Мощность на валу электродвигателя вентилятора

Мощность на валу электродвигателя вентилятора

Здравствуйте.
Прошу провести ликбез.

У меня есть такой-то расход, разница полного давления.

Программа производителя выдала мне, что данный расход будет обеспечен при вентиляторе типоразмера N, если рабочее колесо будет вращаться со скоростью n=1386 об/мин. При этом, потребляемая мощность будет равна N=146,1 кВт.

Задача — подобрать двигатель. Предусмотрен частотный преобразователь.
Я подбираю вот такой 4-х полюсник:
Std. electric motor IE2 160kW 1500obr B3 T FC

На что мне отвечают, что слишком маленький запас мощности, советуем брать другой.

Я правильно понимаю, что уважаемый мотор будет крутить 1500об/мин постоянно. А я типа должен провести такую калькуляцию
1500/1386 * 146,1 = 158,1 кВт — тоесть получить мощность, которая будет потребляться.

Ещё вопрос. Как связаны об/мин рабочего колеса и об/мин мотора? Если говорить не о ремнях, а о direct driven.
Они равны?

И последний вопрос. Частотный преобразователь не поможет здесь? Тоесть снижая частоту нашей сети 50Гц до, примерно, 45Гц получить требуемые обороты и соответственно меньшую потребляемую мощность.

19.6.2014, 13:15

Ок. В первом я, кажется, разобрался.

Второй вопрос был тупой. Прямой привод — рабочее колесо на валу электродвигателя, следовательно обороты в минуту совпадают.

Кто-нибудь знает ответ на третий вопрос?

А именно. Если выбран мотор, потребляющий 158,1кВт, чтобы крутить 1500 оборотов в минуту.

При использовании частотного преобразователя, я преобразую частоту сети 50Гц в меньшую, снижаю тем самым обороты до расчетных 1386, а следовательно и потребляемую мощность до 146кВт?

19.6.2014, 17:03

Для начала выложите схему и описание своей вент. системы. иначе дальше будет разговор обо всем и ни о чем.

1500 -это синхронная частота вращения электродвигателя.

Реально на валу асинхронного двигателя такой мощности при 50Гц сети 1480-1450 об/мин.

Далее, N=146,1 кВт — это какая мощность? В выбранной рабочей точке? А вы уверены, что характеристика сети будет соответствовать расчету с точностью менее 3%. А вы уверены, что диаметр колеса вентилятора не окажется больше расчетного на 1%? А вы уверены, что вентилятор не будет работать с большей подачей (в помещении открыли все форточки: ) и соответственно большей потребляемой мощностью? А для какой температуры воздуха выполнен расчет и не будет ли она на практике ниже?

В общем, не пытайтесь экономить там, где требуется запас-выйдет себе дороже. Разве только твердо знаете, что вентилятор никогда не будет включаться.

19.6.2014, 22:00

имея расход и перепад, вы получаете чистую мощность вентилятора. у него есть некое кпд. делите на него полученное число.
берете привод. допустим — ременной. у него есть кпд. делите на него последнее полученное значение.
теперь берете двигатель. предыдущее дает вам потребную мощность на валу. двигатель имеет свой кпд. делите. получаете.

все это приблизительно и для того чтоб показать логику выбора.

20.6.2014, 10:46

Спасибо за ответ!
Есть добрый совет Вам вести диалог с коллегами чуть менее агрессивно, даже если в чем то они пока разбираются хуже вас.

По сабжу. Данные по сети не выкладывал специально, так как это вызовет лишние дискуссии и отвлечет от основного вопроса.

N=146,1 кВт — это, как Вы верно догадались, мощность в рабочей точке.

Двигатель без запаса я оставлять не хочу. Просто спрашивал, правильно ли я рассуждаю.

Спасибо за инфу про синхронную/асинхронную частоту.
Обращал внимание, что производители моторов зачастую пишут 1480 вместо 1500. Теперь знаю почему.

20.6.2014, 11:08

Спасибо! Надо учитывать кпд вентилятора и двигателя.

А не подскажете, вот применительно к задаче, правильно ли я рассуждаю?

У меня по программке в рабочей точке колесо должно крутиться 1386 об/мин и потреблять 146,1 (КПД включен в расчет программки), но так как вал двигателя крутится 1480об/мин, я должен посчитать мощность потребляемую рабочим колесом крутящимся так же 1480об/мин (как и вал двигателя).

1480/1386 * 146,7 = 156кВт — требуемая мощность на валу.

Затем мы учитываем КПД мотора (допустим 0,92) и получаем 170 кВт, так что мотор на 160кВт нам не подходит.

20.6.2014, 16:46

РЕБЯТА! И главный вопрос! Использование преобразователя частоты по идее же подводит ток с определенной частотой и мой двигатель по идее должен потреблять меньше киловат. примерно как в рабочей точке, тоесть 146кВт. Тогда получается, что двигатель 160кВт должен работать.

Или я не так рассуждаю?

24.6.2014, 7:23

Мощность потребляемая вентилятором в рабочей точке 146 кВт. Двигатель имеет (по вашим данным) 1480 об/мин. Мощность потребляемая вентилятором при этих оборотах (1480/1386)3 (в кубе), т.е. ~ 1.22*146 кВт=178 кВт.
Если двигатель 160 кВт/1500 об/мин, это значит он выдаёт 160 кВт на валу и если прямой привод на вентилятор, то никаких кпд учитывать не надо.
Если двигатель 160 кВт/1500 об/мин, то это не значит, что он может выдать 1386/1480*160 = 150 кВт при 1386 об/мин, как можно было бы подумать, учитывая что мощность прямо пропорциональна моменту и оборотам. Сильно не углубляясь, можно сказать, что для указанной пропорции надо иметь номинальный ток двигателя при сниженных оборотах (частотник может это позволить). Но работать на номинальном токе при сниженных оборотах двигатель не может, т.к. ухудшается его охлаждение.
Частотник это учитывает и не даёт долго работать двигателю на сниженных оборотах.Можно заказать двигатель с датчиком температуры обмоток и настроить частотник на контроль температуры (кажется какие-то фирмы заводят такую функцию). Можно подстраховаться, организовав независимый обдув двигателя отдельным вентилятором.
При применении ремённого привода, как уже указывалось, надо учитывать его кпд и, соответственно, добавлять к потребляемой мощности вентилятора. Надо помнить, что 146 кВт расчитано для нормальных условий, а если воздух на входе будет не +20, а -30, то потребляемая мощность вентилятора соответственно увеличится на 20%. При этом увеличится и количество подаваемого воздуха. И если с ремённым приводом тут ничего не поделать, то частотником можно дополнительно снизить обороты вентилятора.
Надо ещё знать тип вентилятора. Если это вентилятор с назад загнутыми лопатками, то с ремённым приводом нужен будет двигатель 200 кВт, однозначно. Если вентилятор с вперёд загнутыми лопатками, то можно применить шибирование, несколько снизив расход, но оставив двигатель 160 кВт. Двигатели такой мощности надо запускать при помощи устройства плавного пуска (УПП), которое защитит двигатель от перегрузки. Кроме того, асинхронные двигатели позволяют работать с рабочим током на 15% выше номинального. Можно использовать двигатель с датчиком температуры обмоток и настроить УПП на контроль температуры. Можно подстраховаться, организовав независимый обдув двигателя отдельным вентилятором.

25.6.2014, 12:26
Цитата(qwerqus @ 24.6.2014, 8:23)

Мощность потребляемая вентилятором в рабочей точке 146 кВт. Двигатель имеет (по вашим данным) 1480 об/мин. Мощность потребляемая вентилятором при этих оборотах (1480/1386)3 (в кубе), т.е. ~ 1.22*146 кВт=178 кВт.
Если двигатель 160 кВт/1500 об/мин, это значит он выдаёт 160 кВт на валу и если прямой привод на вентилятор, то никаких кпд учитывать не надо.
Если двигатель 160 кВт/1500 об/мин, то это не значит, что он может выдать 1386/1480*160 = 150 кВт при 1386 об/мин, как можно было бы подумать, учитывая что мощность прямо пропорциональна моменту и оборотам. Сильно не углубляясь, можно сказать, что для указанной пропорции надо иметь номинальный ток двигателя при сниженных оборотах (частотник может это позволить). Но работать на номинальном токе при сниженных оборотах двигатель не может, т.к. ухудшается его охлаждение.
Частотник это учитывает и не даёт долго работать двигателю на сниженных оборотах.Можно заказать двигатель с датчиком температуры обмоток и настроить частотник на контроль температуры (кажется какие-то фирмы заводят такую функцию). Можно подстраховаться, организовав независимый обдув двигателя отдельным вентилятором.
При применении ремённого привода, как уже указывалось, надо учитывать его кпд и, соответственно, добавлять к потребляемой мощности вентилятора. Надо помнить, что 146 кВт расчитано для нормальных условий, а если воздух на входе будет не +20, а -30, то потребляемая мощность вентилятора соответственно увеличится на 20%. При этом увеличится и количество подаваемого воздуха. И если с ремённым приводом тут ничего не поделать, то частотником можно дополнительно снизить обороты вентилятора.
Надо ещё знать тип вентилятора. Если это вентилятор с назад загнутыми лопатками, то с ремённым приводом нужен будет двигатель 200 кВт, однозначно. Если вентилятор с вперёд загнутыми лопатками, то можно применить шибирование, несколько снизив расход, но оставив двигатель 160 кВт. Двигатели такой мощности надо запускать при помощи устройства плавного пуска (УПП), которое защитит двигатель от перегрузки. Кроме того, асинхронные двигатели позволяют работать с рабочим током на 15% выше номинального. Можно использовать двигатель с датчиком температуры обмоток и настроить УПП на контроль температуры. Можно подстраховаться, организовав независимый обдув двигателя отдельным вентилятором.

Большое спасибо! Помогли!
Привод там точно будет прямой, а не ременный. А с помощью частотника будет производиться запуск — это поможет мотору не сгореть.
Вы случайно не помните где можно вот про это «(1480/1386)3 (в кубе)» почитать? Про куб. Был бы очень благодарен, если вдруг.

И правильно ли я понимаю, что, например будь у меня в рабочей точке обороты большие чем наминальные. 1600к примеру. Я должен буду считать так (1480/1600)3 (в кубе) и получить мощность меньшую, чем при номинале? Тоесть порядка 127кВт?

Мощность на валу насосов, вентиляторов и компрессоров

На основании заданной для вентилятора или насоса подачи и суммарного напора, а для компрессора — подачи и удельной работы сжатия — определяется мощность на валу, в соответствии с которой может быть осуществлен выбор мощности приводного двигателя.

Для центробежного вентилятора, например, формула определения мощности на валу выводится из выражения энергии, сообщаемой движущемуся газу в единицу времени.

Пусть F — сечение газопровода, м2; m — масса газа за секунду, кг/с; v — скорость движения газа, м/с; ρ — плотность газа, м3; ηв, ηп — кпд вентилятора и передачи.

Тогда выражение для энергии движущегося газа примет вид:

откуда мощность на валу приводного двигателя, кВт,

В формуле можно выделить группы величин, соответствующих подаче, м3/с, и напору вентилятора, Па:

Из приведенных выражений видно, что

здесь с, с1 с2 — постоянные величины.

Отметим, что вследствие наличия статического напора и конструктивных особенностей центробежных вентиляторов показатель степени в правой части может отличаться от 3.

Аналогично тому, как это было сделано для вентилятора, можно определить мощность на валу центробежного насоса, кВт, которая равна:

где Q — подача насоса, м3/с;

Нг— геодезический напор, равный разности высот нагнетания и всасывания, м; Нс — суммарный напор, м; P2 — давление в резервуаре, куда перекачивается жидкость, Па; P1 — давление в резервуаре, откуда перекачивается жидкость, Па; ΔН — потеря напора в магистрали, м; зависит от сечения труб, качества их обработки, кривизны участков трубопровода и т. д.; значения ΔН приводятся в справочной литературе; ρ1 — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3; g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения; ηн, ηп — к. п. д. насоса и передачи.

С некоторым приближением для центробежных насосов можно принять, что между мощностью на валу и скоростью существует зависимость Р = сω 3 и М = сω 2 . Практически показатели степени у скорости меняются в пределах 2,5— 6 для различных конструкций и условий работы насосов, что необходимо учитывать при выборе электропривода.

Указанные отклонения определяются для насосов наличием напора магистрали. Отметим попутно, что очень важным обстоятельством при выборе электропривода насосов, работающих на магистрали с высоким напором, является то, что они весьма чувствительны к снижению скорости двигателя.

Основной характеристикой насосов, вентиляторов и компрессоров является зависимость развиваемого напора Н от подачи этих механизмов Q. Указанные зависимости представляются обычно в виде графиков НQ для различных скоростей механизма.

На рис. 1 в качестве примера приведены характеристики (1, 2, 3, 4) центробежного насоса при различных угловых скоростях его рабочего колеса. В тех же координатных осях нанесена характеристика магистрали 6, на которую работает насос. Характеристикой магистрали называется зависимость между подачей Q и напором, необходимым для подъема жидкости на высоту, преодоления избыточного давления на выходе из нагнетательного трубопровода и гидравлических сопротивлений. Точки пересечения характеристик 1,2,3 с характеристикой 6 определяют значения напора и производительности при работе насоса на определенную магистраль при различных скоростях.

Рис. 1. Зависимость напора Н насоса от его подачи Q.

Пример 1. Построить характеристики Н, Q центробежного насоса для различных скоростей 0,8ωн; 0,6ωн; 0,4ωн, если характеристика 1 при ω = ωн задана (рис. 1).

1. Для одного и того же насоса

2. Построим характеристику насоса для ω = 0,8ωн.

Таким образом, можно построить вспомогательные параболы 5, 5′, 5″. которые на оси ординат при Q = 0 вырождаются в прямую, и характеристики QH для различных скоростей насоса.

Мощность двигателя поршневого компрессора может быть определена на основании индикаторной диаграммы сжатия воздуха или газа. Такая теоретическая диаграмма приведена на рис. 2. Некоторое количество газа сжимается в соответствии с диаграммой от начального объема V1 и давления P1 до конечного объема V2 и давления P2.

На сжатие газа затрачивается работа, которая будет различна в зависимости от характера процесса сжатия. Этот процесс может осуществляться по адиабатическому закону без отдачи тепла, когда индикаторная диаграмма ограничена кривой 1 на рис. 2; по изотермическому закону при постоянной температуре, соответственно кривая 2 на рис. 2, либо по политропе кривая 3, которая показана сплошной линией между адиабатой и изотермой.

Рис. 2. Индикаторная диаграмма сжатия газа.

Работа при сжатии газа для политропического процесса, Дж/кг, выражается формулой

где n — показатель политропы, определяемый уравнением pV n = const; P1 — начальное давление газа, Па; P2 — конечное давление сжатого газа, Па; V1 — начальный удельный объем газа, или объем 1 кг газа при всасывании, м3.

Мощность двигателя компрессора, кВт, определяется выражением

здесь Q — подача компрессора, м3/с; ηк — индикаторный к. п. д. компрессора, учитывающий потери мощности в нем при реальном рабочем процессе; ηп — к. п. д. механической передачи между компрессором и двигателем. Так как теоретическая индикаторная диаграмма существенно отличается от действительной, а получение последней не всегда возможно, то при определении мощности на валу компрессора, кВт, часто пользуются приближенной формулой, где исходными данными являются работа изотермического и адиабитического сжатия, а также к. п. д. компрессора, значения которых приводятся в справочной литературе.

Эта формула имеет вид:

где Q — подача компрессора, м3/с; Аи — изотермическая работа сжатия 1 м3 атмосферного воздуха до давления Р2, Дж/м3; Аа — адиабатическая работа сжатия 1 м3 атмосферного воздуха до давления Р2, Дж/м3.

Зависимость между мощностью, на валу производственного механизма поршневого типа и скоростью совершенно отлична от соответствующей зависимости для механизмов с вентиляторным характером момента на валу. Если механизм поршневого типа, например насос, работает на магистраль, где поддерживается постоянный напор Н, то очевидно, что поршню при каждом ходе приходится преодолевать постоянное среднее усилие независимо от скорости вращения.

Среднее значение мощности

но так как Н = const, то

Следовательно, среднее значение момента на валу насоса поршневого типа при постоянном противодавлении не зависит от скорости:

Мощность на валу центробежного компрессора, так же как у вентилятора и насоса, с учетом сделанных ранее оговорок пропорциональна третьей степени угловой скорости.

На основании полученных формул определяется мощность на валу соответствующего механизма. Для выбора двигателя в указанные формулы следует подставить номинальные значения подачи и напора. По полученной мощности может быть выбран двигатель продолжительного режима работы.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Какие расчеты нужно осуществить при выборе вентилятора?

Вентиляционная система для помещения играет очень важную роль, для приобретения такого оборудования нужно совершить расчет ключевых параметров. Какие данные нужно использовать и как это сделать, Вы сможете узнать после прочтения данной статьи.

Общие сведения о вентиляционной системе

Вентиляторы применяют для устранения отработанного воздуха и замены его, свежем наружным воздухом. Вентиляторы маркируют номером, который означает размер. Он же в свою очередь определяет диаметр рабочего колеса устройства. Опираясь на принцип работы вентиляторы могут быть:

• центробежные(радиальные);
• осевые.

Осевой вентилятор имеет большую производительность и низкое давление. Целесообразным будет использование такого вентилятора в обще обменной вентиляции, при этом перемещая большие объемы воздуха используя невысокое давление.
Центробежные вентиляторы могут быть трех видов в зависимости от создаваемого давления:

• высокое давление от 3000 Па до 15000 Па;
• полное давление до 1000 Па;
• среднее давление до 3000 Па.

Аэродинамические параметры вентиляторов

Применение графика аэродинамических характеристик является обязательным и индивидуальным условием при выборе системы вентиляции. Рабочая точка на таком графике, будет означать КПД и частоту вращения рабочего колеса механизма. Определить ее можно с помощью давления и расхода воздуха. Предпочтение отдается вентилятору имеющему наибольший показатель КПД при заданном значении давлении и расходе воздуха, во время сравнение положения рабочей точки.

Как рассчитать нужную мощность для привода вентилятора?

Нужная мощность для привода вентилятора напрямую связана с давлением Нв(Па), которое им создается, объемом перемещаемого воздуха Qв, а также КПД. Формула для расчета будет следующей:
Nв=Hв·Qв/1000·кпд (кВт); Нв=2200 Па; Qв=6000/3600=1,67 м³/сек.

Как рассчитать мощность электродвигателя для привода вентилятора?

Вид передачи мощности электродвигателя с вала двигателя на вал вентилятора параметр от которого и зависит мощность электродвигателя. Принято учитывать его в расчете соответствующим коэффициентом (kпер). Отсутствие потерь мощности при посадке рабочего колеса вентилятора на вал электродвигателя означают, что КПД данной передачи будет 1. Если для соединения валов вентилятора и электродвигателя применять муфту, то КПД в таком случае будет 0,98. Чтобы получить нужную частоту вращения рабочего колеса вентилятора используем клиноременную передачу и тогда КПД будет равнять 0,95. Потери в подшипниках принимаются во внимание коэффициентом 0,98. По формуле применяемой для расчета мощности электродвигателя:
Nэл=Nв / kпер·kп.
Полученную мощность учитывают с коэффициентом запаса. Если мощность меньше 5 кВТ,то он будет равен 1,15. При мощности более 5 кВТ кз равен 1,1.
Итак, рассчитав нужные параметры, можно установить какой же вентилятор Вам потребуется. В процессе выбора, Вы можете задать любые интересующие Вас вопросы нашим менеджерам. Для ознакомления с ассортиментом и ценами воспользуйтесь нашим сайтом.

Расчет мощности электродвигателя вентилятора

,

где Q — производительность вентилятора, м³/с;
Н — давление, Па;
η₁ — кпд вентилятора определяют по каталогу.
Однако при отсутствии данных в среднем можно принимать для осевых вентиляторов η₁ = О.5 ÷ 0.85 и для центробежных η₁ = 0.4 ÷ 0.7;
η₂ — кпд передачи: η₂ = 0.92 ÷ 0.94 — для клиноременной; η₂ = 0.87 ÷ 0.9 — для плоскоременной.

Подробнее, о номинальных данных электрических машин, здесь.

Источник: В.И. Дьяков. Типовые расчеты по электрооборудованию.

Помощь студентам

Формулы, правила, законы, теоремы, уравнения, решение примеров