Navody

Určení výkonu asynchronního motoru odporem vinutí | Pikabu

Asynchronní (indukční) motor je třífázový střídavý elektromotor, u kterého otáčky rotoru méně frekvence rotujícího magnetického pole statoru. Ve statoru se vytváří rotující pole, které indukuje proud ve zkratovaném rotoru. Pod vlivem interakce proudů rotoru s magnetickým polem se začne otáčet podle statorového pole. V tomto případě rotor vždy „zaostává“ za polem (tj. má skluz) – čím větší je zatížení, tím větší je skluz a spotřebovaný proud. Pokud se frekvence shodují (skluz = 0), indukovaný proud mizí a točivý moment je nulový, odtud název „asynchronní“.

Stručně řečeno: stator vytváří rotační pole, pole indukuje proud v rotoru a interakce polí statoru a rotoru vytváří mechanický točivý moment. Znalost tohoto principu nám pomáhá pochopit, proč motor spotřebovává malý proud při volnoběhu a větší při zatížení.

Proč určovat výkon podle odporu vinutí

V praxi se často stává, že typový štítek (štítek) motoru chybí nebo je poškozen – například při opravě, převíjení vinutí nebo byl motor vyjmut z neznámého zařízení. Pro výměnu nebo opravu je nutné znát hlavní charakteristiky (výkon, jmenovitý proud, otáčky atd.), ale bez údajů ze štítku je to obtížné. V takových případech lze parametry určit „okem“ podle rozměrů, průměru hřídele nebo statoru, nebo nepřímo – podle jmenovitého proudu.

Pokud je motor již připojen, jeho přibližný výkon se často odvozuje z nastavení ochran (tepelné relé, jistič) nebo se proud měří při známém zatížení. Pokud je však motor odpojen, jeden ze způsobů, jak odhadnout výkon je měření aktivního odporu statorových vinutí a jeho porovnání s typickými údaji nebo výpočet na základě Ohmova zákona. To umožňuje zhruba odhadnout velikost a výkon motoru „podle tabulky“. Zejména u motorů stejného typu a výkonu je odpor vinutí přibližně stejný. Proto, znajíc odpor a za předpokladu známých jmenovitých napětí a počtu pólů, lze odhadnout výkon.

Typické důvody pro použití této metody:

Bez jmenovky. Štítek se opotřeboval nebo odštípl a chybí důležité parametry motoru.
Převíjení statoru. Při opravě vinutí se předchozí informace ztratí a měření odporu ukáže průřez drátu.
Zmatená dokumentace. Někdy jsou motory kvůli úspoře času označeny nesprávně a výkon je nutné ověřit kontrolou vinutí.

Měření odporu statorových vinutí

Pro získání dat o vinutích statoru použijte přímé měření aktivního odporu každou fázi. Nejčastěji se používá digitální multimetr nebo můstek s konstantním odporem (miliohmmetr) s motorem odpojeným od sítě. V tomto případě je důležité dodržovat následující doporučení:

Úplný výpadek proudu. Odpojte motor od sítě a vybijte kondenzátory (pokud existují). Odpojte od motoru jakýkoli zdroj napětí.
Teplota vinutí. Odpor měřte při stabilní teplotě (obvykle ~20–25 °C). Při zahřívání vinutí je odpor vyšší, protože ρ mědi se s teplotou zvyšuje (přibližně +0.4 % na 1 °C). Výsledky měření se v případě potřeby přepočítávají na standardní teplotu.
Použití „nulového“ (čtyřvodičového) měření. Pokud je odpor velmi nízký (miliohmy), doporučuje se čtyřvodičový můstek nebo metoda „nulování“: nejprve se zkratují sondy přístroje, aby se eliminoval odpor vodičů, nastaví se nula a poté se změří vinutí.
Kontaktní spojení. Ujistěte se, že sondy jsou v dobrém kontaktu se svorkami vinutí (odkryjte vodiče, svorky upevněte). Špatný kontakt dává falešně vysoké hodnoty.
Měření fáze-země a fáze-fáze. U třífázového motoru jsou obvykle k dispozici tři svorky (nebo šest, pokud lze krytky volně odejmout), označené 1,2,3, XNUMX, XNUMX (a nula v zapojení do hvězdy).
- Hvězda: Pokud jsou vinutí sestavena do „hvězdy“, měří se součet dvou fází mezi libovolnými dvěma svorkami. Pro zjištění odporu jedné fáze se tedy naměřený odpor dělí polovinou.
- Trojúhelník: pokud je to „trojúhelník“, pak se měří mezi libovolnými dvěma terminály plný odpor jedné fáze vinutí. V tomto případě na vinutí Rfáze = Rnaměřeno.
Uvnitř odstraněného statoru asynchronního motoru jsou jasně viditelné závity měděného drátu vinutí (ilustrační fotografie). Při měření ohmmetrem je důležité nastavit nulu přístroje a pevně přitlačit sondy ke svorkám.
- Pořadí měření: Změřte odpor mezi svorkami 1–2, 2–3 a 3–1. Ve všech třech případech by měl být výsledek stejný (symetrie vinutí).
- Korekce teploty: V případě potřeby přepočítejte naměřený R při 20 °C pomocí vzorce ρ(T) = ρ₀[1+α(T–T₀)] (pro měď α≈0,004/°C).
Závěrem této části poznamenáváme, že měření odporu se provádějí bez stresu, jednoduchý ohmmetr. Je důležité zajistit, aby byl přístroj nastaven na rozsah větší než očekávaný odpor (obvykle akcie – několik desítek Ohm). Ve výrobních normách se pro měření statoru doporučuje můstek nebo digitální ohmmetr: před spuštěním nastavte přístroj na 0 (zkratujte sondy) a teprve poté změřte vinutí, abyste zohlednili vliv vodičů.

Výpočet výkonu na základě přijatých dat

Jakmile je zjištěn odpor vinutí, lze odhadnout jmenovitý výkon motoru. Nejjednodušší přibližný metoda – použijte vzorec založený na Ohmově zákonu a třífázovém napájení:

Při zapojení do trojúhelníku (fáze 220 V): měříme odpor jedné fáze $R_ $ ohmmetr. Podle vzorce

kde $U=220$ V je fázové napětí. (To znamená, $P=3*220^2/R_ $.)

Při zapojení do hvězdy (vedení 380 V): Změříme odpor mezi oběma svorkami, dostaneme $R_=2R_ $. Pak fázový odpor $R_ =R_/2$. Pak vzorec přejde do

kde $U_text=380$ V je síťové napětí. Tento vzorec lze ekvivalentně zapsat jako $P approx 3*220^2/R_ $, což se ve skutečnosti shoduje s doporučením „pro hvězdu vynásobte šesti“.

Například návod k použití motoru na 380 V (s hvězdou) doporučuje: změřit $R_$, vydělit 2, dosadit $P=(220^2)/R_ $ a výsledek vynásobte 3. V případě trojúhelníku změřte jednofázový odpor a vynásobte $220^2/R$ 3 (nebo vynásobte výsledek hvězdicového zapojení dalšími 2).

V těchto vzorcích se nezohledňují účiníky ($cosvarphi$) a účinnost, takže při výpočtu výkonu podle vinutí se často získá poněkud nadhodnocená hodnota. Pro realističtější posouzení lze zadat korekční faktor $etacosvarphi přibližně 0.7…0.9$.

Vzorce: při zapojení do trojúhelníku na 220 V:

a pro hvězdu 380 V (kde $R$ je fázový odpor po dělení 2) také P≈3 (2202/R)P přibližně 3,(220^2/R)P≈3(2202/R). Obecně se často píše: P=3UIcos⁡φ≈3U2/RP=sqrtU Icosvarphipřibližně sqrtU^2/RP=3UIcosφ≈3U2/R – toto je obvyklý třífázový výkon.