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.

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?

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.

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.

2 phisik

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.

2 Lord

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.

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?

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?

В ваших расчетах есть ошибка, пересчитайте внимательно

Старые, еще советской школы, наладчики вентиляции меня учили так: На графике характеристик вентилятора есть линии характеристик самого вентилятора (для частоты вращения, например 920, 1450 и 2850 об/мин). На нем же нанесены линии характеристик электродвигателей (более крутопадающие), например для 0,37; 0,55; 0,75; 1,1 кВт. Так вот, выбирать электродвигатель надо такой мощности, чтобы линия его характеристики была выше и, желательно, не пересекала линию характеристики вентилятора. Объясняли это так: Если линия характеристики электродвигателя пересекла линию характеристики вентилятора, то при плохо отрегулированной сети, при расходах воздуха, лежащих правее точки пересечения линий характеристик вентилятора и двигателя, электродвигатель будет греться и, в перспективе, может сгореть. Всю жизнь пользовался этим советом - ни один двигатель не пострадал Аркадий

Я учился по Соломахова и Чебышева "Центробежные вентиляторы".
Мощность потребляемая вентилятором прямо (а не обратно) пропорциональна кубу оборотов. При увеличении оборотов потребляемая мощность увеличится. Т.е. (1600/1480)3, а не (1480/1600).
Для запуска асинхонников есть Устройства Плавного Пуска (УПП) со всеми функциями защиты. Частотник нужен для автоматической регулировки оборотов в процессе работы.



А по моему наладчики советской школы не такие уж и старые .
Даже при правильно выбранном двигателе, если сеть оказалась с меньшим сопротивлением, чем в расчёте, то двигатель вентилятора с лопатками загнутыми вперёд сгорит. Поэтому при первом пуске надо заглушить сеть и, постепенно приоткрывая довести ток двигателя до 75%-100% номинального (в зависимости от того, при каких условиях ведётся наладка).
У советских наладчиков не было ПЧ (преобразователя частоты) . Двигатель с ПЧ способен выдать большую мощность. Из школы N~M*n. Если момент на валу двигателя постоянен (есть такая функция в ПЧ), то при росте оборотов мощность увеличится. Т.е. имея номинальный ток двигателя на бОльших оборотах имеем бОльшую мощность. При этом двигатель работает в более комфортных условиях: ток (а значит выделение тепла в обмотках), номинальный, а условия охлаждения - лучше.

Если на частоте вращения n=1386 об./мин. вентилятор потребляет мощность N=146,1 кВт ,
и номинальная частота вращения электродвигателя n1=1480 об./мин., то, по-моему, надо делать следующее.
1. Мощность на валу N пропорциональна моменту на валу M: N=2(пи)M*n/60.
Важно, чтобы доступный момент на валу соответствовал двигателю, иначе он перегреется.
Если в настройках частотника вами установлен какой-то закон зависимости выдаваемого напряжения от частоты, то,
соответственно, поскольку момент двигателя пропорционален этому напряжению, значит определена зависимость момента на валу от частоты.
2. Потребляемая вентилятором мощность пропорциональна кубу частоты вращения колеса. Поэтому.
Если требуется менять частоту вращения до номинальной (от 1386 до 1480) то надо принимать этот закон
зависимости мощности N = n^3 (соответственно,моментана валу и напряжения частотника =n^2) от частоты вращения. Отсюда определяется мощность, потребляемая на номинальной частоте 1480 об./мин. : 1,22*146,1кВт=179 кВт.
Если же нет потребности увеличивать частоту вращения выше n=1386 , то, наверное, можно принять для момента на валу и напряжения частотника =n (может быть есть и варианты с постоянным по частоте моментом, я не знаю), тогда
мощность на валу будет пропорциональна =n^2: 1480/1386*146,1=156 кВт.
Двигатель подбирается ближайший сверху 179 кВт (в первом случае) или к 156 кВт (во втором).
Если бы рабочае частота была выше 1480 об./мин. (номинальной частоты двигателя), то там всё иначе, поскольку
в этой области мощность на валу двигателя не возрастает, а момент на валу снижается.

Если я не прав, кто знает правильное решение, напишите, пожалуйста.

С уважением, В.Г.


В предыдущем тексте, почему-то вместо буквы М (момент на валу), появилась эта голова со стенкой.
Прошу прощения.

Замечание к п. 11.
"линии характеристик электродвигателя" -не совсем так.
Характеристики электродвигателя не рисуются в шкалах производительность-давление.
Ниспадающие тонкие кривые - это характеристики вентилятора при различной частоте вращения, но при ПОСТОЯННОЙ потребляемой мощности.
Слева до пересечения с характеристикой вентилятора-обороты больше номинала, справа- меньше.
А в остальном верно.
С уважением, Юрий

Как меняется мощность потребляемая вентилятором в зависимости от оборотов - выяснили. Теперь о двигателе с ПЧ.
Двигатель на 160 кВт/1480 об/мин - не сможет обеспечить те же 160 кВт (или 156) на оборотах 1380, т.к. количество тепла, выделяемое в обмотках увеличится (рабочий ток даже для сохранения момента надо увеличивать, а при снижении оборотов момент надо увеличивать, если хотите сохранить мощность), а условия охлаждения ухудшились - ведь двигатель охлаждается собственным вентилятором. Выход - заказ двигателя с датчиком температуры обмоток и принудительный его обдув автономным вентилятором. Либо установка двигателя бо'льшей мощности.
Вообще двигатель с ПЧ снижает момент на валу при снижении оборотов (из-за ухудшения охлаждения) и держит его постоянным при повышении оборотов. Ясно, что менее оборотистые двигатели менее чувствительны к снижению оборотов.
Возможность повышения оборотов двигателя ограничена точностью балансировки ротора: двигатели с большими оборотами балансируются с большей точностью. Т.е. надо узнать, можно ли двигатель на 1480 об/мин разогнать до 1600.
Но это всё так, рассуждения для понимания работы вентилятора с ПЧ в принцмпе. Лучший вариант - при заказе двигателя (или вентилятора с двигателем), предупредить поставщика, что он будет эксплуатироваться с ПЧ. Указать диапазон оборотов. Для двигателистов - нагрузки.
С изготовителями вентиляторов надо быть внимательным, зачастую они не вполне представляют себе работу двигателя с ПЧ на вентиляторной нагрузке. Например, мне предложили спец вентилятор с двигателем 11 кВт, а в итоге обошлись обычным с 7,5 кВт (и это ещё с хорошим запасом). Двигателисты понимают вопрос лучше.