Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Pomiary mocy silnika elektrycznego

-- wtorek, 16 maj 2017

Zapewnienie lepszej wydajności dzięki zrozumieniu podstaw technicznych i fizycznych

Za zużycie energii elektrycznej w produkcji odpowiedzialne są w znaczącej mierze silniki elektryczne. Aby upewnić się, że pracują one optymalnie, niezbędne są precyzyjne pomiary mocy poszczególnych maszyn.

Precyzyjne pomiary parametrów roboczych urządzeń to zawsze pierwszy krok do uzyskania lepszych osiągów. Mogą one również pomóc wydłużyć trwałość silników elektrycznych. Niewielkie przemieszczenie mechaniczne, a także inne usterki, są często niewidoczne gołym okiem, podczas gdy najmniejsza mimoosiowość wału może negatywnie wpływać na wydajność i jakość pracy silnika, a nawet skracać okres jego żywotności.

Podstawowe pomiary mocy elektrycznej

Silniki elektryczne to maszyny elektromechaniczne zamieniające energię elektryczną na pracę mechaniczną. Mimo różnic w rozmiarze i typie wszystkie takie urządzenia pracują na tej samej zasadzie: prąd elektryczny przepływa przez uzwojenie w polu magnetycznym i wytwarza siłę, która obraca uzwojeniem, tworząc moment obrotowy.

Co to jest moc i jakie jest znaczenie tego parametru? Podstawowa fizyczna definicja mocy to stosunek pracy wykonanej w określonym czasie do tego czasu. W silniku elektrycznym moc wytwarzana jest poprzez zamianę energii elektrycznej, według opisanych dalej praw fizyki.

W układach elektrycznych napięcie jest miarą siły potrzebnej do wprawienia elektronów w ruch. Natężenie jest miarą przepływu ładunku na sekundę przez materiał, do którego dane napięcie jest przyłożone. Iloczyn napięcia i natężenia nazywany jest mocą elektryczną.

 

gdzie moc (P) podana jest w watach, napięcie (U) w voltach [V], a natężenie (I) w amperach [A].

Wat [W] to jednostka mocy równa jednemu dżulowi na sekundę. Dla źródła prądu stałego obliczenie mocy to po prostu iloczyn napięcia i natężenia: W = U · A. Jednakże określenie mocy w przypadku źródła prądu przemiennego musi uwzględniać współczynnik mocy (z ang. PF – Power Factor).

Współczynnik mocy jest parametrem bezwymiarowym, przyjmującym wartość od 1 do 1. Opisuje on ilość dostarczanej mocy czynnej. Dla współczynników PF mniejszych od jedności, co niemal zawsze jest spełnione, występują straty mocy. Dzieje się tak, ponieważ napięcie i natężenie obwodu prądu przemiennego mają z natury przebiegi sinusoidalne, z ciągle zmieniającą się wartością napięcia i natężenia, zwykle z pewnym przesunięciem fazowym.

Ponieważ moc to iloczyn napięcia i natężenia (P = U · I), moc jest najwyższa, gdy przebiegi natężenia i napięcia są zgodne w fazie, tj. ich punkty charakterystyczne, takie jak minima i maksima, pokrywają się ze sobą. Zjawisko to zachodzi w przypadku prostego obciążenia rezystancyjnego. W tej sytuacji oba przebiegi są zgodne w fazie i współczynnik mocy wynosi 1. Jest to rzadka sytuacja, ponieważ niemal wszystkie rodzaje obciążeń nie są czysto rezystancyjne.

Dwa przebiegi są rozbieżne w fazie lub przesunięte fazowo, gdy oba sygnały się nie pokrywają. Może to być spowodowane indukcyjnością lub nieliniowością obciążenia. W tej sytuacji współczynnik mocy będzie mniejszy od 1, a moc układu będzie mniejsza.

Ze względu na możliwe fluktuacje napięcia i natężenia w obwodach prądu przemiennego moc mierzy się na kilka różnych sposobów.

Moc rzeczywista jest realną wartością mocy wydzielanej w obwodzie i jest określana w watach. Cyfrowe analizatory mocy wykorzystują technologię do próbkowania napięcia i natężenia, a następnie obliczania wartości mocy rzeczywistej według wzoru:

W tym przypadku wartość chwilowa napięcia jest mnożona przez chwilowe natężenie (I), a następnie całkowana po określonym przedziale czasu (t). Takie obliczenie mocy rzeczywistej będzie poprawne dla każdego rodzaju przebiegu, niezależnie od wartości współczynnika mocy.

Do obliczania mocy rzeczywistej i mocy skutecznej stosuje się równania:


W rzeczywistych układach i sieciach zasilania, ze względu na nieliniowości charakterystyk urządzeń, w liniach zasilających pojawiają się tzw. częstotliwości harmoniczne. Harmoniczne takie tworzą dodatkową komplikację. Nawet pomimo tego, że sieć energetyczna zwykle działa z częstotliwością 50 Hz, istnieje w niej wiele innych częstotliwości i harmonicznych, potencjalnie występujących w obwodzie. Mogą także pojawiać się prądy stałe lub składowe prądu stałego. Moc ogólna jest obliczana z uwzględnieniem wszystkich tych składowych, włącznie z harmonicznymi.

Opisana metoda obliczania jest wykorzystywana do określenia mocy rzeczywistej i wartości skutecznej prądu dla każdego rodzaju przebiegu, włącznie z harmonicznymi, jakie tylko przyrząd jest w stanie zarejestrować, ze względu na swój zakres pomiarowy.


Przeczytaj także

Cztery powody przegrzewania się silników elektrycznych
Wzrost temperatury podzespołów silnika elektrycznego wpływa na skrócenie jego trwałości. Dzięki identyfikacji czynników i przyczyn powodujących takie przegrzanie, użytkownik może opracować... więcej »
Bezpieczeństwo sieci bezprzewodowych
W miarę jak nieustannie rozwija się technologia wytwarzania, zwiększa się ryzyko zagrożenia bezpieczeństwa sieci przemysłowych. Przy rosnącej liczbie połączonych ze sobą urządzeń osoby... więcej »
Wentylatory HVLS
Wielkoobjętościowe wentylatory wolnoobrotowe (HVLS – High-Volume, Low-Speed) charakteryzują się niskim zużyciem energii, a ich zastosowanie zapewnia komfortową temperaturę otoczenia... więcej »
Wybór systemu magazynowego
Zarządzanie magazynem we współczesnej dynamicznej firmie jest praktycznie niemożliwe bez wspomagania ze strony systemu informatycznego. Dobrze dobrany wpływa w sposób decydujący na prawidłowe... więcej »
Więcej konserwacji zapobiegawczej to nie zawsze najlepsze rozwiązanie
W konserwacji zapobiegawczej więcej niekoniecznie oznacza lepiej. W celu osiągnięcia doskonałej równowagi należy zarówno określić odpowiednią ilość działań i procedur konserwacji, jak i narzędzia, za... więcej »
Jak dobrać spoiwo do procesu spawania?
Zastosowanie spoiwa w procesie spawania, czyli wprowadzenie do złącza dodatkowego materiału, minimalizuje ryzyko pęknięć czy innych wad połączeń spawanych, których usuwanie może być czasochłonne... więcej »
 
Aktualne wydanie

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

INDUSTRYmeeting 2018
2018-02-20 - 2018-02-21
Miejsce: Sosnowiec
Forum Wentylacja-Salon Klimatyzacja
2018-02-27 - 2018-02-28
Miejsce: Warszawa
ENEX - Międzynarodowe Targi Energetyki i Elektrotechniki
2018-02-28 - 2018-03-01
Miejsce: Kielce
AUTOMATICON Międzynarodowe Targi Automatyki i Pomiarów
2018-03-20 - 2018-03-23
Miejsce: Warszawa
PRZEMYSŁ 4.0
2018-04-10 - 2018-04-10
Miejsce: Warszawa

Katalog

Mechanical-Project
Mechanical-Project
Robotnicza 7/8
71-712 Szczecin
tel. 504-455-268

Mobile Blast Cleaning
Mobile Blast Cleaning
Mazurska 42/6
70-424 Szczecin
tel. 691-691-097

Tech Solutions sp. z o.o.
Tech Solutions sp. z o.o.
Wersalska 47/75
91-212 Łódź
tel. 42 6403050

zobacz wszystkie




SONDA

Czy inwestycje na rzecz energooszczędności się opłacają?

Oddanych głosów: 16

50% 50 %
tak 8 głos(ów)

31.3% 31.3 %
nie 5 głos(ów)

18.8% 18.8 %
nie potrafię wyliczyć 3 głos(ów)


Wydania specjalne

O wydawnictwie   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Darmowa prenumerata   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2018 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce