Beregning af skraverpolede motortab og effektivitet ved fuld belastning i 6 trin
Grundlaget for skygge-polede motorer
Lad os først sige nogle få ord om skygge-polede motorer, og dykk derefter ind i beregningsproceduren. En skyggefuld pollemotor er den enkleste form for en enkeltfasemotor og er meget lav i omkostninger.
Beregning af skraverpolede motortab og effektivitet ved fuld belastning i 6 trin (billedkredit: grayfurnaceman via Youtube)
Det udvikler et roterende felt ved at forsinke opbygningen af magnetisk flux gennem en del af stangstrukturen. Den skraverede del af stangen er isoleret fra resten af stangen ved en kobberleder, der danner en enkelt drejning om den.
Den magnetiske flux i den ubeskadigede del øges med strømmen gennem sin vikling. Magnetisk flux stiger i den skraverede del.
Imidlertid er den forsinket af den nuværende induceret i kobberfeltet.
Figur 1 - Grundlæggende konstruktion af skraverpolet motor
Magnetfeltet fejer over polens overflade fra den ubeskadigede del til den skraverede del og udvikler et drejningsmoment i egernburet.
For at maksimere drejningsmomentet fremstilles rotoren med relativt høj modstand.
Beregningsmetode
En firepolet skyggepolmotor (figur 2) har følgende data knyttet til den:
- Nominel spænding 120 V,
- Fuld belastning leveret effekt på 2,5 mhp (millihorsepower),
- Frekvens 60 Hz,
- 350-mA fuld load curent,
- 12-W fuldbelastningsindgang,
- 1525 r / min fuld lasthastighed,
- 1760 r / min no-load hastighed,
- 6,6 W strømforsyning uden belastning,
- 235 mA no-load current, og
- Statorresistens målt med DC på 30.
Figur 2 - Fire polet, skygge-polet motor med en egern-burrotor
Beregn tab og effektivitet ved fuld belastning.
Trin 1 - Beregn de roterende tab
Fra de ikke-belastede forhold, overvej atDrejningstab af friktion og vindspænding er lig med effektindgangen mindre stator-kobbertabet. Statorbestandigheden målt med DC viste sig at være 30 Ω.
Antag en værdi på 15 procent for dette problem. Drejningstabet Pfw lige:
Pfw = PNL - JegNL2(Rdc) = 6,6 W - (235 x 10-3 EN)2(30 Ω) (1,15) = 6,6 W - 1,905 W = 4,69 W
(Rdc er DC-til-AC modstandskorrektionsfaktor)
Trin # 2 - Beregn stator-kobber tab ved fuld belastning
Ved fuld belastning stator-kobber tab Pscu er:
Pscu = jegFL2(Rdc) (350 × 10-3 A) 2 (30 Ω) (1,15) = 4,23 W
Trin # 3 - Beregn slip
Den synkrone hastighed for en firepolet maskine opnås fra forholdet n = 120 f / p, hvor f frekvens i Hz og p Antallet af poler.
Dermed, n = (120) (60) / 4 = 1800 r / min.
Trin # 4 - Beregn rotor-kobber tab ved fuld belastning
I induktionsmaskiner er rotor-kobber tabetsvarende til den kraft, der overføres over luftgabet multipliceret med glidningen. Kraften overført over luftgabet er lig med indgangseffekten minus stator-kobber-tabet. Således ved fuld belastning:
PRCU = (12 W - 4,23 W) (0,153) = 1,2 W
Trin # 5 - Opsummer fuldtidsbelastningen
| Stator-kobber tab | 4,23 W |
| Rotor-kobber tab | 1,2 W |
| Friktion og vindstyrkning | 4,69 W |
| Samlede tab | 10,12 W |
Trin # 6 - Beregn effektiviteten
Motoren leverer 2,5 mhp. Indgangen er 12 W eller (12 W) (1 hk / 746 W) = 16,1 mhp.
Derfor er effektiviteten:
η = (output) (100 procent) / input = (2,5 mhp) (100 procent) / 16,1 mhp = 15,5 procent
Alternativt er den udviklede mekaniske effekt lig med den overførte effekt over luftgabet multipliceret med:
(1 - s) eller (12 W - 4,23 W) (1 - 0,153) = 6,58 W.
Fra dette skal trækkes friktion og vindstyrkningstab:
6,58 - W 4,69 W = 1,89 W eller (1,89 W) (1 hk / 746 W) = 2,53 mhp.
η = (input - tab) (100 procent) / input = (12 W - 10,12 W) (100 procent) / 12 W
η = 15,7 procent.
Referencer:
- Elektromotorer - Energieffektivitets Reference Guide af CEA Technologies Inc.
- Håndbog af elkraftberegninger af H. Wayne Beaty