Номинальная мощность формула: Что такое номинальная мощность — Мир Антенн

Содержание

Что такое номинальная мощность

Что такое номинальная мощность?

С термином «номинальная мощность» мы сталкиваемся практически ежедневно. Выбираем ли электрический чайник или лампу накаливания – везде указано это значение. Единицей измерения являются ватты или киловатты. Казалось бы – что может быть проще в этом вопросе? Ведь еще со школьного курса физики всем известно, что для определения мощности (P) достаточно перемножить значения тока и напряжения. Но что скрывается за словами « номинальная мощность »? Под термином «номинальный» понимают определенное значение чего-либо, не учитывающее внешних корректирующих факторов. Таким образом, номинальная мощность – указанное производителем значение, которое может быть получено только при предусмотренных расчетных параметрах. Это общее понятие. В каждом же конкретном случае необходимо учитывать свои специфичные особенности. Приведем пример с лампой накаливания. На ее стеклянной колбе отмечено: 230 В, 100 Вт. То есть, 100 Вт может быть достигнуто только при напряжении в 230 В. Номинальная мощность – это те самые 100 Вт. Ее значение уменьшается со снижением напряжения и увеличивается с повышением так как эти параметры находятся в прямой зависимости друг от друга (P=I*U).

Как правило, для большинства электроприборов есть ограничение по верхней границе, обычно 5-10%. Другими словами, допустима работа при 230 В + 23 В = 253 В. Нижний предел может не указываться, как в случае с лампой. Более сложное оборудование ограничено по паспортным параметрам как сверху, так и снизу. К примеру, как понять термин «номинальная мощность двигателя»? Существует два равноправных определения – одно с точки зрения электричества, а другое исходя из расчетной механической нагрузки на валу. Хотя они непосредственно взаимосвязаны, второе более простое для понимания. Мы приведем оба. На табличке с паспортными данными всегда указано значение мощности. Она численно равна потребляемой из электрической сети при расчетной механической нагрузке, причем температура корпуса должна находиться в допустимых пределах (подразумевается продолжительный режим работы).

То есть, можно считать, что паспортное значение равно номинальному. Если же электропривод работает в повторно-кратковременном режиме (ПВ не равно 100%), то такое соответствие не выполняется, так как времени работы недостаточно для перехода в установившийся режим, когда увеличение нагрева компенсируется температурой окружающего воздуха. В этом случае потребуется нагрузочный график: номинальная мощность будет равна произведению паспортного значения P и корня квадратного из подобранного по графику коэффициента. Все вышесказанное верно для электрической составляющей.

Согласно другому определению, номинальная мощность принимается равной механической, развиваемой двигателем при расчетном значении напряжения и температурном режиме, соответствующем паспортному. Таким образом, если напряжение (U) уменьшается, то изменяется и момент силы, хотя скорость вращения вала может остаться прежней. Как было сказано, производителем закладывается в изделие определенный «запас прочности»: колебания U в пределах +-5% позволяет двигателю развивать расчетный момент (при неизменности частоты сети). Для частоты такой запас составляет всего 2,5%. А вот номинальная мощность трансформатора учитывает только температурный режим. Если посмотреть в паспорт устройства, то там указаны две температуры: номинальная и окружающего воздуха. Если при работе первая не превышает своего расчетного значения, а вторая отличается от паспортных данных незначительно, то в этом режиме трансформатор выдает номинальную мощность. Любое повышение электрической нагрузки вызывает рост тока и температуры, поэтому вполне достаточно контроля последней. Как и в случае с двигателями, допускается небольшое превышение.

Выбор генератора по мощности

Выбирая генератор, потребитель обращает внимание на различные параметры установки – вес, запас моторесурса, мобильность, наличие дополнительного функционала, цену, и т.д. Но в первую очередь необходимо выбирать установку, ориентируясь на ее мощность. Как правильно рассчитать этот показатель и на что обратить внимание?

Чтобы было понятней, разберем эту ситуацию на простом примере. Допустим, в нашем пользовании имеются такие бытовые приборы: пылесос, калорифер, морозильник. Мощность этих бытовых приборов составляет соответственно 1 кВт, 2 кВт и 0,3 кВт. Получается, чтобы обеспечить работу этих приборов, нам необходим генератор мощностью не менее 3 кВт. Чтобы понять это, разберемся в таком понятии, как номинальная мощность генератора.

Номинальная, или, как ее еще называют, реальная мощность установки, существенно отличается от максимальной. В технической документации производители чаще всего указывают именно максимальные показатели по мощности для данной модели генератора. Стоит отметить, что с такой нагрузкой установка без критических последствий может работать очень непродолжительное время – в некоторых случаях это секунды, иногда 1-2 минуты. В то же время реальная, или номинальная мощность несколько ниже максимального показателя. Для ее расчета необходим коэффициент мощности cos φ. Этот показатель определяется отношением активной мощности к полной.

Пример

Допустим, в нашем распоряжении генератор с показателями мощности в 3 кВА и cos φ, равным 0,8. В таком случае номинальная мощность данной установки будет равна:

3 кВА х 0,8=2,4 (кВт)

Теперь можно понять, почему мощность может указываться в тех или иных единицах измерения, в ваттах (Вт) или Вольт Амперах (ВА). Некоторые производители, чтобы избавить потребителя от необходимости проведения вычислений, просто указывают в сопроводительной документации оба значения мощности – номинальной и максимальной. Встречаются также варианты, когда производителем указывается только одна из мощностей и приводится значение коэффициента мощности. Некоторые недобросовестные компании могут скрывать коэффициент мощности от потребителя. Это делается с целью выдать генератор за более мощную, чем на самом деле, установку.

Учет вида нагрузки

Для бытовых электроприборов характерны два вида нагрузки:

Активная (омическая) нагрузка потребляется приборами, которые преобразуют получаемую энергию в тепло. Это электрическая плита, утюг, фен, калориферы и т.д. Реактивную нагрузку потребляют остальные электроприборы, преобразующие в тепло только незначительную часть энергии. Основная часть потребляемой энергии используется с другой целью. Примерами таких приборов могут быть холодильник, пылесос, телевизор, компьютер и т.д.

Если вам нужна помощь в выборе мощности генератора для вашего дома, производственного цеха или любого другого объекта, обратитесь за квалифицированной консультацией к нашим специалистам.

Одна из естественных характеристик электродвигателя – его номинальная (эффективная) мощность (Pном), которая для машин переменного и постоянного тока является механической мощностью на валу.

Это мощность двигателя, с которой он мог бы работать в номинальном режиме — режиме эффективной работы на протяжении длительного времени (не менее нескольких часов). Номинальная мощность измеряется в Вт (кВт) или лошадиных силах (л.с.) и указывается на щитке электрической машины вместе с остальными основными характеристиками.

При нагрузках, меньших Pном, мощность двигателя развивается в полной мере. При загрузке двигателя до номинальной мощности на сравнительно короткий промежуток времени, можно считать, что он не используется в полную силу. В такой ситуации бывает целесообразна его кратковременная перегрузка, предел которой определяется перегрузочной мощностью двигателя.

В паспорте электродвигателя заводом-изготовителем всегда указываются номинальные величины мощности

Pном, напряжения Uном, коэффициента мощности cosϕном, номинальная угловая скорость двигателя ωном.

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

Применим для расчета номинальной мощности при обязательном соблюдении во время работы неизменности показателей мощности потерь в обмотках двигателя, складывающейся из постоянной и переменной величин мощности, сопротивлений обмоток ротора и статора, потерь на механическое трение. Зная номинальный коэффициент мощности, показатели эквивалентного тока и номинального напряжения, возможно рассчитать номинальную мощность электродвигателя:

Pном ≥ Iэк ∙ Uном ∙cosϕном,

где Iэк – показатель эквивалентного тока,

Uном – номинальное напряжение,

cosϕном – номинальный коэффициент мощности, повышающийся с увеличением мощности и номинальной угловой скорости вращения ротора, а также зависящий от нагрузки. Для большинства электродвигателей составляет 0,8-0,9.

Метод эквивалентного момента

Электродвигатели любого типа имеют пропорциональный произведению тока и величине магнитного потока вращающий момент. Метод эквивалентного момента для расчета номинальной мощности используется в тех случаях, когда условия применяемой нагрузки определяют непосредственно требуемый от двигателя момент, а не ток. Для синхронных и асинхронных машин переменного тока, коэффициент мощности cosϕ приближенно принимается за постоянную величину:

Pном = Мвр ∙ ωном,

где Мвр – значение вращающего момента,

ωном – номинальная угловая скорость двигателя.

Определение номинальной мощности опытным путем

Указанная в паспорте или щитке устройства номинальная мощность будет равна этому значению только при оптимальной нагрузке на вал, определяемой заводом-изготовителем для номинального режима. На что ориентироваться, если по каким-то причинам не сохранился паспорт или стерлись надписи на табличке?

Помогут практические измерения и счетчик электроэнергии:

Необходимо полностью отключить все прочие источники потребления электроэнергии: освещение, электроприборы и т.д.
В случае использования электронного счетчика, следует подключить двигатель под нагрузкой на 5-6 минут, на электронном дисплее отобразиться величина нагрузки в кВт.

Дисковый счетчик проводит измерения в кВт∙час. Следует записать последние показания и включить двигатель на 10 минут с точностью до секунды. После остановки электромашины, отнять из полученного значения записанные показания и умножить на 6. Полученное число и будет являться активной механической мощностью двигателя.

Для маломощных двигателей можно подсчитать количество оборотов диска счетчика, для каждого из которых указана, чему равна величина полных оборотов в единицах мощности. Несложные расчеты помогут определить искомую величину мощности.

При использовании этого метода важно правильно подобрать нагрузку, поскольку при ее недостаточности или перегрузке, определяемый показатель будет далек от номинальной мощности электродвигателя.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Одна из естественных характеристик электродвигателя – его номинальная (эффективная) мощность (Pном ), которая для машин переменного и постоянного тока является механической мощностью на валу.

, мощность двигателя развивается в полной мере. При загрузке двигателя до номинальной мощности на сравнительно короткий промежуток времени, можно считать, что он не используется в полную силу. В такой ситуации бывает целесообразна его кратковременная перегрузка, предел которой определяется перегрузочной мощностью двигателя.

В паспорте электродвигателя заводом-изготовителем всегда указываются номинальные величины мощности Pном , напряжения Uном , коэффициента мощности cosϕном , номинальная угловая скорость двигателя ωном .

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

Pном ≥ Iэк ∙ Uном ∙cosϕном,

где Iэк – показатель эквивалентного тока,

Метод эквивалентного момента

Pном = Мвр ∙ ωном,

где Мвр – значение вращающего момента,

ωном – номинальная угловая скорость двигателя.

Определение номинальной мощности опытным путем

Помогут практические измерения и :

Необходимо полностью отключить все прочие источники потребления электроэнергии: освещение, электроприборы и т.д.
В случае использования электронного счетчика, следует подключить двигатель под нагрузкой на 5-6 минут, на электронном дисплее отобразиться величина нагрузки в кВт.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад, если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

При нагрузках, меньших P ном, мощность двигателя развивается в полной мере. При загрузке двигателя до номинальной мощности на сравнительно короткий промежуток времени можно считать, что он не используется в полную силу. В такой ситуации бывает целесообразна его кратковременная перегрузка, предел которой определяется перегрузочной мощностью двигателя.

В паспорте электродвигателя заводом-изготовителем всегда указываются номинальные величины мощности P ном, напряжения U ном, коэффициента мощности cosϕ ном, номинальная угловая скорость двигателя ω ном.

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

P ном ≥ I эк ∙ U ном ∙cosϕ ном,

где I эк – показатель эквивалентного тока,

U ном – номинальное напряжение,

cosϕ ном – номинальный коэффициент мощности, повышающийся с увеличением мощности и номинальной угловой скорости вращения ротора, а также зависящий от нагрузки. Для большинства электродвигателей составляет 0,8-0,9.

Метод эквивалентного момента

Электродвигатели любого типа имеют пропорциональный произведению тока и величине магнитного потока вращающий момент. Метод эквивалентного момента для расчета номинальной мощности используется в тех случаях, когда условия применяемой нагрузки определяют непосредственно требуемый от двигателя момент, а не ток. Для синхронных и асинхронных машин переменного тока коэффициент мощности cosϕ приближенно принимается за постоянную величину:

P ном = М вр ∙ ω ном,

где М вр – значение вращающего момента,

ω ном – номинальная угловая скорость двигателя.

Определение номинальной мощности опытным путем

Помогут практические измерения и счетчик электроэнергии:

Необходимо полностью отключить все прочие источники потребления электроэнергии: освещение, электроприборы и т.д.

В случае использования электронного счетчика следует подключить двигатель под нагрузкой на 5-6 минут, на электронном дисплее отобразиться величина нагрузки в кВт.

Дисковый счетчик проводит измерения в кВт∙час. Следует записать последние показания и включить двигатель на 10 минут с точностью до секунды. После остановки электромашины отнять из полученного значения записанные показания и умножить на 6. Полученное число и будет являться активной механической мощностью двигателя.

Для маломощных двигателей можно подсчитать количество оборотов диска счетчика, для каждого из которых указана, чему равна величина полных оборотов в единицах мощности. Несложные расчеты помогут определить искомую величину мощности.

При использовании этого метода важно правильно подобрать нагрузку, поскольку при ее недостаточности или перегрузке определяемый показатель будет далек от номинальной мощности электродвигателя.

Номинальная активная мощность ЭП () – это мощность, потребляемая из сети при номинальной нагрузке ЭП, при которой он должен работать длительное время в установившемся режиме без превышения допустимой температуры.

Для длительного режима работы ЭП равна паспортной величине

Для приемников, работающих в повторно-кратковременном режиме, номинальную мощность определяют по паспортной мощности путем приведения ее к длительному режиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулами:

паспортная величина, о.е.; – коэффициент включения, рассчитывается по графику нагрузки ЭП, см. формулу (2.1).

Для электродвигателей мощность, потребляемая из сети, называется присоединенной мощностью

и определяется по выражению:

где – номинальная мощность, развиваемая на валу двигателя, кВт;

–номинальный КПД электродвигателя, о.е.

Номинальная реактивная мощность ЭП () – реактивная мощность, потребляемая им из сети при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.

Для ЭП, работающего в длительном режиме, величина вычисляется по формуле

соответствует номинальному

ЭП (

– паспортная величина).

Для ЭП, работающего в повторно-кратковременном режиме, величина вычисляется по формуле

Номинальная полная мощность ЭП

12. Расчетная мощность (определение)

Одним из основных этапов проектирования систем электроснабжения объекта является правильное определение ожидаемых (расчетных) электрических нагрузок как отдельных ЭП, так и узлов нагрузки на всех уровнях системы электроснабжения.

Расчетные значения нагрузок – это нагрузки, соответствующие такой неизменной токовой нагрузке (), которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему тепловому воздействию (не превышая допустимых значений) на элемент системы электроснабжения.

Существуют различные методы определения расчетных электрических нагрузок, которые в свою очередь делятся на основные; и вспомогательные.

К расчётным электрическим нагрузкам относятся расчётные значения активной мощности (), реактивной мощности (), полной мощности ( ) и тока ().

13. Среднеквадратичная мощность (определение)

Среднеквадратичное значение активной мощности отдельного ЭП за рассматриваемый промежуток времени

– среднеквадратичное значение активной мощности электроприемника, кВт;– активная мощность, потребляемая ЭП за рассматриваемый промежуток времени (определяется из графика нагрузки по активной мощности), кВт; – интервал времени за который определяется, мин, ч.

При наличии графиков потребления реактивной мощности среднеквадратичное значение реактивной мощности определяется аналогично.

Среднеквадратичное значение реактивной мощности ЭП за рассматриваемый промежуток времени

– среднеквадратичное значение реактивной мощности электроприемника, кВ·Ар;– активная мощность, потребляемая ЭП за рассматриваемый промежуток времени (определяется из графика нагрузки по реактивной мощности), кВ·Ар; – интервал времени, за который определяется, мин, ч.

При отсутствии графиков потребления реактивной мощности, среднеквадратичное значение реактивной мощности

– соответствует номинальному

ЭП (

– паспортная величина).

По известным среднеквадратичным значениям активной и реактивной мощностей определяются среднеквадратичные значения полной мощности и тока.

Среднеквадратичное значение полной мощности ЭП за рассматриваемый промежуток времени

– среднеквадратичное значение полной мощности ЭП, кВ·А.

Среднеквадратичное значение тока ЭП за рассматриваемый промежуток времени

– среднеквадратичное значение тока ЭП, А;

– номинальное напряжение ЭП, кВ.

В паспорте электродвигателя заводом-изготовителем всегда указываются номинальные величины мощности Pном, напряжения Uном, коэффициента мощности cosϕном, номинальная угловая скорость двигателя ωном.

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

Pном ≥ Iэк ∙ Uном ∙cosϕном,

где Iэк – показатель эквивалентного тока,

Uном – номинальное напряжение,

Метод эквивалентного момента

Pном = Мвр ∙ ωном,

где Мвр – значение вращающего момента,

ωном – номинальная угловая скорость двигателя.

Определение номинальной мощности опытным путем

Помогут практические измерения и счетчик электроэнергии:

Необходимо полностью отключить все прочие источники потребления электроэнергии: освещение, электроприборы и т.д.
В случае использования электронного счетчика, следует подключить двигатель под нагрузкой на 5-6 минут, на электронном дисплее отобразиться величина нагрузки в кВт.

Максимальная и номинальная мощность квт. Что такое номинальная мощность электродвигателя и как она расчитывается

Одна из естественных характеристик электродвигателя – его номинальная (эффективная) мощность (Pном ), которая для машин переменного и постоянного тока является механической мощностью на валу.

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

Pном ≥ Iэк ∙ Uном ∙cosϕном,

где Iэк – показатель эквивалентного тока,

Uном – номинальное напряжение,

Метод эквивалентного момента

Pном = Мвр ∙ ωном,

где Мвр – значение вращающего момента,

ωном – номинальная угловая скорость двигателя.

Определение номинальной мощности опытным путем

Помогут практические измерения и :

Необходимо полностью отключить все прочие источники потребления электроэнергии: освещение, электроприборы и т.д.
В случае использования электронного счетчика, следует подключить двигатель под нагрузкой на 5-6 минут, на электронном дисплее отобразиться величина нагрузки в кВт.

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

P ном ≥ I эк ∙ U ном ∙cosϕ ном,

где I эк – показатель эквивалентного тока,

U ном – номинальное напряжение,

cosϕ ном – номинальный коэффициент мощности, повышающийся с увеличением мощности и номинальной угловой скорости вращения ротора, а также зависящий от нагрузки. Для большинства электродвигателей составляет 0,8-0,9.

Метод эквивалентного момента

Электродвигатели любого типа имеют пропорциональный произведению тока и величине магнитного потока вращающий момент. Метод эквивалентного момента для расчета номинальной мощности используется в тех случаях, когда условия применяемой нагрузки определяют непосредственно требуемый от двигателя момент, а не ток. Для синхронных и асинхронных машин переменного тока коэффициент мощности cosϕ приближенно принимается за постоянную величину:

P ном = М вр ∙ ω ном,

где М вр – значение вращающего момента,

ω ном – номинальная угловая скорость двигателя.

Определение номинальной мощности опытным путем

Помогут практические измерения и счетчик электроэнергии:

Необходимо полностью отключить все прочие источники потребления электроэнергии: освещение, электроприборы и т.д.
В случае использования электронного счетчика следует подключить двигатель под нагрузкой на 5-6 минут, на электронном дисплее отобразиться величина нагрузки в кВт.

Для маломощных двигателей можно подсчитать количество оборотов диска счетчика, для каждого из которых указана, чему равна величина полных оборотов в единицах мощности. Несложные расчеты помогут определить искомую величину мощности.

Для длительного режима работы ЭП равна паспортной величине

Или

где

паспортная величина, о. е.; – коэффициент включения, рассчитывается по графику нагрузки ЭП, см. формулу (2.1).

Для электродвигателей мощность, потребляемая из сети, называется присоединенной мощностью

и определяется по выражению:

где – номинальная мощность, развиваемая на валу двигателя, кВт;

–номинальный КПД электродвигателя, о.е.

Для ЭП, работающего в длительном режиме, величина вычисляется по формуле

где

соответствует номинальному

ЭП (

– паспортная величина).

Для ЭП, работающего в повторно-кратковременном режиме, величина вычисляется по формуле

Номинальная полная мощность ЭП

12. Расчетная мощность (определение)

13. Среднеквадратичная мощность (определение)

Среднеквадратичное значение активной мощности отдельного ЭП за рассматриваемый промежуток времени

где

– среднеквадратичное значение активной мощности электроприемника, кВт;– активная мощность, потребляемая ЭП за рассматриваемый промежуток времени(определяется из графика нагрузки по активной мощности), кВт;– интервал времени за который определяется, мин, ч.

Среднеквадратичное значение реактивной мощности ЭП за рассматриваемый промежуток времени

где

– среднеквадратичное значение реактивной мощности электроприемника, кВ·Ар;– активная мощность, потребляемая ЭП за рассматриваемый промежуток времени (определяется из графика нагрузки по реактивной мощности), кВ·Ар;– интервал времени, за который определяется, мин, ч.

При отсутствии графиков потребления реактивной мощности, среднеквадратичное значение реактивной мощности

где

– соответствует номинальному

ЭП (

– паспортная величина).

Среднеквадратичное значение полной мощности ЭП за рассматриваемый промежуток времени

где

– среднеквадратичное значение полной мощности ЭП, кВ·А.

Среднеквадратичное значение тока ЭП за рассматриваемый промежуток времени

где

– среднеквадратичное значение тока ЭП, А;

– номинальное напряжение ЭП, кВ.

Расчёт мощности генератора

Для начала вспомним школу.

Что такое электрическая мощность?
Электрическая мощность обозначается при написании формул латинской буквой Р и измеряется в ваттах Вт или на латинице W, киловаттах (кВт или kW), мегаваттах (МВт или MW) и так далее.
Электрическая мощность равна произведению напряжения и тока:

P (Вт) = U (В) * I (А)

Различают следующие виды электрической мощности, которые, соответственно, по-разному обозначаются:

Активная мощность:
Обозначение: P
Единица измерения: Вт (W)

Это мощность, отдаваемая при подключении к источнику тока (генератору) нагрузки, имеющей активное (омическое) сопротивление. Если нагрузка, имеет только активное сопротивление и не содержит реактивных сопротивлений, то активная мощность будет равна полной мощности.

Расчёт производится по формуле: P = U * I * cos φ

Примеры: лампы накаливания, нагревательные приборы и т. п.

Реактивная мощность:
Обозначение: Q
Единица измерения: вар или VAr (вольт-ампер реактивный)

Это мощность, отдаваемая при подключении к источнику тока компонента сети или нагрузки, имеющей индуктивные (электродвигатель) или ёмкостные (конденсатор) элементы.

Расчёт производится по формуле: Q = U * I * sin φ

Примеры:
Потребители, придающие нагрузке индуктивный характер: электродвигатели, сварочные трансформаторы и т.п.
Потребители, придающие нагрузке ёмкостной характер: конденсаторы в компенсаторных устройствах, конденсаторы, создающие реактивную мощность в цепи возбуждения генераторов и т.п.

Полная мощность:
Обозначение: S
Единица измерения: В·A или VA (вольт-ампер)

Полная электрическая мощность равна произведению сдвинутых по фазе напряжения и тока. Полная мощность непосредственно связана с активной и реактивной мощностями. Её расчёт производится по формуле, выражающей закон Пифагора. Полная электрическая мощность представляет собой максимальную мощность электрического тока, которая может быть выработана генератором или использована.

Расчёт производится по формуле: S = U * I или S = P + Q

Изображенный на рисунке треугольник отображает взаимосвязь между электрическими мощностями или соответствующими им напряжениями.

Теперь о расчёте мощности генератора.

Для точного определения области применения и пригодности любого электроагрегата для выполнения поставленных задач необходимо прежде всего определить суммарную мощность потребителей тока. Только таким образом можно определить, какой электроагрегат может быть использован для данных целей. При выборе необходимой мощности электроагрегата можно использовать приведённые ниже эмпирические формулы.

1. Потребители, являющиеся только активной нагрузкой (например, электронагреватели, лампы накаливания и подобные им приборы с чисто омическим сопротивлением).
Суммарную мощность можно расчитать путём простого сложения мощностей отдельных потребителей, которые могут быть подключены к генератору. В данном случае полная электрическая мощность, измеряемая в ВА или VA (Вольт-ампер) равна активной мощности, измеряемой в Вт или W (Ватт). Необходимая мощность электроагрегата определяется путём увеличения суммарной мощности подключаемых потребителей на 10% (т.е. с учётом определённых технических факторов).

Пример: Суммарная мощность потребителей * 110% = Мощность, требуемая от электроагрегата.

Если суммарная мощность всех потребителей 2000 Вт (в данном случае 2000 Вт = 2000 ВА ), то требуемая мощность электроагрегата будет: 2000 ВА * 110% = 2200ВА

2. Потребители, имеющие индуктивную составляющую мощности (компрессоры, насосы и прочие электродвигатели). Эти нагрузки потребляют очень большой ток при пуске и выходе на рабочий режим. В данном случае, сначала необходимо определить точное значение мощности одновременно подключаемых потребителей. Далее следует выбрать мощность электроагрегата.

Полная мощность такого электроагрегата должна быть не менее, чем в 3,5 раза больше суммарной мощности потребителей. В исключительных случаях она должна превышать мощность потребителей в 4—5 раз.

Пример: Суммарная мощность потребителей * 3,5 = Мощность, требуемая от электроагрегата.

Если суммарная мощность всех потребителей 2000 ВА, то требуемая мощность электроагрегата будет: 2000 ВА * 3,5 = 7000 ВА

определение расчетной нагрузки

табл.1. Показатели электрических нагрузок электроприемников

Электроприемники	Ки	Кс	cosφ	tgφ
Металлорежущие станки мелкосерийного производства: мелкие токарные, строгальные, долбежные, фрезерные, сверлильные, карусельные, точильные и т.п.	0,12	0,14	0,4	2,35
То же, но крупносерийного производства	0,16	0,2	0,5	1,73
Штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а также крупные токарные, строгальные фрезерные, карусельные и расточные станки	0,17	0,25	0,65	1,15
Приводы молотов, ковочных машин, волочильных станов, бегунов, очистных барабанов	0,2	0,35	0,65	1,15
Многоподшипниковые автоматы для изготовления деталей из прутков	0,2	0,23	0,5	1,73
Автоматические поточные линии обработки металлов	0,5..0,6	0,5..0,6	0,7	1,0
Переносной электроинструмент	0,06	0,1	0,5	1,73
Насосы, компрессоры, двигатель-генераторы	0,7	0,75	0,8	0,73
Эксгаустеры, вентиляторы	0,65	0,7	0,8	0,73
Элеваторы, транспортеры, шнеки, конвейеры несблокированные	0,4	0,5	0,75	0,86
То же, сблокированные	0,55	0,65	0,75	0,86
Краны, тельферы при ПВ = 25%	0,05	0,1	0,5	1,73
То же при ПВ = 40%	0,1	0,2	0,5	1,73
Сварочные трансформаторы дуговой сварки	0,3	0,35	0,35	2,58
Сварочные машины шовные	0,25	0,35	0,7	1,0
То же стыковые и точечные	0,35	0,6	0,6	1,32
Сварочные автоматы	0,35	0,5	0,5	1,73
Однопостовые сварочные двигатель-генераторы	0,3	0,35	0,6	1,32
Многопостовые сварочные двигатель-генераторы	0,5	0,7	0,7	1,0
Печи сопротивления с непрерывной автоматической загрузкой изделий, сушильные шкафы	0,7	0,8	0,95	0,33
То же, с периодической загрузкой	0,5	0,6	0,85	0,62
Мелкие нагревательные приборы	0,6	0,7	1,0	1,0
Индукционные печи низкой частоты	0,7	0,8	0,35	2,58
Двигатель-генераторы индукционных печей высокой частоты	0,7	0,8	0,8	0,75
Ламповые генераторы индукционных печей	0,7	0,8	0,65	1,15

Номинальный ток в электротехнике

Главная / Справочники

Поиск статьи

по словам:
22.12.2015

Номинальный ток — это максимальный ток, который допускается при соблюдении условий нагрева токопроводящих частей и изоляции, при поступлении которого оборудование сможет работать неограниченный срок. Номинальный ток — это один из важнейших параметров любого электротехнического оборудования, будь то розетки, трансформаторы или ЛЭП. При номинальном токе поддерживается постоянный баланс теплообмена между нагревом проводников при воздействии на них электрических зарядов и их охлаждением вследствие частичного отвода температуры во внешнюю среду. Чтобы правильно подбирать необходимое сопутствующее оборудование, важно уметь правильно определять номинальный ток.

Принцип определения номинального тока
При необходимости найти значение номинального тока для какого-либо проводника, можно воспользоваться специализированной таблицей. В ней указаны значения силы тока, которые могут разрушить проводник. Если вам нужно найти значение номинального тока для электрических двигателей входящих в строение каких-либо конструкций, то лучше всего воспользоваться формулами. При необходимости определить значение номинального тока для предохранителя нужно знать мощность, на которую он рассчитан.
Для проведения расчётов и замеров вам понадобятся: штангенциркуль, вольтметр, техпаспорт устройства и таблица зависимости номинального тока от сечения проводников.

С целью стандартизации оборудования ГОСТом 6827-76 введен в действие целый ряд значений номинальных токов, при которых должны работать практически все электроустановки.

Как определить номинальный ток по сечению
Для начала вам нужно определить материал, из которого сделан проводник (провод). Наиболее востребованы алюминиевые и медные провода с круглым поперечным сечением. Измерьте его диаметр при помощи штангенциркуля, найдите площадь сечения. Для этого умножьте 3,14 на квадрат диаметра и разделите на 4. Формула выглядит следующим образом: S=3,14•D²/4. Вы можете выяснить тип провода, с которым имеете дело. Он может быть одножильный, двужильный или трёхжильный. После чего обратитесь к таблице и выясните значение номинального тока для данного провода. Важно помнить, что превышение указанных значений послужит поводом к перегоранию провода.

Как определить номинальный ток предохранителя
На устройстве предохранителя всегда указывается его мощность с отклонением примерно в 20 %. Зная напряжение в сети, в которую он должен быть вставлен (можно измерить вольтметром), нужно расчётную мощность устройства в ваттах разделить на сетевое напряжение. Предохранитель служит для защиты проводника от разрушения в случае превышения номинальных значений тока.

Как определить номинальный ток электродвигателя
Для определения значений номинального тока у двигателя постоянного тока, нужно знать его номинальную мощность, напряжение источника, в который он подключён, и его коэффициент полезного действия. Все значения можно найти в технических документах. Напряжение источника сети измеряется вольтметром. Далее необходимо поочерёдно разделить мощность на напряжение и коэффициент полезного действия в долях. Формула выглядит так: I=P/(U•η). Вы найдёте значение тока в амперах.
Также интересно знать, что максимальным значением номинального тока может быть ток короткого замыкания.

Как правильно подобрать защитное устройство по номинальному току
Если в цепи значение тока будет ниже номинального, то невозможно будет достигнуть максимальной мощности работы устройства. Если же сила тока, наоборот, окажется больше, чем номинальная, то цепь нарушится. Номинальный ток должен проходить через контакты цепи без последствий — в максимально большой временной промежуток. Все защитные устройства по току должны настраиваться на работу при его превышении.
Защитные устройства от перегрузки могут работать по термическому принципу. Это предохранители и тепловые расцепители. Они реагируют на тепловую нагрузку и, выдерживая определённое время, отключают её. Также возможна установка защитных устройств, выполняющих «мгновенную» отсечку нагрузки. Время её отключения составляет 0,02 секунды. Выбор защитного устройства принципиален для систем переменного тока.

Настройки автоматического выключателя по номинальному току
Для защиты бытовых электрических сетей и различных промышленных устройств довольно распространены выключатели, которые работают по принципу токовой отсечки и тепловых расцепителей. Любой автоматический выключатель изготовлен под номинальные значения тока и напряжения. Именно по их значениям и выбирают защитные устройства.
Разделяют 4 типа времятоковых характеристик для различных автоматов. Их обозначения А, В, С, D. Они разработаны для отключения во время аварий при кратности тока от 1,3 до 14. Такие выключатели выбирают под определённый тип нагрузки:
•    системы освещения;
•    полупроводники;
•    схемы со смешанными нагрузками;
•    цепи, выдерживающие большие перегрузки.
Факторы, влияющие на скорость отключения автомата: окружающая среда, степень заполненности щитка и вероятности нагрева или охлаждения при участии посторонних источников.

Как подобрать автоматический выключатель и электропроводку
Чтобы правильно подобрать защиту и электропроводку, необходимо учитывать приложенную к ним нагрузку. Чтобы определить её значение, проводят её расчёт по номинальной мощности подключённых приборов и учитывают коэффициент их занятости.
В случае необходимости подбора защит под уже работающую проводку, нужно определить ток нагрузки сети и сравнить его с необходимым током, который найден при помощи теоретических расчётов.

Перейти в раздел Низковольтное оборудование

Формула мощности тока в физике

Содержание:

Электрический ток, на каком угодно участке цепи совершает некоторую работу (А).{2}}{P_{2}}}$$

Читать дальше: Формула напряжения электрического поля.

Как выбрать максимальная и номинальная мощность двигателей

В 2010 году европейские и американские производители двигателей прекратили указывать их мощность, ограничившись лишь показателями объема и крутящего момента, выраженного либо в Ньютонах на метр (Н/м) либо в американской системе – футов на фунт (Ft/Lbs). Во втором случае, чтобы получить более привычные для нас единицы, достаточно умножить значение на 1,356. Впрочем, полученные данные все равно не столь очевидны, чтобы сразу сориентироваться в мощности устройства.

Мощность измеряется по формуле P (Вт) = Момент (Н·м) *Частоту вращения (Об/мин) / 9.5492.

Нужно иметь в виду, что максимальная мощность и максимальный момент достигаются при разных оборотах двигателя. Так максимальный момент, как видно из графика, будет на оборотах примерно 2400-2600, а максимальная мощность – при 3600 об/мин. Поэтому, для того, чтобы все-таки узнать на какой мощности у вас работает двигатель, нужно знать, на какие рабочие обороты он настроен, что не все производители указывают. Серьезные компании двигателей указывают для этого график, аналогичный представленному внизу, или конкретные значения мощности, зависящие оборотов. Если у вас есть регулятор оборотов двигателя, значит, максимальная мощность будет на максимальных оборотах.

Этим различием и пользовались производители двигателей: указывая мощность, которую можно получить при завышенных оборотах (например, 5.0 л.с., которую можно достичь при 4500 об/мин), при этом сам двигатель при постоянной работе был настроен на обороты 3600, выдавая всего 3.5 л.с. Численно мощность от оборотов зависит гораздо больше, чем от момента. Надо также понимать, что при завышении оборотов мощность растет, а крутящий момент падает.

Практически это означает, что для косилки, чем больше мощность, тем на большие обороты можно раскрутить нож или на те же обороты, но более длинный/тяжелый нож. Но при этом, если задрать обороты и соответственно уменьшить крутящий момент, то нож сможет преодолевать все меньшее сопротивление. То есть наступает ситуация, что при последующем увеличении оборотов, будет уменьшаться крутящий момент, и двигатель будет раньше глохнуть при увеличении сопротивления (нагрузки) и, значит, хуже будет косить густую траву.

Поэтому с 2010 года чаще всего указывается мощность двигателя, работающего в конкретной технике с учетом ее использования и установленным рабочим числом оборотов. На двигателях же указывается только максимальный крутящий момент, на который и стоит ориентироваться, ведь чем он больше, тем лучше устройство будет справляться со своей задачей.

Все это касается нормальных (брендовых) производителей техники. Сейчас все больше и больше появляется двигателей из Китая, как и от европейских производителей (MTD, Emak, Stiga, Al-Ko и т.д.), так и собственно китайских брендов Zongshen, Loncin, Rato, Lifan и других. Также существует большое количество «заказных» марок сделанных на основе аутсорсинга, то есть владелец бренда заказывает двигатели под собственным названием на заводах в Китае. А тут уже все зависит от добросовестности заказчика/поставщика этих агрегатов. По вашей просьбе и за ваши деньги в Китае вам напечатают любой паспорт и наклейки с любыми цифрами. Поэтому, покупая культиватор/косилку с гордой надписью 7-8 л.с. с китайским мотором, вы можете получить двигатель реальной мощности 4-5 л.с. Но так как в России потребитель в первую очередь выбирает технику по мощности, то наша компания, по возможности, указывает для бензиновой техники с четырехтактными двигателями две мощности: максимальную — завышенная мощность, которую указывали до 2010 года и продолжают указывать некоторые производители/продавцы для увеличения привлекательности своего товара, и номинальную (реальную). Но номинальную мощность, к сожалению, указывают не все производители или указывают завышенную, выдавая ее за номинальную. При этом этот параметр можно замерить только в заводских условиях, поэтому не во всех товарах есть возможность указать данную характеристику.

Также мы рекомендуем в первую очередь обращать внимание на крутящий момент и объем двигателя. Учитывая, что двигатели на садовой технике сконструированы достаточно просто (нет никакого турбо наддува, форсажа и т.д.), то с одного объема невозможно снять больше мощности на 30-50%.

Как рассчитать мощность (Вт)

Часто говорят, что потребляемая мощность прибора в ваттах равна току, умноженному на напряжение.

К сожалению, не все так просто.

Это общепринятое мнение или «практическое правило» заставит вас рассчитывать кажущуюся мощность, а не реальную мощность (за что вам выставляют счет).

Полная мощность (ВА)

Ампер (А) x Вольт (В) = Вольт-Ампер (ВА)

Формулу выше можно использовать для расчета полной потребляемой мощности в вольт-амперах (ВА).Это уравнение даст вам приблизительное представление об использовании мощности в ваттах, но это не совсем правильно. Для этого нужно учитывать коэффициент мощности .

Реальная мощность (Вт)

Амперы (А) x Вольт (В) x Коэффициент мощности = Ватты (Вт)

Эта формула учитывает коэффициент мощности и, следовательно, показывает точное энергопотребление (за которое выставлен счет).

Запутались? Воспользуйтесь нашим бесплатным онлайн-калькулятором стоимости электроэнергии.

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности
— это мера эффективности, с которой электрическое устройство преобразует вольтамперы в ватты. Коэффициент мощности представлен в виде безразмерного числа от 0 до 1.
Чем ближе число к единице, тем «лучше» коэффициент мощности. Чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее используется электроэнергия. Резистивные нагрузки, такие как большинство электрических нагревателей, будут иметь коэффициент мощности 1, поскольку они преобразуют всю подаваемую электрическую мощность в тепло.Оборудование с моторами, такие холодильники и кондиционеры, будет иметь меньший коэффициент мощности.
Почему важен коэффициент мощности?
Коэффициент мощности важен, если вы хотите узнать реальную потребляемую мощность устройства (фактическая мощность — это то, за что вам выставлен счет). См. Ниже демонстрацию того, как коэффициент мощности используется с нашим измерителем мощности для расчета реального энергопотребления моего телевизора.
Для крупных предприятий особенно важно иметь коэффициент мощности, близкий к «единице» (1), поскольку с них может взиматься плата, если они имеют низкий коэффициент мощности.Это связано с тем, что коммунальное предприятие должно подавать на объект больше тока (в амперах), чем фактически требуется. При этом они несут больше потерь при передаче. Хорошая новость заключается в том, что предприятия могут предпринять шаги для увеличения коэффициента мощности.
Пример — расчет фактической мощности телевизора
На этикетке соответствия моего телевизора указана потребляемая мощность 130 Вт .
Проблема в том, что на этикетках соответствия часто указывается максимальная мощность , а не фактическая мощность.Единственный способ узнать фактическую мощность — измерить ее с помощью подключаемого измерителя мощности. В течение двухчасового периода измеритель мощности показал потребляемую мощность от 70 до 110 Вт, — существенно меньше, чем указано на этикетке.
В какой-то момент измеритель мощности показал, что телевизор использует 243 вольта и 0,421 ампер. Если мы последуем общепринятому мнению и просто умножим Вольт и Ампер без коэффициента мощности, мы получим полную потребляемую мощность следующим образом: —
Ампер (А) X Вольт (В) = ВА
243 В x 0.421 А = 102,3 ВА
… затем ложно представить его как 102,3 Вт
Когда мы добавляем в расчет коэффициент мощности, мы получаем совсем другую цифру. Поскольку в то время измеритель мощности показал коэффициент мощности 0,65, расчет будет:
Амперы (А) x Вольт (В) x коэффициент мощности = Ватты (Вт)
234 В x 0,421 А x 0,65 = 66,5 Вт
Надеюсь, вы понимаете, почему так важно делать правильный расчет.
К счастью, наши подключаемые измерители мощности сделают эти расчеты за вас.Имейте в виду, что некоторые дешевые измерители мощности не выполняют эти измерения точно и не всегда отображают реальную мощность.
Наши измерители мощности отображают реальную мощность (ватты), а также амперы (A), вольты (В) и коэффициент мощности, так что вы можете проверить расчет, если вам нужно.
Подключаемый измеритель мощности Reduction Revolution — наш самый дешевый и самый популярный вариант. Power Mate Lite — это высокоточная модель, которую используют профессиональные энергоаудиторы.
См. Также: — наш бесплатный онлайн-калькулятор эксплуатационных расходов.
— Холли Ловелл-Смит
Определение нагрузки источника питания
Советы по поиску и устранению неисправностей от нашей технической группы
Здесь, в Jameco, мы получаем множество звонков и писем от клиентов с просьбами дать советы по устранению неполадок, а также советы о том, как максимально повысить производительность их продуктов. В этой статье приведены советы по устранению наиболее распространенных вопросов, которые мы получаем. Если вы хотите, чтобы мы решили техническую проблему или нашли решение, которое вы считаете достойным, отправьте сообщение по адресу: [электронная почта защищена].
Вопрос: В техническом описании моего блока питания что-то упоминается о применении полной и минимальной нагрузки. Что такое полная нагрузка, минимальная нагрузка и как узнать ее размер?
Каждый блок питания предназначен для работы в определенном диапазоне условий, и каждый из них имеет максимальные рабочие условия, в которых блок питания не должен превышать.
Полная нагрузка блока питания относится к максимальным рабочим характеристикам блока питания. Если он выдает номинальный ток (такой же, как максимальный ток) при номинальном напряжении, то подключенная нагрузка является полной нагрузкой.Не существует заданного значения для полной нагрузки, потому что каждый блок питания рассчитан на разные характеристики.
Более важное значение, которое должно волновать многих, — это требование минимальной нагрузки . Это значение необходимо для правильной работы многих импульсных источников питания, а также многих нерегулируемых источников питания.
Когда не применяется надлежащая минимальная нагрузка, источник питания обычно мерцает и, кажется, быстро включается и выключается. Если оставить вывод без нагрузки, это может произойти.Это связано с тем, что для большинства импульсных и нерегулируемых источников питания выходы необходимо стабилизировать.
Используя закон Ома: V = IR, вы можете рассчитать минимальную нагрузку, зная номинальное напряжение и минимальный ток.
I = ток в амперах (A)
V = напряжение в вольтах (V)
R = сопротивление в омах (Ω)
Манипулирование этой формулой дает резистивную нагрузку R = V / I. Отсюда просто введите значения V и I, и это будет ваше минимальное значение сопротивления нагрузки.Важно: помните о номинальной мощности вашего блока питания. Он должен соответствовать номинальной мощности минимальной резистивной нагрузки. Хорошим практическим правилом является использование нагрузки с номинальной мощностью, по крайней мере, в 1,5 раза большей, чем номинальная мощность источника питания.
Для импульсных и нерегулируемых источников питания :
1) Найдите номинальное напряжение и минимальный ток каждого выхода.
2) Используйте закон Ома: R = V / I для расчета каждой выходной нагрузки.
Пример: У вас есть источник питания переменного / постоянного тока с тройным выходом , который имеет следующие характеристики:
+5 В при 0.6 А (канал 1)
+12 В при 0,2 А (канал 2)
-12 В при 0,1 А (канал 3)
Используя закон Ома, мы вычисляем минимальную резистивную нагрузку для каждого канала:
Канал 1: R = V / I = 5 В / 0,6 A = 8,3 Ом
Канал 2: R = V / I = 12 В / 0,2 A = 60 Ом
Канал 3: R = V / I = 12 В / 0,1 A = 120 Ом
Обратите внимание, что канал 3 рассчитан на -12 В, но он не учитывается как отрицательное значение в наших расчетах. Мы не можем применять отрицательную резистивную нагрузку. Еще раз, номинальная мощность нагрузки должна быть не менее 1.5-кратная номинальная мощность источника питания. Используйте формулу для мощности: мощность = напряжение x ток или P = VI.
Если вы пытаетесь рассчитать минимальную нагрузку и знаете только номинальную мощность и напряжение вашего источника питания, вы можете использовать формулу P = V ² / R, которая может стать R = V ² /П.
Если по какой-либо причине у вас есть только номинальные значения тока и мощности вашего источника питания, вы можете использовать P = I ² R, которое можно изменить на R = P / I ².
Как видите, расчет минимально необходимой нагрузки вашего источника питания — очень простой процесс. Просто найдите несколько оценок в таблице, и вы сможете мгновенно применить нагрузку правильного размера.
Примечание: Помните, что не следует прикладывать нагрузку, превышающую значение полной нагрузки в течение достаточного периода времени, поскольку это может привести к повреждению или перегреву вашего источника питания.
Для получения дополнительной информации о блоках питания и принадлежностях посетите центр ресурсов питания Jameco.
В чем разница между ваттами и вольт-амперами?
Что вы узнаете:
Попытка Lotus выпустить электромобиль с возможностью горячей замены для LeMans к 2030 году.
Успех модели батареи как услуги (BaaS) автопроизводителя NIO .
Усилия Китая по стандартизации замены батарей.
Lotus представила исследование дизайна электрического гонщика на выносливость, цель которого состоит в том, чтобы он участвовал в гонках в Ле-Мане и других трассах в сезоне 2030 года.Среди планируемых нововведений Lotus E-R9 — электродвигатель для каждого колеса и панели кузова, похожие на самолет, которые могут изменять свою форму по мере необходимости, чтобы обеспечить минимальное сопротивление на прямых и максимальную прижимную силу в поворотах.
Из всех предложенных функций наиболее любопытным было то, что инженеры Lotus решили использовать батарею с возможностью горячей замены, которая могла быть заменена бригадой приямка с небольшой механической помощью, аналогично тому, как пополняется топливо.
Концептуальный гоночный автомобиль Lotus ER-9 Le Mans имеет подвижные аэродинамические поверхности и полностью заменяемый аккумулятор.
Во время гонки Ле-Ман автомобиль будет останавливаться для заправки примерно каждые 45 минут, всего около 30 раз. Это означает, что автомобиль должен проехать около 100 миль до дозаправки, чтобы быть конкурентоспособным. Однако технология аккумуляторов продвинулась только до того момента, когда они имеют смысл для более коротких (около 45 минут) гонок, как в текущей серии Formula E. К 2030 году в Lotus считают, что проблема будет решена.
«Плотность энергии и удельная мощность батарей значительно увеличиваются из года в год.До 2030 года у нас будут батареи со смешанным химическим составом, сочетающие в себе лучшее из обоих миров, а также возможность «горячей замены» батарей во время пит-стопов », — сказал Луис Керр, член команды разработчиков E-R9 и директор. разработчик платформы для Lotus Evija, электрического спортивного автомобиля ограниченного производства и первого электромобиля, который будет представлен и произведен компанией. заправка »не новость.Действительно, в 2013 году Илон Маск продемонстрировал технологию замены аккумуляторов Tesla на своей модели S. Однако, когда Tesla открыла станцию замены аккумуляторов в Калифорнии, она была готова заменить энергетические элементы автомобиля на полностью заряженные, а не полагаться на быструю зарядку. станций, владельцы отказались от концепции замены батарей. Лишь небольшое количество автомобилей было ввезено для замены аккумуляторов.
Успешный обмен в Китае
Тем не менее, идея, похоже, работает в Китае, крупнейшем рынке электромобилей в мире с 3.1 миллион электромобилей в активном использовании. NIO, публичный автопроизводитель, основанный в 2014 году и базирующийся в Шанхае, успешно внедряет бизнес-модель с заменой батарей. Клиенты китайского бренда могут купить только автомобиль, выбрать BaaS (Battery as a Service) и выбрать лучший аккумулятор для своих нужд: например, 70 кВтч или более новый 100-кВтч.
Замена батареи также повышает вероятность того, что, поскольку потребители не будут владеть батареей — она будет сдаваться в аренду до замены — автопроизводители смогут снизить общую стоимость электромобиля. Аккумуляторы — одна из самых дорогих частей электромобиля. Например, модель подписки NIO BaaS отделяет стоимость батареи от покупной цены своих транспортных средств. Используя модель BaaS, клиенты могут покупать автомобили NIO ES8, ES6 или EC6 без аккумулятора, арендовать аккумуляторы разной емкости и ежемесячно вносить плату за аккумулятор в соответствии с их фактическими потребностями.
Показана аккумуляторная батарея NIO на станции замены аккумуляторов компании.
Программа NIO по не включенным батареям для своей батареи емкостью 70 кВтч может сэкономить покупателям 10 000 долларов на стоимости автомобиля.В настоящее время пакет на 70 кВт · ч стоит около 145 долларов в месяц.
При питании от батареи емкостью 100 кВтч диапазон моделей NIO теперь может достигать 615 км (382 миль). Покупка автомобиля NIO со 100-киловаттной батареей с использованием BaaS приводит к вычету из цены автомобиля 128 000 юаней (19 732 доллара США) с абонентской платой за аккумулятор в размере 1480 юаней (228 долларов США) в месяц.
NIO добилась такого успеха, которого не достиг ни один другой автопроизводитель в мире. Его сервис по замене аккумуляторов электромобилей в Китае, получивший название NIO Power, превзошел 1.1 миллион обменов. NIO также увеличила размер своей сети с заменой батарей до 158 и планирует построить еще 300 в 2021 году, поскольку автопроизводитель подписал несколько соглашений, призванных еще больше увеличить это число.
Например, NIO имеет соглашение с State Grid EV Service, подразделением китайского государственного распределителя электроэнергии, о строительстве 100 станций по всему Китаю и соглашение о стратегическом сотрудничестве с ведущим китайским розничным продавцом мебели Red Star Macalline для совместного строительства Станции зарядки и замены аккумуляторов электромобилей.Согласно последнему соглашению, в этом году обе стороны совместно построят 60 таких станций.
NIO построила свою первую станцию с заменой батарей в мае 2018 года. Каждая станция имеет пять мест для сменных батарей. Замена разряженных батарей полностью заряженными на станции NIO Power Swap занимает в среднем от трех до пяти минут. Это примерно столько же времени, сколько нужно для заправки бензина на СТО.
Последние новости от NIO
Во время празднования Дня NIO в начале января компания представила аккумуляторный блок емкостью 150 кВтч и станцию замены аккумуляторов второго поколения.
В новом аккумуляторном блоке плотность энергии повышена до 360 Втч / кг благодаря гибридному электролиту, композитному аноду из неорганического Si / C и катоду с высоким содержанием никеля с нанопокрытием. Эта батарея увеличит запас хода нового ES8 до 850 км, ES6 до 900 км, EC6 до 910 км и ET7 до 1000 и более км.
Станция замены батарей второго поколения NIO вмещает 13 батарей, что позволяет производить до 312 услуг по замене в день. NIO заявила, что ожидает, что к концу 2021 года количество ее станций по замене батарей в Китае достигнет 500.В настоящее время BaaS охватывает 64 города в Китае, и NIO каждую неделю строит в Китае новую станцию по замене аккумуляторов.
Помимо NIO, BAIC BJEV, подразделение по производству электромобилей Beijing Automotive Group (BAIC) и State Grid EV, китайская государственная электроэнергетическая компания, сотрудничают в бизнесе по замене аккумуляторов с целью совместного создания 100 станции замены аккумуляторов и обслуживающие не менее 10 000 автомобилей с заменяемыми батареями до июня 2021 года.
Роль в правительстве
Одним из сдерживающих факторов полномасштабной попытки широко распространить замену аккумуляторов в Китае является то, что в этом году Министерство финансов Китая сократить субсидии на электромобили на 20%; стандартная сумма, возмещаемая покупателям в прошлом году, составляла примерно 18 000 юаней (2 800 долларов США).Эта скидка теперь будет снижена примерно до 2220 долларов. Срок прекращения субсидии Пекина — 2022 год.
Чтобы обеспечить безопасный процесс замены батарей, китайское правительство работает над стандартизацией услуг по замене батарей, стремясь установить общие отраслевые стандарты для этой процедуры. Это важно, поскольку китайские производители электромобилей, предоставляющие услуги по замене аккумуляторов, в том числе BJEV и NIO, имеют разные модели аккумуляторов, а это означает, что владельцы электромобилей могут менять свои аккумуляторы только на станциях своего собственного бренда.
Техническое соответствие, необходимое для обслуживания нескольких типов транспортных средств с аккумуляторным питанием, затруднено. Однако ее можно преодолеть, работая с чем-то вроде парка такси, в котором все такси одинаковы.
В результате отраслевые обозреватели ожидают, что увидят, что замена аккумуляторов закрепится в роботах-такси и парках с долевым владением. Например, крупнейший в Китае производитель чисто электрических автомобилей BAIC BJEV владеет 206 станциями для замены аккумуляторов в 19 городах Китая.Станции в основном обслуживают таксомоторный парк компании.
Аналогичным образом, компания Bluepark Intelligence Energy Technology, дочерняя компания группы компаний BAIC, специализирующаяся на производстве аккумуляторов, по имеющимся данным, имеет 187 станций по замене аккумуляторов в 15 городах Китая. Операция по замене аккумуляторов Bluepark обслуживает в основном такси, а также сети каршеринга; обслуживает 16 000 электрических такси. Одним из инвесторов BluePark Intelligence является SK Future Energy Shanghai, стопроцентная дочерняя компания SK Innovation из Кореи, которая, в свою очередь, является частью корейского конгломерата SK Group.
Мощность на валу электродвигателя
Мощность обычно оценивается в ватт (Вт), или лошадиных сил (л.с.) . Старая британская единица измерения лошадиных сил равна 746 Вт (0,745 кВт) или 33000 фунт-футов в минуту (или 550 фунтов-футов в секунду ).
Единица электрической мощности — 1 ватт — равна мощности, произведенной электрическим током 1 ампер при разности потенциалов 1 вольт .
1 Вт = 1/746 л.с.
1 л.с. = 746 Вт = 0,76 кВт

Мощность на валу в ваттах
Постоянный ток — постоянный ток )
электродвигатель:

P _{вал_кВт} = η _м UI /1000 (1)

где

P _{вал_кВт} = мощность на валу

кВт)
η _м = КПД двигателя
U = напряжение (В)
I = ток (А, амперы)
Переменный ток — AC
Мощность на валу переменного тока (переменного тока) электродвигатель:
однофазный

P _{вал_кВт} = η _м UI 9018 7 PF / 1000 (1b)

где

PF = коэффициент мощности

Двухфазный четырехпроводной

P _{вал_кВт} = η _м 2 UIF (1c)

Трехфазный

P _{вал_кВт} = η _м 1.73 UI PF / 1000 (1d)

Мощность на валу, л.с.

Мощность на валу, выраженная в лошадиных силах:

P _{вал_л.с.} = P _{вал_ кВт} / 0,746 ( )
или для двигателя постоянного тока

P _{вал_ л.с.} = (η _м UI / 1000) / 0,746
= η _м (7 UI / 7/7/7/9 2b)
где
P _{вал_ л.с.} = мощность на валу (л.с.)

Пример — Электродвигатель мощности на валу

Мощность на валу, создаваемая электродвигателем постоянного тока с 36 В, 85% КПД и 5 ампер — можно рассчитать в Вт как

P _{вал_кВт} = 0.85 (36 В) (5 ампер) / 1000
= 0,153 кВт

= 153 Вт

Мощность на валу как л.с.

P _{кВт) / 0,746}
= 0,21 л.5, 2, 3, 5, 7,5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1250, 1500, 1750, 2000, 2250, 2500, 3000, 3500, 4000
Номинальное напряжение не более 600 В переменного тока и номинальная частота 50 или 60 Гц .
Измерение и анализ мощности электродвигателя
Билл Гэтеридж, менеджер по продукции, Power Measuring Instruments, Yokogawa Corporation of America
Часть 1: Основные измерения электрической мощности
Электродвигатели — это электромеханические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую.Несмотря на различия в размере и типе, все электродвигатели работают примерно одинаково: электрический ток, протекающий через катушку с проволокой в магнитном поле, создает силу, которая вращает катушку, создавая крутящий момент.
Понимание выработки электроэнергии, потерь мощности и различных типов измеряемой мощности может быть пугающим, поэтому давайте начнем с обзора основных измерений электрической и механической мощности.
Что такое мощность? В самом простом виде мощность — это работа, выполняемая в течение определенного периода времени.В двигателе мощность передается на нагрузку путем преобразования электрической энергии в соответствии со следующими законами науки.
В электрических системах напряжение — это сила, необходимая для перемещения электронов. Ток — это скорость потока заряда в секунду через материал, к которому приложено определенное напряжение. Умножив напряжение на соответствующий ток, можно определить мощность.
P = V * I, где мощность (P) в ваттах, напряжение (V) в вольтах, а ток (I) в амперах
Ватт (Вт) — единица мощности, определяемая как один джоуль в секунду.Для источника постоянного тока вычисление представляет собой просто умножение напряжения на ток: W = V x A. Однако определение мощности в ваттах для источника переменного тока должно включать коэффициент мощности (PF), поэтому W = V x A x PF для переменного тока. системы.
Коэффициент мощности представляет собой безразмерное отношение в диапазоне от -1 до 1 и представляет собой количество реальной мощности, выполняемой при работе с нагрузкой. При коэффициенте мощности меньше единицы, что почти всегда имеет место, будут потери реальной мощности. Это связано с тем, что напряжение и ток в цепи переменного тока имеют синусоидальную природу, а амплитуда тока и напряжения в цепи переменного тока постоянно смещается и обычно не идеально совмещена.
Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток (P = V * I), мощность является максимальной, когда напряжение и ток выстраиваются вместе, так что пики и нулевые точки на сигналах напряжения и тока возникают одновременно. Это типично для простой резистивной нагрузки. В этой ситуации две формы сигналов находятся «в фазе» друг с другом, а коэффициент мощности будет равен 1. Это редкий случай, поскольку почти все нагрузки не просто обладают идеальным сопротивлением.
Говорят, что два сигнала «не в фазе» или «сдвинуты по фазе», если два сигнала не коррелируют от точки к точке.Это может быть вызвано индуктивными или нелинейными нагрузками. В этой ситуации коэффициент мощности будет меньше 1, и реальная мощность будет меньше.
Из-за возможных колебаний тока и напряжения в цепях переменного тока мощность измеряется несколькими способами.
Реальная или истинная мощность — это фактическая мощность, используемая в цепи, и измеряется в ваттах. В цифровых анализаторах мощности используются методы оцифровки сигналов входящего напряжения и тока для расчета истинной мощности в соответствии с методом, показанным на Рисунке 1.
В этом примере мгновенное напряжение умножается на мгновенный ток (I), а затем интегрируется за определенный период времени (t). Истинный расчет мощности будет работать с любым типом сигнала независимо от коэффициента мощности (рисунок 2).
Гармоники создают дополнительную сложность. Несмотря на то, что электрическая сеть номинально работает на частоте 60 Гц, существует много других частот или гармоник, которые потенциально могут существовать в цепи, а также может присутствовать составляющая постоянного или постоянного тока.Общая мощность рассчитывается путем рассмотрения и суммирования всего содержимого, включая гармоники.
Методы расчета, показанные на Рисунке 2, используются для обеспечения истинного измерения мощности и истинных измерений среднеквадратичного значения для любого типа сигнала, включая все гармонические составляющие, вплоть до полосы пропускания прибора.
Измерение мощности
Далее мы посмотрим, как на самом деле измерить мощность в данной цепи. Ваттметр — это прибор, который использует напряжение и ток для определения мощности в ваттах.Теория Блонделя утверждает, что общая мощность измеряется минимум на один ваттметр меньше, чем количество проводов. Например, однофазная двухпроводная схема будет использовать один ваттметр с одним измерением напряжения и одним измерением тока.
Однофазная трехпроводная двухфазная система часто встречается в проводке общего корпуса. Эти системы требуют двух ваттметров для измерения мощности.
В большинстве промышленных двигателей используются трехфазные трехпроводные схемы, которые измеряются двумя ваттметрами.Таким же образом потребуются три ваттметра для трехфазной четырехпроводной схемы, при этом четвертый провод является нейтралью.
На рисунке 3 показана трехфазная трехпроводная система с нагрузкой, подключенной с использованием метода измерения двух ваттметров. Измеряются два линейных напряжения и два связанных фазных тока (с помощью ваттметров Wa и Wc). Четыре измерения (линейный и фазный ток и напряжение) используются для достижения общего измерения.
Поскольку этот метод требует контроля только двух токов и двух напряжений вместо трех, установка и конфигурация проводки упрощаются.Он также может точно измерять мощность в сбалансированной или несбалансированной системе. Его гибкость и низкая стоимость установки делают его подходящим для производственных испытаний, когда требуется измерение только мощности или нескольких других параметров.
Для инженерных и научно-исследовательских работ лучше всего подходит трехфазный трехпроводной метод с тремя ваттметрами, поскольку он предоставляет дополнительную информацию, которая может использоваться для балансировки нагрузки и определения истинного коэффициента мощности. В этом методе используются все три напряжения и все три тока.Измеряются все три напряжения (от a до b, от b до c, от c до a), и контролируются все три тока.
Рис. 4. При проектировании двигателей и приводов ключевым моментом является просмотр всех трех значений напряжения и тока, что делает метод трех ваттметров на рисунке выше лучшим выбором.
Измерение коэффициента мощности
При определении коэффициента мощности для синусоидальных волн коэффициент мощности равен косинусу угла между напряжением и током (Cos Ø). Это определяется как коэффициент мощности «смещения» и подходит только для синусоидальных волн.Для всех других форм сигналов (несинусоидальных волн) коэффициент мощности определяется как активная мощность в ваттах, деленная на полную мощность в напряжении-амперах. Это называется «истинным» коэффициентом мощности и может использоваться для всех форм сигналов, как синусоидальных, так и несинусоидальных.
Однако, если нагрузка несимметрична (фазные токи разные), это может привести к ошибке при вычислении коэффициента мощности, поскольку в расчете используются только два измерения ВА. Два VA усредняются, потому что предполагается, что они равны; однако, если это не так, будет получен ошибочный результат.
Следовательно, лучше всего использовать метод трех ваттметров для несимметричных нагрузок, поскольку он обеспечит правильный расчет коэффициента мощности как для сбалансированных, так и для несимметричных нагрузок.
Анализаторы мощности
от Yokogawa и некоторых других компаний используют описанный выше метод, который называется методом подключения 3V-3A (три напряжения и три тока). Это лучший метод для инженерных и проектных работ, поскольку он обеспечивает правильные измерения общего коэффициента мощности и ВА для симметричной или несимметричной трехпроводной системы.
Основные измерения механической мощности
В электродвигателе механическая мощность определяется как скорость, умноженная на крутящий момент. Механическая мощность обычно определяется как киловатты (кВт) или лошадиные силы (л.с.), причем один ватт равен одному джоулю в секунду или одному ньютон-метру в секунду.
Лошадиная сила — это работа, выполняемая за единицу времени. Один л.с. равен 33 000 фунт-футов в минуту. Преобразование л.с. в ватты достигается с использованием этого соотношения: 1 л.с. = 745,69987 Вт.Однако преобразование часто упрощается за счет использования 746 Вт на л.с. (Рисунок 9).
Для асинхронных двигателей переменного тока фактическая скорость вращения ротора — это скорость вращения вала (ротора), обычно измеряемая с помощью тахометра. Синхронная скорость — это скорость вращения магнитного поля статора, рассчитанная как 120-кратная частота сети, деленная на количество полюсов в двигателе. Синхронная скорость — это теоретическая максимальная скорость двигателя, но ротор всегда будет вращаться немного медленнее, чем синхронная скорость из-за потерь, и эта разница скоростей определяется как скольжение.
Скольжение — это разница в скорости ротора и синхронной скорости. Для определения процента скольжения используется простой процентный расчет синхронной скорости минус скорость ротора, деленная на синхронную скорость.
КПД можно выразить в простейшей форме как отношение выходной мощности к общей входной мощности или КПД = выходная мощность / входная мощность. Для двигателя с электрическим приводом выходная мощность является механической, в то время как входная мощность является электрической, поэтому уравнение эффективности выглядит следующим образом: КПД = механическая мощность / входная электрическая мощность.
Часть 2: Выбор приборов для измерения и анализа мощности электродвигателя
Различные ассоциации разработали стандарты тестирования, которые определяют точность приборов, необходимых для соответствия их стандарту: IEEE 112 2004, NVLAP 160 и CSA C390. Все три включают стандарты для измерения входной мощности, напряжения и тока, датчиков крутящего момента, скорости двигателя и т. Д. Трансформаторы тока (CT) и трансформаторы напряжения (PT) являются одними из основных контрольно-измерительных приборов, используемых для выполнения этих измерений.
Соответствующие стандарты очень похожи, за некоторыми исключениями. Допустимые инструментальные ошибки для стандартов IEEE 112 2004 и NVLAP 150 идентичны; однако CSA C390 2006 имеет некоторые отличия в отношении температуры и показаний.
Например, потребляемая мощность для CSA C390 2006 составляет ± 0,5% от показания и должна включать ошибки CT и PT, тогда как для IEEE 112 2004 и NVLAP 150 требуется только ± 0,5% от полной шкалы.
Датчики тока
Датчики тока обычно требуются для тестирования, потому что сильный ток не может быть подан непосредственно в измерительное оборудование.Существует множество датчиков, подходящих для конкретных приложений. Накладные датчики могут использоваться с анализаторами мощности. Также можно использовать щупы для осциллографа, но при их использовании следует соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что прибор не подвергается воздействию высоких токов.
Для трансформаторов тока подводящий провод может быть подключен через окно (трансформаторы тока обычно имеют форму пончика или продолговатую, с отверстием или внутренней частью, называемыми окном), или слаботочные соединения могут быть выполнены с клеммами в верхней части устройство.Шунты обычно используются для приложений постоянного тока, но не переменного тока или искаженных частот, хотя их можно использовать для синхронных двигателей с частотой до нескольких сотен Гц. Доступны специализированные трансформаторы тока, которые хорошо работают на высоких частотах, которые чаще встречаются в осветительных приборах, а не в двигателях и приводах.
Yokogawa вместе с LEM Instruments разработали уникальную систему трансформаторов тока, которая обеспечивает высокую точность в диапазоне от постоянного тока до кГц. Это трансформатор активного типа, использующий блок кондиционирования источника питания и обеспечивающий точность около 0.05 до 0,02% от показания. Этот тип системы трансформаторов тока обеспечивает очень высокую точность измерений, особенно для частотно-регулируемых приводов, которая может изменяться от 0 Гц до рабочей скорости подключенного двигателя.
Трансформаторы напряжения просто преобразуют напряжение с одного уровня на другой. В измерительных приложениях иногда требуются понижающие трансформаторы для снижения напряжения, подаваемого на измерительный прибор, хотя многие приборы могут работать с относительно высокими напряжениями и не требуют понижающего трансформатора.
Измерительные трансформаторы обычно представляют собой комбинацию трансформатора тока и трансформатора напряжения и могут уменьшить количество требуемых преобразователей в некоторых измерительных приложениях.
Рекомендации по выбору и меры предосторожности
При принятии решения, какое устройство использовать, первым вопросом является частотный диапазон измеряемых параметров. Для синусоидальных волн постоянного тока можно использовать шунты постоянного тока, которые обеспечивают высокую точность и простую установку. Для приложений переменного и постоянного тока можно использовать эффект Холла или измерительный трансформатор активного типа.Технология эффекта Холла имеет более низкий уровень точности, в то время как активный тип обеспечивает большую точность. Различные измерительные трансформаторы могут работать на высоких частотах 30 Гц и более, но их нельзя использовать для постоянного тока.
Следующее соображение — требуемый уровень точности. Для измерительного трансформатора это обычно указывается как точность передаточного числа. Фазовый сдвиг — еще один важный фактор, и он очень важен, потому что многие трансформаторы предназначены только для измерения тока и не имеют компенсации фазового сдвига.
Фазовый сдвиг в основном зависит от коэффициента мощности для измерения мощности и, таким образом, влияет на расчет мощности. Например, трансформатор тока, который имеет максимальный фазовый сдвиг 2 ° как часть своей спецификации, внесет ошибку косинуса (2 °) или ошибку 0,06%. Пользователь должен решить, приемлем ли этот процент ошибок для приложения.
Источником тока является трансформатор тока. Согласно закону Ома, напряжение (E) равно току через проводник (I), умноженному на сопротивление (R) проводника в единицах Ом.Открытие вторичной обмотки трансформатора тока эффективно увеличивает сопротивление до бесконечности. Это означает, что внутренний ток насыщает катушку, напряжение также стремится к бесконечности, и устройство повреждается или разрушается. Что еще хуже, трансформатор тока со случайно разомкнутой вторичной обмоткой может серьезно травмировать рабочих.
Никогда не размыкайте вторичную обмотку трансформатора тока. Пользователи могут получить серьезные травмы, а CT может быть поврежден или разрушен.
Совместимость приборов
Для определения совместимости прибора необходимо определить выходной уровень ТТ.Клеммные и другие трансформаторы тока обычно имеют выходную мощность, указанную в милливольтах на ампер, миллиампер на ампер или в амперах. Типичный выходной ток измерительного ТТ может быть указан в диапазоне от 0 до 5 ампер.
Необходимо учитывать импеданс и нагрузку на ТТ, которые являются факторами, на которые влияет количество проводов, используемых для подключения ТТ к прибору. Эта проводка является сопротивлением или нагрузкой на прибор и, следовательно, может повлиять на измерения.
Пробники
при неправильном использовании могут создавать собственный набор проблем.Многие пробники осциллографа рассчитаны на работу с входным сопротивлением осциллографа, но диапазоны входного сопротивления анализатора мощности могут отличаться, и это необходимо учитывать.
Другой момент, который следует учитывать при определении совместимости прибора, — это физические требования к устройству. Размер необходимо учитывать вместе с типом трансформатора тока, например, зажимного или кольцевого типа, каждый из которых будет лучше работать в конкретной ситуации.
Пример системы трехфазного двигателя
Теперь мы рассмотрим типичное трехфазное трехпроводное измерение мощности двигателя с использованием метода двух ваттметров.Теорема Блонделя утверждает, что количество требуемых измерительных элементов на единицу меньше количества токонесущих проводников. Это позволяет измерять мощность в трехфазной трехпроводной системе с использованием двух преобразователей при отсутствии нейтрали. Однако, когда есть нейтраль, используются три преобразователя, поскольку теперь имеется четыре проводника.
Трехфазное питание используется в основном в коммерческих и промышленных средах, особенно для питания двигателей и приводов, поскольку более экономично эксплуатировать большое оборудование с трехфазным питанием.Для расчета трехфазной мощности напряжение каждой фазы умножается на ток каждой фазы, который затем умножается на коэффициент мощности, и это значение умножается на квадратный корень из трех (квадратный корень из 3 равен равно 1,732).
Для измерения трехфазной мощности, потребляемой нагруженным двигателем, подключается анализатор мощности. На рисунке 1 показано типичное соединение с дисплеем, на котором показаны все три напряжения, все три тока, общая мощность и коэффициент мощности.
На рисунке 2 показано трехфазное трехпроводное измерение мощности, выполненное с использованием метода двух ваттметров.Перечислены все три тока и напряжения, а также общие ВА и ВАР. Эта конфигурация может отображать отдельные показания мощности фазы, но их не следует использовать напрямую, потому что для этого метода измерения только полная мощность является точным показанием.
В основном, при использовании метода двух ваттметров в трехпроводной трехфазной системе невозможно измерить мощность отдельной фазы или измерить какие-либо параметры фазы, включая коэффициенты мощности фазы. Однако можно измерить все параметры фазы.
Для трехфазного двигателя с трехпроводным соединением в треугольник можно измерять линейные напряжения и токи отдельных фаз. Поскольку нейтрали нет, измерять фазные напряжения невозможно. Эта ситуация приводит к некоторым показаниям, которые необходимо пояснить.
Глядя на отображение формы сигнала на Рисунке 3, можно увидеть линейные напряжения Vab, Vbc и Vac. Линейные напряжения, измеряемые прибором, в сбалансированной системе разнесены на 60 °. Токи — это фазные токи, которые приборы видят под углом 120 °.
Другое представление этой системы изображено на векторной диаграмме Phasor, показанной на рисунке 4. Треугольник в верхней части этого рисунка показывает измерения линейного напряжения черным цветом, значения фазного напряжения — красным (но это теоретические потому что нейтрали нет), а фазные токи синим цветом.
В нижней части рисунка показаны разности фаз между напряжениями и токами. Опять же, обратите внимание, что линейные напряжения разнесены на 60 °, а фазные токи разнесены на 120 °.Еще одна деталь заключается в том, что если бы верхняя диаграмма представляла чисто резистивную нагрузку, то синие токи были бы синхронизированы с красными напряжениями. Однако при индуктивной нагрузке (например, в двигателе) синие векторы тока не совпадают по фазе с напряжениями.
Кроме того, для этого метода измерения на нижней диаграмме векторы тока всегда будут иметь дополнительный сдвиг на 30 ° от напряжений. Суть в том, что правильно настроенный анализатор мощности учтет все эти условия.
Что, если фазовая мощность и фазовый коэффициент мощности должны быть точно измерены в трехфазной трехпроводной системе, а не просто приблизительно? На рисунке 5 показан метод, позволяющий измерять фазовые параметры трехфазного трехпроводного двигателя путем создания плавающей нейтрали.
Однако у этой техники есть ограничения. Он будет хорошо работать на входе асинхронного двигателя, синхронного двигателя или аналогичного двигателя без привода с регулируемой скоростью. Следует соблюдать осторожность при использовании этого метода в системе привода с регулируемой скоростью, поскольку высокочастотные искаженные формы сигналов и гармоники могут привести к несогласованным измерениям.
Более того, метод плавающей нейтрали работает только для оборудования с сигналами синусоидального типа. С помощью привода с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) можно включить линейный фильтр 500 Гц (фильтр нижних частот), который затем позволит отображать показания для основной частоты, но не для общей частоты.
Трехпроводные и четырехпроводные измерения мощности
Важно понимать, что мощность будет считываться одинаково независимо от того, измерена ли она трехфазным трехпроводным или трехфазным четырехпроводным методом.Однако при трехфазном четырехпроводном соединении измеряемые значения напряжения представляют собой фазные напряжения от линии к нейтрали.
Рисунок 6 — снимок экрана анализатора мощности, который показывает, насколько похожи показания мощности и коэффициента мощности для привода с ШИМ, работающего с двигателем, сравнивая трехфазный трехпроводной вход с фильтром 500 Гц с трехфазным четырехпроводным. вход с плавающей нейтралью.
В альтернативном решении используется функция измерения дельты, которая есть в анализаторах мощности Yokogawa.Функция измерения дельты использует мгновенные измерения линейного напряжения и фазного тока для получения истинного межфазного напряжения, даже если фазы не сбалансированы. Это возможно благодаря вычислению векторной амплитуды внутри процессора. Эта функция также обеспечивает измерения фазной мощности в трехпроводной цепи. Решение для измерения дельты также обеспечивает нейтральный ток.
Часть 3: Измерения электрической мощности для трехфазного двигателя переменного тока
Полное тестирование системы привода и двигателя на основе ШИМ (широтно-импульсной модуляции) представляет собой трехэтапный процесс.Шаг 1 — это точное измерение входной и выходной мощности привода с регулируемой скоростью ШИМ для определения эффективности привода и потерь мощности. Шаг 2 — точное измерение входной мощности двигателя, а шаг 3 — точное измерение механической мощности двигателя.
Оптимальный метод — объединить все три шага с помощью одного анализатора мощности, чтобы исключить временной сдвиг. Это также обеспечивает отличные расчеты эффективности в едином программно-аппаратном решении.
Рисунок 7: Этот снимок экрана анализатора мощности показывает, как функцию измерения дельты можно использовать для получения истинных показаний и мощности фазы, даже если фазы не сбалансированы.
Некоторые анализаторы мощности имеют опцию двигателя, в которой сигналы скорости и момента могут быть интегрированы таким образом. Эти анализаторы мощности могут измерять электрическую мощность и механическую мощность и отправлять данные на ПК с запущенным программным обеспечением от оригинального производителя анализатора или заказным программным обеспечением от системного интегратора.
Измерения привода ШИМ для двигателей переменного тока
При использовании частотно-регулируемого привода с ШИМ для управления двигателем часто бывает необходимо измерить как входной, так и выходной сигнал частотно-регулируемого привода с помощью шестифазного анализатора мощности.Эта установка может не только измерять трехфазную мощность, она также может измерять мощность постоянного или однофазного тока. См. Рисунок 1.
В зависимости от анализатора режим настройки будет выполняться в нормальном или среднеквадратичном режиме. Конфигурация проводки должна соответствовать применению, например, трехфазный вход и трехфазный выход.
Любой линейный фильтр или фильтр нижних частот должны быть отключены, поскольку фильтрация затрудняет измерения. Однако фильтр пересечения нуля или частотный фильтр должен быть включен, потому что он будет фильтровать высокочастотный шум, чтобы можно было измерить основную частоту.Это измерение необходимо при отслеживании частоты привода.
На рис. 2 показан сигнал выходного напряжения ШИМ с сильно искаженным напряжением, срезанными высокими частотами и с большим количеством шумов на токовой стороне, что затрудняет измерение. Высокочастотное переключение сигнала напряжения создает сильно искаженную форму волны с высоким содержанием гармоник. Частота варьируется от 0 Гц до рабочей скорости.
Для такого зашумленного сигнала нужны специальные датчики тока для измерения.Для точных измерений мощности с ШИМ также необходимы анализаторы мощности с широкой полосой пропускания, способные измерять эти сложные сигналы.
На рисунке 3 показан пример содержания гармоник напряжения на выходе ШИМ. Присутствуют частоты биений, а содержание гармоник напряжения превышает 500 порядков (примерно 30 кГц). Большая часть гармоник приходится на нижние частоты на токовой стороне.
Проблемы измерения привода двигателя с ШИМ
Напряжение инвертора обычно измеряется одним из двух способов.Можно использовать истинное среднеквадратичное измерение, которое включает полное содержание гармоник. Однако, поскольку основная форма волны — это в первую очередь то, что способствует крутящему моменту двигателя, можно выполнить и использовать более простые измерения. В большинстве приложений требуется только измерение основной формы волны.
Существует два основных метода измерения основной амплитуды волны напряжения. Первый и самый простой — использовать фильтр нижних частот для удаления высоких частот. Если в анализаторе мощности есть этот фильтр, просто включите его.Правильная фильтрация даст среднеквадратичное значение напряжения основной частоты инвертора. Однако этот тип фильтрации не обеспечивает истинного измерения полной мощности, поэтому фильтрация — не самый требовательный метод.
Второй метод — это метод измерения выпрямленного среднего, который выдает среднеквадратичное значение напряжения основной волны без фильтрации с использованием определения среднего значения напряжения, масштабированного до среднеквадратичного напряжения. Алгоритм выпрямленного среднего среднего за цикл обеспечит эквивалент основного напряжения, который будет очень близок к среднеквадратичному значению основной волны.
С помощью этого метода можно измерить полную мощность, общий ток и напряжение основной гармоники.
Измерение амплитуды основной волны с помощью гармонического анализа
Функцию гармонического анализа можно использовать для определения истинного основного напряжения с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) для определения амплитуды каждой гармонической составляющей, включая основную волну. Это дает точное измерение среднеквадратичного напряжения основной волны. Новейшие анализаторы мощности могут выполнять одновременные измерения истинных среднеквадратичных значений и гармонических составляющих.
На рисунке 4 Urms2 (среднеквадратичное значение на выходе ШИМ) является очень большим числом, а F2 (среднее значение основной гармоники) несколько ниже. Значение Urms3 (фильтрация основного) дает аналогичный результат. Наконец, U2 (1) получается из анализа гармоник или вычислений FFT основной гармоники. F2, Urms3 и U2 (1) дают очень близкие результаты, но расчет U2 (1) FFT считается наиболее точным.
Инверторный ток обычно измеряется только одним способом, и это как истинный среднеквадратичный сигнал, потому что все гармонические токи способствуют повышению температуры в двигателе и ответственны за него, поэтому все они должны быть измерены.
Еще одно важное измерение включает в себя напряжение привода В / Гц (вольт-на-герц). Привод с ШИМ должен поддерживать постоянное соотношение В / Гц по сравнению с рабочей скоростью двигателя. Анализатор мощности может рассчитывать В / Гц, используя среднеквадратичное значение или значение основного напряжения. Определенная пользователем математическая функция анализатора используется для построения уравнения для этого измерения.
Измерение напряжения шины постоянного тока
Напряжение на шине постоянного тока в ШИМ может быть измерено для проверки условий повышенного и пониженного напряжения.Это измерение может быть выполнено внутри привода на клеммах конденсаторной батареи. Однако более простой способ — использовать отображение формы сигнала анализатора мощности с измерением курсора.
При отображении формы сигнала с помощью курсорного измерения необходимо убедиться, что курсор не находится прямо над небольшими выступами на дисплее. Вместо этого курсор должен находиться поперек осциллограммы, чтобы выполнить точное измерение. На рисунке 5 показано измерение напряжения ШИМ с высокоскоростным переключением.Курсор устанавливается для чтения значения, например 302,81 В.
Измерение механической мощности
Механическая мощность измеряется как скорость двигателя, умноженная на крутящий момент двигателя. На рынке существует множество различных типов датчиков скорости и крутящего момента, которые работают с различными двигателями. Хотя анализаторы Yokogawa могут взаимодействовать с большинством датчиков скорости и крутящего момента, все же целесообразно подтверждать совместимость в каждом случае. Эти датчики могут использоваться для предоставления информации о механических измерениях для расчета измерений механической мощности в анализаторе мощности.
Многие датчики поставляются с интерфейсной электроникой для правильной обработки сигнала для работы с анализаторами мощности или другим оборудованием. Условный сигнал может быть аналоговым выходом или выходом последовательной связи, который идет на ПК и его прикладное системное программное обеспечение.
Одним из вариантов измерения механической мощности является использование как датчика, так и соответствующего измерительного прибора от данного производителя. Такой подход имеет преимущества, поскольку датчики будут точно согласованы с прибором.Будут доступны показатели крутящего момента, скорости и мощности, и, вероятно, будут варианты подключения к ПК вместе с соответствующим прикладным программным обеспечением.
Более интегрированный подход изображен на рисунке 6. В этой конфигурации выходные сигналы скорости и крутящего момента от измерительных приборов датчика подключаются непосредственно к входам скорости и крутящего момента анализатора мощности. Это дает большое преимущество, заключающееся в том, что измерения электрической и механической мощности могут оцениваться одновременно, а расчеты эффективности могут выполняться непрерывно.
КПД двигателя, привода и системы
КПД инвертора в простейшей форме рассчитывается как выходная мощность, деленная на входную мощность, и выражается в процентах. Один из методов, используемых для измерения входной и выходной мощности, заключается в простом подключении измерителей мощности на входе и выходе, при этом показания двух измерителей используются для расчета эффективности.
Более комплексным методом является использование анализатора мощности с несколькими входами для одновременного измерения входа и выхода, как показано на рисунке 1.Это приводит к более точному расчету эффективности, поскольку он использует один анализатор мощности для устранения потенциальных ошибок, вызванных измерениями временного сдвига.
С помощью внутренних математических вычислений, предоставляемых анализатором, можно настроить очень простое вычисление через меню для расчета потерь привода и эффективности привода.
Какой метод мне следует использовать?
IEEE 112 — это промышленный стандарт США для тестирования двигателей, в котором описаны несколько методов.На рисунке 7 показан дисплей анализатора мощности, поддерживающий «Метод A» стандарта IEEE 112, в котором вся механическая мощность делится на общую мощность, потребляемую двигателем. Стандарт определяет многие параметры, помимо измерений тока и напряжения двигателя, и предоставляет инструкции по проведению общепринятых испытаний многофазных и асинхронных двигателей и генераторов и составлению отчетов по ним. Кроме того, стандарт содержит 11 методов испытаний, чтобы определить, как проводить измерения эффективности двигателей.
Метод испытаний A — ввод-вывод, определенный в IEEE 112: КПД рассчитывается как отношение выходной мощности измерения к измеренной входной мощности после корректировки температуры и динамометра, если применимо.Испытания проводятся при номинальной нагрузке с помощью механического тормоза или динамометра. Этот рейтинг должен быть ограничен двигателями с номинальной полной нагрузкой не более 1 кВт.
Метод испытаний B — ввод-вывод с разделением потерь: в методе B выполняются измерения как входной, так и выходной мощности, но различные потери разделяются. Большинство этих потерь просто производят тепло, которое должно рассеиваться двигателем в сборе, и представляют собой энергию, недоступную для выполнения работы. Этот метод является признанным стандартом тестирования U.S. автомобилестроение для двигателей с полной нагрузкой от 1 до 300 кВт.
Хотя оба метода A и B работают, метод B требует большого количества приборов и обычно выполняется только производителями двигателей. Поскольку большинство производителей используют метод B, а большинство пользователей предпочитают метод A, расчеты эффективности между ними могут отличаться. Данные производителей двигателей и приводов могут использовать разные скорости двигателя, испытательные нагрузки или другие условия испытаний.
Заключение
При измерении мощности электродвигателя необходимо учитывать множество факторов, например, полный и истинный коэффициент мощности.Эти измерения включают сложные уравнения, поэтому большинство компаний используют анализаторы мощности для автоматического получения результатов.
После принятия решения об использовании анализатора мощности необходимо принять решение о частотном диапазоне и уровне точности. Совместимость приборов — еще один важный аспект безопасного получения точных показаний, особенно с трансформаторами тока, и это та область, где необходимо учитывать ввод / опции анализатора. При правильных входных сигналах датчиков измерения механической мощности также можно проводить с помощью анализатора мощности.Выбор правильных датчиков скорости и крутящего момента — это первый шаг в определении механической мощности.
Некоторые анализаторы мощности также позволяют выполнять измерения с широтно-импульсной модуляцией. Однако настройка анализатора для измерения ШИМ также требует знания о том, как токи и напряжения будут влиять на измерения мощности.
Прецизионный высокочастотный анализатор мощности — важный инструмент для измерения как механической, так и электрической мощности. Его функции анализа и показания могут помочь улучшить работу и даже продлить срок службы двигателя.Выбор подходящего анализатора и его правильная реализация требуют знаний; однако при правильном использовании данные анализатора мощности предоставят точные и очень ценные данные.
Расчет нагрузок электродвигателей — Центр электротехники
В моем последнем посте я обсуждал, почему нам нужно определять нагрузки и КПД двигателя. Поэтому в этом посте я хочу поделиться тем, как получить значение нагрузки двигателя, используя простую электрическую формулу расчета.
Прежде чем идти дальше, я хочу объяснить о мощности. Что такое мощность? Конечно, этот термин важен для нашей темы обсуждения. Мощность оценивается как энергия в электрической цепи.
Это комбинация силы тока и напряжения. Основная формула для расчета мощности — P (ватт) = I (ампер) x V (вольт). Мощность также измеряется в единицах лошадиных сил (л.с.). Для обычного преобразования из электрических лошадиных сил в ватты составляет 1 л. = 746 Вт.
Как рассчитать нагрузку на двигатель
Нагрузки электродвигателя рассчитываются исходя из мощности в кВт и полной номинальной нагрузки в кВт .Ниже приводится формула для расчета нагрузки двигателя.
Пример:
У нас есть 1 асинхронный двигатель мощностью 30 лошадиных сил (л.с.), работающий с током 34,9 А для токовой нагрузки и 3-фазным напряжением 460 В, значение коэффициента мощности 0,75 и КПД двигателя 85%
ШАГ 1
По этой формуле определяем значение мощности в кВт (Пи).
ШАГ 2
Нам нужно определить полную номинальную нагрузку в кВт
ШАГ 3
Мы можем количественно оценить частичную нагрузку двигателя, сравнив измеренную входную мощность под нагрузкой с мощностью, необходимой, когда двигатель работает с номинальной мощностью, используя эту формулу.
Расчет: —
Первый шаг для определения фактического значения напряжения и силы тока, я предлагаю собрать данные измерений с двигателя с помощью вольтметра и клещей на измерителе. Пример следующий: —
а) НАПРЯЖЕНИЕ
В красный = 462 В V синий = 461 В V желтый = 460 В
В всего = (462 + 461 + 460) / 3 = 461 В
б) АМПЕР
Красный = 34,5 А Синий = 33,8 А Желтый = 34,2 А
Всего = (34.5 + 33,8 + 34,2) / 3 = 34,1 А
c) Коэффициент мощности: 0,75
г) КПД двигателя: 85%
Формула 1:
Pi = (V xI x PF x 1,732) / 1000
Pi = (461 x 34,1 x 0,75 x 1,732) / 1000
Pi = 20,4 кВт
Формула 2
Pir = (л.с. x 0,7457) / КПД
Pir = (30 x 0,7457) / 0,85
Pir = 19 кВт
Формула 3
НАГРУЗКА = (Pi / Pir) x 100%
НАГРУЗКА = (20.4/19) x 100%
Выходная мощность в% от номинальной мощности = 107,4%
* Из этого примера значения мы можем определить нагрузку нашего электродвигателя в хорошем состоянии. Это 100% с выходной мощностью для привода оборудования. Это эффективность, а не работа с перегрузкой.
Вт и вольт-ампер — что такое кВА и как она рассчитывается?
Вы когда-нибудь задумывались, почему некоторые номинальные мощности выражаются в Ваттах, некоторые — в АМПЕРАХ или АМПЕР, некоторые — в ВОЛЬТАХ, а некоторые — в кВА? На этой странице простым языком объясняется разница между номинальными значениями мощности и описывается, когда каждый из них следует использовать в вашем центре обработки данных и планировании сетевой архитектуры.
КВА — это просто 1000 вольт ампер. вольт — электрическое давление. А, — электрический ток. Термин под названием кажущаяся мощность (абсолютное значение комплексной мощности, S) равен произведению вольт и ампер.
С другой стороны, ватт (Вт) — это мера реальной мощности. Реальная мощность — это количество фактической мощности, которая может быть получена из цепи. Когда напряжение и ток в цепи совпадают, реальная мощность равна полной мощности.Однако по мере того, как волны тока и напряжения совпадают в меньшей степени, передается меньше реальной мощности, даже если в цепи по-прежнему течет ток. Различия между реальной и полной мощностью и, следовательно, ваттами и вольтами ампер возникают из-за неэффективности передачи электроэнергии.
Результирующая неэффективность передачи электроэнергии может быть измерена и выражена в виде отношения, называемого коэффициентом мощности . Коэффициент мощности — это отношение (число от 0 до 1) активной и полной мощности.В случае коэффициента мощности 1,0 реальная мощность равна полной мощности. В случае коэффициента мощности 0,5 активная мощность примерно вдвое меньше полной мощности.
Развертывание систем с более высоким коэффициентом мощности приводит к меньшим потерям электроэнергии и может помочь повысить эффективность использования энергии (PUE). Большинство источников бесперебойного питания (ИБП) будут указывать средний коэффициент мощности и допустимую нагрузку ИБП в реальном времени в дополнение к кВА.
Пример: У вас есть ИБП на 500 кВА (полная мощность) с 0.9 коэффициент мощности. Итоговая реальная мощность составляет 450 киловатт.
Некоторые полезные коэффициенты преобразования и формулы
ВА = напряжение x амперы
Вт = напряжение (среднеквадратичное значение) x амперы (среднеквадратичное значение) x коэффициент мощности (PF) ( трехфазная цепь умножила бы напряжение на квадратный корень из 3 или приблизительно 1,732)
1 BTU (британская тепловая единица) = Вт x 3,413
1 BTU = 1055.053 джоулей (Дж)
1 ватт = 3,413 БТЕ / час
1 тонна = 200 БТЕ / мин
1 тонна = 12000 БТЕ / час
1 тонна = 3,517 киловатт
.

Что такое номинальная мощность

Что такое номинальная мощность?

Выбор генератора по мощности

Пример

Учет вида нагрузки

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

Метод эквивалентного момента

Определение номинальной мощности опытным путем

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

Метод эквивалентного момента

Определение номинальной мощности опытным путем

12. Расчетная мощность (определение)

13. Среднеквадратичная мощность (определение)

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

Метод эквивалентного момента

Определение номинальной мощности опытным путем

Максимальная и номинальная мощность квт. Что такое номинальная мощность электродвигателя и как она расчитывается

Расчет номинальной мощности

Метод эквивалентного тока

Метод эквивалентного момента

Определение номинальной мощности опытным путем

12. Расчетная мощность (определение)

13. Среднеквадратичная мощность (определение)

Расчёт мощности генератора

определение расчетной нагрузки

Номинальный ток в электротехнике

Поиск статьи

Формула мощности тока в физике

Как выбрать максимальная и номинальная мощность двигателей

Как рассчитать мощность (Вт)

Полная мощность (ВА)

Реальная мощность (Вт)

Что такое коэффициент мощности?

Почему важен коэффициент мощности?

Пример — расчет фактической мощности телевизора

Определение нагрузки источника питания

Советы по поиску и устранению неисправностей от нашей технической группы

В чем разница между ваттами и вольт-амперами?

Успешный обмен в Китае

Последние новости от NIO

Роль в правительстве

Мощность на валу электродвигателя

Мощность на валу в ваттах

Постоянный ток — постоянный ток )

Переменный ток — AC

однофазный

Двухфазный четырехпроводной

Трехфазный

Мощность на валу, л.с.

Пример — Электродвигатель мощности на валу

Измерение и анализ мощности электродвигателя

Часть 1: Основные измерения электрической мощности

Часть 2: Выбор приборов для измерения и анализа мощности электродвигателя

Часть 3: Измерения электрической мощности для трехфазного двигателя переменного тока

Расчет нагрузок электродвигателей — Центр электротехники

Как рассчитать нагрузку на двигатель

Вт и вольт-ампер — что такое кВА и как она рассчитывается?

Читайте также

Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна

Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков

Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей

Добавить комментарий Отменить ответ