Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Pomiary mocy silnika elektrycznego

-- czwartek, 25 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

Nowa, skalowalna platforma analityczna dla zastosowań przemysłowego IoT
Powszechne korzystanie z rozwiązań sieciowych i mocy obliczeniowej w przedsiębiorstwach przemysłowych spowodowało, że dostępność danych zrewolucjonizowała sposób rozwiązywania problemów i... więcej »
Siemens Advanced Machine Engineering usprawni proces budowania maszyn
Siemens Advanced Machine Engineering pozwala konstruktorom maszyn na wdrożenie procesu projektowania modułowego, co niesie korzyści w postaci zwiększonej elastyczności projektu oraz możliwości... więcej »
Podstawy projektowania efektywnego systemu zarządzania alarmami
Aby wdrożyć i utrzymywać efektywny system zarządzania alarmami, użytkownicy końcowi muszą już w fazie projektowania rozumieć wymagania, jakie stawia się tego typu rozwiązaniom, oraz zdawać... więcej »
Targi branżowych specjalistów – podsumowanie EUROTOOL®
Co stanowi o sile Międzynarodowych Targów Obrabiarek, Narzędzi i Urządzeń do Obróbki Materiałów EUROTOOL®? Międzynarodowy skład Wystawców, nowoczesna przestrzeń wystawiennicza, branżowi Zwiedzający,... więcej »
Raport: Czy ufamy chmurze?
Sieciowe infrastruktury akwizycji i przetwarzania danych bazujące na tzw. chmurze stanowią jedną z głównych sił napędowych cyfrowych technologii wchodzących w skład czwartej rewolucji... więcej »
Rozbudowany system sterowania pomaga Grupie Azoty zwiększyć produkcję poliamidu
Grupa Azoty uruchomiła nową wytwórnię poliamidu 6 (PA6) – tworzywa konstrukcyjnego wykorzystywanego m.in. w branży motoryzacyjnej. Inwestycja pozwoli zwiększyć jego produkcję o 80 tys. ton rocznie... więcej »
 
Aktualne wydanie

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

INDUSTRYmeeting 2018
2018-02-20 - 2018-02-21
Miejsce: Sosnowiec
Technovation Forum
2018-03-14 - 2018-03-15
Miejsce: Bydgoszcz
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
Hannover Messe
2018-04-23 - 2018-04-27
Miejsce: Niemcy

Katalog

UNILIFT Sp. z o.o. sp.k.
UNILIFT Sp. z o.o. sp.k.
Ołowiana 16
85-461 Bydgoszcz
tel. +48 52 581 05 15

Indusoft Polska Sp. z o.o.
Indusoft Polska Sp. z o.o.
St. Kunickiego 10A/II
54-514 WROCŁAW
tel. 071-7890881

zobacz wszystkie




SONDA


tak
nie
nie wiem


Wydania specjalne


Profesjonalne Tłumaczenia Techniczne
O wydawnictwie   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Darmowa prenumerata   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2017 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