categorie: Elettricisti alle prime armi, Motori elettrici e loro applicazione
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Caratteristiche meccaniche ed elettriche dei motori a induzione
Questo articolo metterà in evidenza il tema delle caratteristiche meccaniche ed elettriche dei motori elettrici. Utilizzando un motore asincrono come esempio, prendere in considerazione parametri come potenza, lavoro, efficienza, coseno phi, coppia, velocità angolare, velocità lineare e frequenza. Tutte queste caratteristiche sono importanti nella progettazione di apparecchiature in cui i motori elettrici fungono da motori di azionamento. I motori elettrici particolarmente asincroni sono oggi particolarmente diffusi nel settore, quindi ci soffermeremo sulle loro caratteristiche. Ad esempio, considerare AIR80V2U3.
Potenza meccanica nominale di un motore a induzione
La targhetta (sulla targhetta) del motore indica sempre la potenza meccanica nominale sull'albero del motore. Questa non è l'energia elettrica che questo motore elettrico consuma dalla rete.
Quindi, ad esempio, per un motore AIR80V2U3, una potenza nominale di 2200 watt corrisponde esattamente alla potenza meccanica sull'albero. Cioè, in modalità operativa ottimale, questo motore è in grado di eseguire lavori meccanici di 2200 joule al secondo. Indichiamo questo potere come P1 = 2200 W.
Potenza elettrica attiva nominale di un motore a induzione
Per determinare la potenza elettrica attiva nominale di un motore a induzione, in base ai dati della targhetta, è necessario tenere conto dell'efficienza. Quindi, per questo motore elettrico, l'efficienza è dell'83%.
Cosa significa questo? Ciò significa che solo una parte della potenza attiva fornita dalla rete agli avvolgimenti dello statore del motore, e irrevocabilmente consumata dal motore, viene convertita in potenza meccanica sull'albero. La potenza attiva è P = P1 / efficienza. Per il nostro esempio, secondo la targhetta presentata, vediamo che P1 = 2200, efficienza = 83%. Quindi P = 2200 / 0,83 = 2650 watt.
Potenza elettrica apparente nominale di un motore a induzione
La potenza elettrica totale fornita allo statore del motore elettrico dalla rete è sempre maggiore della potenza meccanica sull'albero e maggiore della potenza attiva irrevocabilmente consumata dal motore elettrico.
Per trovare la piena potenza, è sufficiente dividere la potenza attiva in cosi phi. Pertanto, la potenza totale è S = P / Cosφ. Per il nostro esempio, P = 2650 W, Cosφ = 0,87. Pertanto, la potenza totale S = 2650 / 0,87 = 3046 VA.
Potenza elettrica reattiva nominale di un motore a induzione
Parte della potenza totale fornita agli avvolgimenti dello statore del motore a induzione viene restituita alla rete. Lo è potenza reattiva Q.
Q = √(S2 - P2)
La potenza reattiva è correlata alla potenza apparente attraverso sinφ ed è correlata alla potenza attiva e apparente attraverso la radice quadrata. Per il nostro esempio:
Q = √(30462 - 26502) = 1502 VAR
La potenza reattiva Q è misurata in VAR - in volt-ampere reattivi.
Vediamo ora le caratteristiche meccaniche del nostro motore a induzione: coppia nominale di funzionamento sull'albero, velocità angolare, velocità lineare, velocità del rotore e il suo rapporto con la frequenza del motore elettrico.
Velocità del rotore di un motore a induzione
Sulla targhetta vediamo che quando alimentato da corrente alternata 50 Hz, il rotore del motore funziona a un carico nominale di 2870 giri al minuto, denotiamo questa frequenza come n1.
Cosa significa questo? Poiché il campo magnetico negli avvolgimenti dello statore è creato da una corrente alternata con una frequenza di 50 Hz, per un motore con una coppia di poli (che è AIR80V2U3) la frequenza della "rotazione" del campo magnetico, la frequenza sincrona n, è pari a 3000 rpm, che è identico a 50 rpm. Ma poiché il motore è asincrono, il rotore ruota dietro di una quantità di slittamento s.
Il valore di s può essere determinato dividendo la differenza tra le frequenze sincrone e asincrone per la frequenza sincrona ed esprimendo questo valore in percentuale:
s = ((n – n1)/n)*100%
Per il nostro esempio, s = ((3000 – 2870)/3000)*100% = 4,3%.
Velocità angolare del motore asincrono
La velocità angolare ω è espressa in radianti al secondo. Per determinare la velocità angolare, è sufficiente tradurre la velocità del rotore n1 in giri al secondo (f) e moltiplicare per 2 Pi, poiché un giro completo è 2 Pi o 2 * 3,14159 radianti. Per il motore AIR80V2U3, la frequenza asincrona n1 è 2870 rpm, che corrisponde a 2870/60 = 47.833 rpm.
Moltiplicando per 2 Pi, abbiamo: 47.833 * 2 * 3.14159 = 300.543 rad / s. Puoi tradurre in gradi, per questo invece di 2 Pi sostituisci 360 gradi, quindi per il nostro esempio otteniamo 360 * 47.833 = 17220 gradi al secondo. Tuttavia, tali calcoli vengono solitamente eseguiti precisamente in radianti al secondo. Pertanto, la velocità angolare ω = 2 * Pi * f, dove f = n1 / 60.
Velocità lineare di un motore a induzione
La velocità lineare v si riferisce all'apparecchiatura su cui è montato un motore a induzione come azionamento. Quindi, se una puleggia o, diciamo, un disco smerigliato di raggio noto R è installato sull'albero motore, allora la velocità lineare del punto sul bordo della puleggia o del disco può essere trovata con la formula:
v = wr
Coppia nominale del motore a induzione
Ogni motore a induzione è caratterizzato da una coppia nominale Mn. La coppia M è correlata alla potenza meccanica P1 attraverso la velocità angolare come segue:
P = ωM
La coppia o il momento di forza che agisce ad una certa distanza dal centro di rotazione viene mantenuto per il motore e, con l'aumentare del raggio, la forza diminuisce e più piccolo è il raggio, maggiore è la forza, perché:
M = FR
Quindi, maggiore è il raggio della puleggia, minore è la forza che agisce sul suo bordo e la maggiore forza agisce direttamente sull'albero del motore elettrico.
Per il motore AIR80V2U3 come esempio, la potenza P1 è 2200 W e la frequenza n1 è 2870 rpm o f = 47.833 rpm. Pertanto, la velocità angolare è 2 * Pi * f, ovvero 300.543 rad / s, e la coppia nominale Mn è P1 / (2 * Pi * f). Mn = 2200 / (2 * 3.14159 * 47.833) = 7.32 N * m.
Pertanto, in base ai dati indicati sulla targhetta del motore a induzione, è possibile trovare tutti i principali parametri elettrici e meccanici.
Speriamo che questo articolo ti abbia aiutato a capire in che modo sono correlati la velocità angolare, la frequenza, la coppia, la potenza attiva, utile e apparente, nonché l'efficienza del motore elettrico.
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