Як визначити потужність і струм електродвигуна: способи розрахунків

Простіше всього було б скористатися струмовими кліщами, якщо б не одне але. В холостому режимі, навіть на найвищих обертах двигун не розвиває своєї повної потужності. Нижче ми наведемо таблицю, за якою можна судити про параметри приладу за його режиму. Але це не вирішує завдання цілком. Давайте подивимося, як визначити потужність і струм електродвигуна найпростішими методами.

Визначення струму електродвигуна

Простіше всього використовувати струмові кліщі. Це прилад, який дозволяє дистанційно оцінити величину напруженості магнітного поля навколо одиночного дроти. Зверніть увагу, що якщо охопити кільцем шнур живлення, то значення буде дорівнює нулю. Тому що поля направлені протилежно у фазної і нульовій жилі. Тобто для роботи знадобиться зробити невелику розетку з окремими проводами, як показано на знімку. Тут ми бачимо:

Затискач проводів обрізком ізоляції

Розетка монтується на дошку, потрібно дуже надійно затиснути дроти, щоб вони не обірвалися і не вислизнули з часом. Простіше всього це зробити за допомогою обрізка ізоляції так, як це показано на фото. Притискаємо все це саморізом, і довге життя тестовій розетки забезпечена. При одяганні корпусу може знадобитися намотати трохи ізоляційної стрічки навколо шнура для кращого притиснення. В результаті у нас вийшов допоміжний інструмент для проведення вимірювань струмовими кліщами. (Див. також: Як визначити фазу, нуль і землю)

Ми рекомендуємо почати з приладів, потужність яких і без того вже відома. Наприклад, візьміть електричну дриль з колекторним двигуном і починайте міряти струм. Ми вже сказали, що на холостому ходу його значення буде набагато нижче номінального. Але помічено, що при розгоні, коли від двигуна не вимагається повна потужність, миттєві значення на екрані кліщів близькі до номіналу. Наприклад, для приладу на фото це 3,2 А, що при напрузі в розетці 231 дає приблизно В 740 Вт (номінал 750 Вт). При запуску буде видно, що струм різко підвищується, а потім швидко падає. Потрібно встигнути зафіксувати вершину цієї гори.

Зверніть увагу, що струмові кліщі видають свідчення через певні короткі проміжки часу, тому не факт, що вдасться засікти пік з першого разу. Поставте найвищу швидкість шпинделя і терпляче тисніть на курок раз за разом, намагаючись зловити вершину. Нам це вдалося зробити з третього разу. А щоб зробити більш-менш придатний знімок, досвід проводився приблизно півтора десятка разів (затвор спускався з затримкою, і було складно зловити момент). Причому і після цього вийшло фото лише на 3,1 А (ми гадаємо, читачі вірять нам на слово на рахунок 3,2 А). В ході досліду було один раз отримано значення 4 А, які ми відносимо на випадкові коливання струму в мережі і похибки. Ви ж переконайтеся, що пік повторюється раз за разом (хоча б 2 рази з п’яти).

У результаті приблизно визначається потужність колекторного двигуна електричної дрилі. Ми відразу хочемо сказати, що не існує якоїсь однозначної залежності для струму холостого струму від номіналу потужності. У природі існують досить складні формули, але скористатися ними досить непросто. А застосувати на практиці і того складніше. Ми наводимо таблицю примірних співвідношень для асинхронних типів двигунів, взяту з сайту http://energo.ucoz.ua/. Де її дістали автори, залишається загадкою, але саме ці дані дають можливість зрозуміти, як оцінити номінальну потужність двигуна по струму його холостого ходу. Додамо до цього, що напруга також має бути номінальним, а громіздкі прилади потрібно розігріти перед роботою. Про це прямо говорить ГОСТ Р 53472. Період залежить від типу підшипників.

Таблиця примірних співвідношень для асинхронних типів двигунів

Якщо не хочете помилитися, беріть максимальне значення:

Як оцінити приблизну потужність, якщо ми її не знаємо? Пояснюємо. Цей список дан для тих, хто хоче провести вимірювання більш точно. Для приблизної оцінки використовуємо таблицю і не забиваємо собі мізки. Зокрема, колекторний двигун дрилі до вимірювань при кімнатній температурі не розігрівався зовсім. Тепер про насущне: більшість наших читачів не має на руках струмових кліщів, що робити в цьому випадку? Більшість мультиметрів дозволяють вимірювати струм, але шкала при цьому обмежена розміром 10 А. Зверніть увагу, що при максимальному ліміті слід червоний провід підключати до іншого гнізда, як це показано на фотографії.

Вибір гнізда для підключення

Крім того, біля отвору російською (англійською мовою написано), що час роботи з вимірюваннями в такому режимі не повинен перевищувати 10 секунд (MAX 10SEC) з наступною перервою на чверть години (EACH 15MIN). В іншому випадку працездатність мультиметра не гарантується, тому що вхід без запобіжника (UNFUSED). Як міряти? Про це зазвичай розповідає інструкція. У нашому випадку мультиметр врізається в ланцюг. Тобто один з проводів потрібно розімкнути для вимірювань. А тепер подумаємо разом, вигідно це економічно.

Подивіться на знімок з чеками. Там під клемметром розуміються струмові кліщі, а простенький тестер позначається, як 1СК. Видно, що обидва прилади коштують дешевше 400 рублів – хоча невідомо, що буде далі, а тому у господарстві треба мати обидва. Мультиметр дозволяє оцінити струм до 10 А, але протягом дуже короткого часу. Тоді як кліщі працюють набагато більш грубо, але одна з шкал виходить на межу в 1000 А. Висновок очевидний – якщо потрібно приблизно визначити струм електродвигуна, то застосовується «клемметр». А коли потрібна точність, то можна використовувати і тестер за умови, що номінал не виходить за межі допустимого. (Див. також: Як визначити фазу і нуль мультиметром)

Вартість тестера і струмових кліщів

Як виміряти потужність електродвигуна

Вся проблема ще в тому, що потужність електродвигуна у поділяється на активну і реактивну. Причому для підприємств може бути встановлений тариф за ту, і за цю. Тому важливо розуміти, що саме ми вимірюємо. В інструкції до струмовим кліщами написано, що вони оцінюють среднеквадратический струм. Що це? Чиста математика. Це означає, що прилад робить вибірку на певному інтервалі, після чого бере корінь з суми квадратів окремих вимірювань, діленої на загальну їх кількість. Це можна порівняти з усередненням за деякий період часу.

Але це активний струм, повний або реактивний (останнє навряд чи). Це питання потрібно з’ясувати з тієї простої причини, що струмові кліщі, показані на фото з завидною регулярністю дають потужність приладів на 11% нижчим їх номіналу. Ми перевіряли електричні обігрівачі, праски і навіть фен. Скрізь одне і те ж – потужність занижена на одну і ту ж величину. В літературі пишуть, що середньоквадратичне значення (RMS) показує повну величину струму. Це те, що фізично тече по дроту. Розрахунок ведеться для синусоїдальної форми, і будуть відхилення при невиконанні цієї вимоги.

В результаті ми можемо сказати, що струмові кліщі просто брешуть. Тому що якщо б вони показували лише активну частину, то для двигуна значення були б істотно нижче, ніж для обігрівача. Тому що в останньому випадку навантаження чисто активна, тоді обмотки дають сильну уявну складову. У підсумку потрібно тарировать свої токові кліщі перед застосуванням. А зробити це простіше всього на чисто активних обігрівачах. Наприклад, олійних. Якщо струмові кліщі вміють вимірювати активну потужність окремо, це зазвичай вказується в інструкції. Хоча багато професіонали кажуть, що всі подібні вироби не більше ніж плід уяви дилетантів.

Таким чином, потрібно знати, що двигуни дають велике навантаження в реактивному спектрі. З цим або мириться, або ставлять конденсаторні блоки, які компенсують ланцюг, вирівнюючи фазу. Про подібних побутових виробах кожен може почитати на сайтах, де продають прилади зразок Эконор. Весь сенс такої коробочки в тому, що вона за допомогою блоку конденсаторів компенсує реактивну потужність. Зверніть увагу на те, що для професійних станцій вказується якийсь ліміт у ВАР, але для Эконор параметр замовчується. Один із радіоаматорів навіть порахував цифру. Виявилося, що компенсується щось близько 150 ВАР.

Напевно, це досить для малопотужних приладів, але двигунів це буде, що слону дробина. Деякі асинхронні машини дають до 40% реактивної потужності, і на все це витрачається енергія. Але от користі вона не приносить ні на гріш. Зверніть увагу, що при ізольованій нейтралі проблем додається: струм втікає по одній фазі, а виходить з іншого. Ефект у цьому випадку може відніматися. Тому струмові кліщі не можна вважати кращим варіантом в цьому випадку.

Набагато краще, якщо нейтраль заземлена. У цьому випадку сумарний струм буде витікати по нульовому проводу, де і потрібно проводити вимірювання. Якщо ж нейтраль ізольована, то виходить, що ми ефект одного і того ж дроту будемо вимірювати двічі: при вході і виході. Ну, в крайньому випадку, спробуйте всі три значення скласти, а потім поділити на два. Є шанс, що така груба методика виявиться приблизно вірною.

Простіше порахувати споживану потужність двигуна

Ми пропонуємо для простоти визначити тип двигуна. Зазвичай це допомагає зробити шильдик. Там же зазвичай вказується повна потужність (реактивна плюс активна, з’єднані через косинус кута зсуву фаз, який часто називають коефіцієнтом потужності). Але навіть не в цьому вся принадність: якщо відомий хоча б тип двигуна (з’ясували по зображеннях в інтернеті або як-небудь ще), то за довідниками цілком можна знайти потужність. І це не дивно: габарити тісно пов’язані з цим параметром, тому що кожен виробник хоче максимально економити на випуск своєї продукції. Тому розміри оптимізовані, а типовий набір даних наступний:

Наприклад, для двигунів АІР всі розміри спільно з потужністю вказані за цим посиланням: http://wp.electrostal.com.ua/kakoy-diametr-vala-u-elektrodvigatelya/. Відповідно, можна і без інструментів зрозуміти все, що потрібно. Ви побачите, що аналогічного роду інформація знайдеться у багатьох місцях, практично на будь-які типи моторів. А якщо шильдик зірвано, то можна деякий час витратити на пошук подібної моделі в інтернеті. У будь-якому випадку, у нас не Китай, і широку різноманітність електричних двигунів не спостерігається. А тому і шанс на успіх високий.

Ми вважаємо, що перерахували всі доступні способи визначення потужності і струму, і не проблема зараз витратити 1000 рублів, щоб отримати в своє розпорядження потрібні кошти. А, враховуючи той факт, що рубль згорає не по днях, а по годинах, такий крок зовсім буде здаватися розумним. Ну, і, звичайно, найпростіше визначити потужність електродвигуна за довідником. А для цього потрібно знати модель, що стосується валу, буде краще виміряти його за допомогою штангенциркуля.

На цьому ми закінчуємо огляд і сподіваємося, що наші постійні читачі вже знають, чим відрізняється асинхронний двигун від колекторного. У зв’язку з цим тут ми ці відмінності опускаємо. Зверніть також увагу, що великим пусковим струмом страждають саме асинхронні двигуни. У колекторних розкид не настільки високий.

Визначення потужності електродвигуна без бірки

Загальнопромислові асинхронні електродвигуни мають термін служби та підлягають періодичній заміні, ремонту. Дефекти електричної частини, замикання, обриви, зношування підшипників, перемотування, порушення центрування, сира обмотка. За відсутності паспорта, бирки на двигуні виникає питання: як дізнатися про потужність електродвигуна без таблички чи технічних характеристик?

Параметри визначення потужності електродвигуна:

Визначення потужності двигуна по діаметру валу та довжині

Найпростіші способи визначення потужності та марки двигуна – габаритні розміри – вал або отвори кріплення. У таблиці вказані довжини та діаметри валів (D1) та довжина (L1) для кожної моделі асинхронного промислового трифазного мотора . Габарити електродвигунів АІР:

Каталог маркувань електродвигунів АІР