, что покупатель будет обращать внимание на этот показатель. Для того чтобы понимать, какая мощность должна быть у мясорубки, следует различать несколько разновидностей. Их подразделяют на три пункта:

  • номинальная;
  • пиковая;
  • самая минимальная.

Однако, среди покупателей широко распространены только первая пара видов. Ниже представлено более подробное описание.

Пиковая

Мощность, производимая только при остановке работы шнекового вала. Она отвечает за силу поворота вала с ножом в момент его блокировки. При этом электрическая мясорубка выдает максимально возможную мощность. Допустимое время – менее двух секунд. Производители преподносят эту мощность как главную на корпусе мясорубки крупными символами, чтобы каждый мог заметить.

Номинальная

Мощность, с которой аппарат работает длительный период, изредка останавливаясь из-за перегрева. Период охлаждения длится несколько секунд. Данный показатель размещен небольшими цифрами лишь на шильдике. Это стикер с указанием основных показателей, то есть серийный номер, модель, наименование производителя, вышеописанная мощность, требуемое напряжение электрической сети, страна, в которой был произведен продукт. Стоит отметить, что в мясорубках низкой ценовой категории номинальную мощность иногда вообще не указывают, так как представленный параметр там относительно низок.

Многие наивно заверяют, будто номинальная мощность определяется как главный показатель при покупке. Конечно, данный параметр очень важен и люди недалеки от истины, но все же стоит опираться на прочие факторы. У производителей не имеется общей системы отсчета данного параметра. Если заострить свое внимание на одном производителе, имеющем единую шкалу измерения, то наибольшее числовое значение будет лучшим. Но если рассмотреть различные фирмы, то заявленные показатели способны отличаться от полученных на практике. Всегда лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Лицезреть ощутимую разницу помогут данные, которые приведены ниже.

В большинстве случаев параметр колеблется от шестиста грамм до пяти килограмм в минуту. Мощная мясорубка отличается приближением к наивысшему показателю.

Сравнительные данные мясорубок разных производителей (представлены понисходящей):

  • Зелмер ММ 1200. 88. Номинальная – 650, пиковая – 1900, производительность – 2.3, средняя стоимость – 7 000;
  • Филипс Hr Номинальная – 450, пиковая – 1500, производительность – 2.7, средняя стоимость – 5 000;
  • Кенвуд МG Номинальная – 440, пиковая – 1500, производительность – 1,9, средняя стоимость – 5 000;
  • Мулинекс МЕ 4061. Номинальная – 500, пиковая – 1300, производительность – 1,5, средняя стоимость – 4 000;
  • Сатурн ST Fp Номинальная – 500, пиковая – 1200, средняя стоимость – 2500;

Мясорубка, занимающая вершину топа, имеет наиболее высокую номинальную и пиковую мощность, но её производительность ниже техники Филипс, находящейся на втором месте. У последней показатели мощности намного ниже.

Данные показывают, что не существует ярко выраженной закономерности между описанными показателями.

Наверное, кто-то будет утверждать, что самая мощная мясорубка для дома имеет наивысший показатель производительности. Но и эта точка зрения имеет несколько подводных камней.

При проведении тестовых испытаний покупатель не может увидеть, какое мясо использовалось. Все виды продуктов отличаются друг от друга по жесткости. Например, говядина жестче курицы, значит, при прокрутке куриного филе производительность будет выше в несколько раз. Это не говоря о том, что тесты не ограничиваются только одной решеткой. Один тест проводится на мелкой, второй на крупной, а третий на средней. Само собой, производительность тем выше, чем больше диаметр отверстий насадки.

Минимальная мощность

Что такое минимальная мощность? Это параметры при работе вхолостую, то есть без продуктов. Данный показатель необходим тем, кто следит за расходом каждого ватта энергии. Потребитель с помощью данного показателя узнает, сколько электричества израсходуется с момента включения до начала пользования. Данный параметр не обозначает подавляющее большинство производителей.

Фактически любая надежная мясорубка потребляет от двухсот до трехсот ватт энергии за среднестатистический сеанс работы. Опять же роль играет жесткость мяса. Производители же участвуют в импровизированном состязании, стараясь завысить номинальную и пиковую мощности. Большинство фирм делают это с целью подловить потребителя и предоставить продукт низкого качества.

Производитель

Не рекомендуется приобретать мясорубки китайских и местных брендов Delfa, Elenberg, Saturn, Scarlett, Vitek, West, Aurora, DEX, Digital, Elbee, First, Hilton, Liberton, Maestro, Magio, Maxwell, Mirta, Mystery, Orion, Polaris, Rotex, Shivaki, Supra. Их основными недостатками являются низкое качество материалов корпуса и ножей: некоторые модели с трудом перемалывают мясо при попадании жил, более жестких кусков. Очень часто быстро затупливаются ножи, заметен горелый запах при работе. Конструкции таких изделий часто не продуманы, что делает процесс получения фарша неудобным и длительным. Следует отметить, что ценовая категория этой группы от низкой до средней.

Хорошим соотношение цена/качество отличаются устройства Binatone, Clatronic, Gorenje, Kenwood, Moulinex, Zelmer, Белвар. Эти мясорубки подороже первой группы, иногда намного, но большая часть моделей удачная. Хотя встречаются спорные варианты. Перед покупкой также следует изучить отзвывы покупателей. Несмотря на то, что большая часть техники этих брендов надежная, мясорубки являются отдельной категорией. Выбрать качественный товар – дело непростое.

Читать еще:  Hyundai ix35 модель двигателя технические характеристики

Лучшими на рынке техники являются изделия Bosch, Braun, Delonghi, Panasonic, Philips, ProfiCook. Ножи этих мясорубок изготавливаются из высококачественной стали, не требуют постостоянной заточки. Сами устройства надежные и долговечные, так как все производство контролируется компаниями. Часто оснащаются различными видами терок и насадок для овощей. Обычно заявленная мощность и скорость перемалывания мяса соответствуют заявленным производителем. Следует отметить, что иногда в руководстве пользователя указано время постоянной нагрузки на двигатель, после которого мясорубку следует отключить. Этих требований нужно придерживаться, чтобы изделие не перегревалось и служило долго.

В отдельную группу стоит отнести мясорубки Bork и Redmond, так как цена на них очень завышена. Первый бренд позиционируется как премиум-класс и стоит неоправданно дорого (качество не соответствует цене), а второй – по стоимости можно сравнить с гораздо более качественной техникой, например, Philips, Bosch и другими.

Так, а что же с силой прокола иглы?

Бывает такое, что на шильдике машины указана потребляемая мощность, к примеру, 50W, а если разобрать машину и посмотреть на сам мотор, то на нем может быть написано 55W. Или наоборот, что более логично, на шильдике указана потребляемая мощность 80W, а на моторе к примеру 60W.

Можем взять другой пример, у нас есть две машины. На обеих машинах установлен одинаковый двигатель (что часто случается, так как производители швейных машин используют часто одних и тех же производителей электромоторов), но на одной стоит обычная лампа накаливания, а на другой светодиоды. Светодиоды почти ничего не потребляют, а вот лампа накаливания «съест» достаточно электричества. Таким образом, суммарная потребляемая мощность первой машины будет выше и именно это значение будет написано на шильдике.

Это как пример того, почему нельзя судить о параметрах мотора по потребляемой мощности, указанной на шильдике. И если в выборе швейной машины ориентироваться именно потребляемую мощность, то получите машину, потребляющую больше энергии и выиграете разве только дополнительную сумму в ежемесячном счете за электричество.

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).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector