Мощность на валу и потребляемая мощность
На шильдике двигателя указана мощность на валу — механическая мощность, которую двигатель отдаёт нагрузке. Из сети он потребляет больше: разница уходит на потери в обмотках, стали и подшипниках. Потребляемая мощность равна мощности на валу, делённой на КПД.
От потребляемой, а не от шильдиковой мощности зависят ток, сечение кабеля и номинал автомата. Для двигателя 7,5 кВт с КПД 90 процентов потребляется около 8,3 кВт, а потери в виде тепла составляют более 800 Вт: именно эту мощность должна отводить система охлаждения.
Ток двигателя, cos φ и полная мощность
В трёхфазной сети ток вычисляется по формуле I = P₁ / (√3·U·cos φ), в однофазной — без множителя √3. Коэффициент мощности cos φ показывает, какая часть полного тока совершает полезную работу; у двигателей без нагрузки он падает до 0,2–0,4.
Калькулятор также выдаёт полную мощность в киловольт-амперах и реактивную в киварах. Полная мощность важна для выбора трансформатора и генератора, а реактивная — для оценки того, какую часть сети занимает «пустой» ток и стоит ли ставить конденсаторы.
Частота вращения, скольжение и момент
Синхронная частота вращения поля статора определяется частотой сети и числом полюсов: для 50 Гц и четырёх полюсов она составляет 1500 об/мин. Ротор асинхронного двигателя вращается медленнее на величину скольжения, обычно 2–6 процентов, поэтому на шильдике 1450–1470 об/мин.
Момент на валу равен мощности на валу, делённой на угловую скорость. Он нужен для проверки совместимости с редуктором, муфтой и приводимым механизмом. Если известен только измеренный ток, режим «по току» оценивает мощность по тем же формулам в обратную сторону.
Способы пуска и пусковой ток
При прямом пуске ток в 5–8 раз превышает номинальный, что вызывает просадку напряжения и может отключить автомат. Переключение обмоток со звезды на треугольник уменьшает пусковой ток в три раза, но во столько же раз снижает и момент, поэтому подходит для пуска без нагрузки.
Устройство плавного пуска ограничивает напряжение при разгоне, а частотный преобразователь держит ток около полутора номинальных. Таблица сравнивает все способы по току и относительному моменту, чтобы выбрать компромисс между мягкостью пуска и способностью двигателя сдвинуть нагрузку.
Компенсация реактивной мощности и стоимость энергии
Конденсаторы, подключённые параллельно двигателю, берут на себя реактивную часть тока и поднимают cos φ до 0,95 и выше. Это снижает ток в питающем кабеле, нагрузку на трансформатор и штрафы за перетоки реактивной энергии, если они предусмотрены договором энергоснабжения.
Годовой расход энергии рассчитывается из потребляемой мощности и числа часов работы, а стоимость — по введённому тарифу. Конденсаторную батарею рассчитывайте на номинальную нагрузку: на недогруженном двигателе передозировка конденсаторов приводит к перекомпенсации и росту напряжения.
Формула расчёта
P₁ = P₂/η; I = P₁/(k·U·cos φ); n₀ = 120·f/p; M = P₂/ω; Qc = P₁·(tg φ₁ − tg φ₂)
Проверенные примеры
Четыре полюса, КПД 90 %, cos φ 0,85, скольжение 3 %, пусковая кратность 7.
Потребляется 8,333 кВт, ток 14,90 А, момент 49,22 Н·м, пусковой ток 104,3 А.
Шесть полюсов, КПД 91 %, cos φ 0,83, целевой cos φ 0,95.
Нужны конденсаторы 4,15 квар (около 30,5 мкФ на фазу), ток после компенсации 19,33 А.
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Выберите число фаз и то, что известно: мощность на валу или ток.
- Введите напряжение, число полюсов, КПД, cos φ, скольжение и кратность пускового тока.
- Для оценки расходов и компенсации включите дополнительные параметры.
- Посмотрите ток, момент, пусковые токи и мощность конденсаторов.