Диагностика и анализ неисправностей: Расшифровка данных асинхронного двигателя

Часто складывается ситуация когда клиента неустраивают характеристики электростанций. К примеру, по паспортным данным к электростанции значится 6,5 кВт, а на практике при подключении трехфазного электродвигателя, с заявленной мощностью 2,5 кВт, выбивает защитный выключатель. Тут следует подробно разобраться в заявленных данных подключаемого двигателя и данных генератора.

Для начала разберем данные генератора. Для примера на Рис.1 шильдик электростанции ЕСО PE8501-S3.
Первая строка о напряжении, которое можно получить от генератора. Там две розетки. Одна на 230v однофазной сети, вторая на 380v трехфазной сети. Розетка на 230v подключена к одной из обмоток трехфазного генератора.
Вторая строка о частоте, выдаваемой генератором.
Третья строка о номинальной мощности.
Четвертая и пятая строки о максимальных мощностях при разных напряжениях.
Шестая строка показатель коэффициента мощности (отношение активной мощности к полной).

Сейчас подробнее о данных номинальной и максимальных значениях мощности. Производитель указал данные по трехфазному использованию устройства как суммарное значение. Т.е. на каждую фазу приходится указанные значения деленные на три (6000W/3 = 2000W). Иными словами мощность каждой фазы, при номинальных значениях, будет составлять по 2 кВт. Аналогично и с максимальными значениями.

Теперь о данных электродвигателя, как потребителя энергии. На Рис.2 пример шильдика электродвигателя на котором указана мощность в 2,2 kW. В этом месте часто происходит недопонимание данных. Мощность на шильдике двигателя указывается не электрическая, а механическая, т.е. полезная механическая мощность на валу двигателя. Об этом отчетливо говорится в действующем ГОСТ Р 52776-2007 в пункте 5.5.3 (Двигатели).

Ссылка https://docs.cntd.ru/document/1200057658

Здесь следует понимать, что электрическая мощность всегда будет больше механической мощности, т.к. в ней учтены все потери двигателя. Потерь довольно много, это механические потери (трение разных узлов), магнитные потери (потери на гистерезис и вихревые токи при перемагничивании сердечника), электрические потери в статорной обмотке (нагрев от проходящих по ним токам), похожие на статорные потери в роторе. Все эти потери и заложены в единственный параметр — коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, который обозначается символом «η» и определяется по формуле:
η = Р2/Р1
где Р1-активная электрическая мощность, Р2-механическая мощность.
Обычно КПД двигателей до 10 кВт составляет 0,75. Опираясь на данные шильдика и проведя обратный подсчет, несложно вычислить активную электрическую мощность. В нашем случае это будет 2,2кВт : 0,75 = 2,93кВт. Это данные с учетом КПД без нагрузки. При нагрузках показатели быстро меняются достигая пиковой величины (при нагрузке, составляющей примерно 80% от номинальной). Ток при номинальных нагрузках будет, опираясь на данные шильдика, при 380v 4,8А. И самое главное(!) это по каждой обмотке отдельно.

Получается что наш генератор, взятый для примера, не справится с этим двигателем.
Согласно инструкции к этой электростанции любой, самый слабонагруженный двигатель, будет нагружать станцию на пусковых токах раза в 3 больше номинального (таблица, стр.11_https://tools.by/download/instruction/ECO/ECO_PE-8501S3.pdf).

Короче говоря, при номинальной нагрузке на валу в 2,2 кВт по каждой из обмоток статора будет протекать ток 4,8А. По трем обмоткам суммарный ток составит 4,8А х 3 = 14,4А. Если упростить подсчет, то получится почти 5,5 кВт. 14,4А х 380v = 5472 Вт. Стартовый ток двигателя будет как минимум еще раза в три больше. А при сильно нагруженных двигателях такой ток может увеличиться в 9 раз (холодильники, морозильники, компрессора, погружные насосы и им подобные).

Рис. 1

Рис. 2