توان الکتریکی عبارت از میزان انرژی الکتریکی است که از طریق یک مدار الکتریکی به بار (مصرف کننده) تحویل داده شده و به شکل دیگری از انرژی (مانند جنبشی، نور گرما و… ) تبدیل می‌شود. در الکتروموتورها این توان به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود و شفت را به حرکت درمی‌آورد. به طور کلی توان را بر حسب کمیت‌های الکتریکی ولتاژ و جریان، می‌توان با فرمول استاندارد زیر محاسبه کرد:
یکای توان، ژول بر ثانیه است اما به احترام جیمز وات با وات بیان می‌شود. فرمول فوق یک فرمول کلی برای محاسبه توان است و برای جریان مستقیم کاربرد دارد. اما برای جریان متناوب، با توجه به اختلاف فازی که بین ولتاژ و جریان وجود دارد، با کمی تغییرات قابل استفاده است. از آنجا که توان یکی از کمیت‌های مهم در انتخاب الکتروموتور است، در این مقاله به محاسبه توان برای الکتروموتورهای سه‌فاز می‌پردازیم. برای خرید و دریافت الکتروموتورهای سه‌فاز می‌توانید با کارشناسان فنی کالاصنعتی در ارتباط باشید.
محاسبه توان برای الکتروموتورهای سه فاز
به طور کلی در سیستم سه فاز، محاسبات توان با سیستم تک فاز متفاوت است. در این مقاله قصد داریم با محاسبات جریان، ولتاژ و توان سه فاز آشنا شویم و به طور خاص کاربرد آن را برای موتورهای سه فاز ببینیم. برای موتورهای الکتریکی سه‌فاز، سه نوع توان اکتیو، راکتیو و توان ظاهری تعریف و محاسبه می‌شود. یکای هر کدام هم بنا بر فرمول محاسبه‌ای آن متفاوت است.
برای بدست آوردن توان یک الکتروموتور سه فاز ابتدا باید با کمیت‌های تاثیرگذار و انواع توان‌های موتور الکتریکی آشنا شویم:
- توان اکتیو (P): توان حقیقی است، به عبارتی توانی است که باعث چرخش شفت موتور می‌شود و واحد آن کیلووات (KW) است.
- توان راکتیو (Q): یک توان فرضی است که به دلیل وجود اختلاف فاز ولتاژ و جریان در مدار وجود دارد. مقدار آن به اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان بستگی دارد و نقشی در چرخش شفت ندارد و واحد آن KVAR است. خوب است بدانید همیشه کاهش توان راکتیو، یک مزیت برای بهبود بازده سیستم است. اما در بسیاری از کاربردهای صنعتی، توان راکتیو در مدار مفید است و با گردش موثر توان در خطوط انتقال، هر جا که نیاز بار باشد، نقش مهمی در تنظیم ولتاژ را ایفا می‌کند.
- توان ظاهری (S): ترکیب دو توان اکتیو و راکتیو است و به عنوان توان ظاهری یا توان کل در نظر گرفته می‌شود و واحد آن KVA است.
یک مثال ساده برای درک بهتر مفهوم توان‌ها، مثال لیوان دلستر است، که توان اکتیو میزان دلستر داخل لیوان، توان راکتیو کف دلستر و فضای کل لیوان توان ظاهری است که مجموع توان اکتیو و راکتیو است.
انواع کمیت‌های تاثیرگذار در توان
کمیت‌های مهم در محاسبه‌ی توان عبارتند از:
- VL برای ولتاژ خط
- IL برای جریان خط
- VPh ولتاژ فاز
- IPh جریان فاز
COSφ ضریب قدرت (زاویه φ، زاویه بین ولتاژ و جریان هر سیم‌پیچ است.)
معادلات توان سه فاز بر حسب کمیت‌های فاز
تمامی معادلات زیر برای هر دو سربندی ستاره و مثلث، صادق است. بنابراین توان‌های اکتیو، راکتیو و ظاهری اعمال شده به یک موتور سه‌فاز با سربندی ستاره یا مثلث به صورت زیر محاسبه می‌شود:
معادلات توان سه فاز بر حسب کمیت‌های خط
برای بار با اتصال ستاره، ولتاژ و جریان خط برابر است با:
و برای بار با اتصال مثلث، ولتاژ و جریان خط برابر است با:
و با توجه به معادله توان اکتیو سه‌فاز کافی است با جایگذاری معادلات جریان و ولتاژ خط به جای جریان و ولتاژ فاز، فرمول توان اکتیو خط را به دست آوریم.
برای توان راکتیو و توان ظاهری هم با جایگذاری معادلات خط به جای فاز به فرمول‌های زیر دست می‌یابیم.
روابط بین توان ها
برای درک بهتر معادلات بالا خوب است به مثال زیر توجه کنید.
مثال: جریان خط (IL) یک الکتروموتور 3 فاز که با آمپرمتر اندازه گیری شده برابر 104 آمپر است همچنین ضریب توان آن 0.8 است، توان این موتور چقدر است؟
جواب: از آنجا که ولتاژ خط سه‌فاز برابر است با 380 ولت و با توجه به دادهای مساله، با جایگذاری اطلاعات فوق در معادله توان اکتیو داریم:
که معادل 55 کیلووات است.
محاسبه جریان الکتروموتور سه فاز
برای به دست آوردن جریان الکتروموتورهای سه فاز کافی است از فرمول توان اکتیو خط استفاده کنید و با طرفین وسطین فرمول، معادله جریان خط الکتروموتور را به دست آورید.
به طور مثال جریان موتور سه فاز با توان 45 کیلووات و ضریب توان 0.7 و ولتاژ خط 380 ولت به صورت زیر محاسبه می شود:
رنج توانی الکتروموتور
همان طور که می‌دانید واحدهای اندازه‌گیری توان الکتروموتور کیلووات (KW) و اسب بخار (hp) است. هر اسب بخار معادل 0.745 کیلووات است و هر کیلووات معادل 1.34 اسب بخار.
خوب است بدانید اسب بخار واحد رایج در آمریکای شمالی است از آنجا که ساخت الکتروموتورها در آمریکای شمالی آغاز شد، به همین دلیل توان الکتروموتور با اسب بخار بیان می‌شد اما بعد از تشکیل کمیسیون الکتروتکنیک بین‌المللی (IEC) واحد کیلووات برای بیان توان موتورهای الکتریکی تعیین گردید.
کمترین توان موجود برای الکتروموتور 0.09 کیلو وات معادل 0.12 اسب بخار است. برخی از توان‌های پرمصرف در صنعت به شرح زیر است:
| کیلووات (KW) |
اسب بخار (hp) |
| 0.37 |
0.5 |
| 0.55 |
0.75 |
| 0.75 |
1 |
| 2.2 |
3 |
| 5.5 |
7.5 |
| 7.5 |
10 |
| 75 |
100 |
| 132 |
178 |
نکته پایانی
خوب است بدانید توانی که از این فرمول به دست می‌آید توان ورودی است.
اما توانی که روی پلاک الکتروموتورها نوشته می‌شود، توان خروجی است. در واقع توان ورودی کمی از توان خروجی بیشتر است. دلیل این اختلاف هم، تلفات سیم‌پیچی و تلفات فاصله هوایی در استاتور است.
در این مقاله تلاش بر این بود که شما با مفهوم توان در سیستم سه فاز و نیز الکتروموتورها آشنا شوید و با استفاده از اطلاعات فوق و فرمول‌ها بتوانید جریان خط یا توان الکتروموتور سه فاز خود را محاسبه کنید. برای اطلاعات بیشتر در مورد الکتروموتورها می‌توانید به بخش مقالات الکتروموتور مراجعه کنید. همچنین برای خرید انواع الکتروموتور با کارشناسان ما در کالاصنعتی در ارتباط باشید.
یک موسسه استاندارد غیردولتی هست که وظیفه آن تعیین استانداردهای کلیه فناوری‌های مرتبط با الکترونیک و الکتریسیته و بانام الکتروتکنولوژی تعیین و منتشر می‌کند استانداردهای آی ئی سی در زمینه‌های توزیع و انتقال نیرو در مصارف اداری و خانگی، فناوری نانو، باطری‌ها ، انرژی خورشیدی ، نیمه‌رساناها و .. امروز آی ئی سی به‌عنوان پیشرو برای رشته خود مطرح هست و استانداردهای این کمیسیون به‌عنوان مرجع برای کشورهای عضو این کمیسیون پذیرفته می‌شود
توان الکتروموتور به ترتیب از ابتدا:90/120 /150/180/250/370/550/750وات /1.1 /1.5/2.2/3/4/5.5/7.5 کیلووات و..315کیلووات
منظور از ولتاژ خط، ولتاژ بین دو فاز از شبکه سه فاز است؛ اما ولتاژ فاز، ولتاژی است که به دو سر مصرف کننده می‌رسد.
منظور از توان الکتروموتورهای سه فاز، توان اکتیو است. این توان به ولتاژ و جریان ورودی به مدار و نیز ضریب توان بستگی دارد.
توان اکتیو خروجی - به علت تلفات مسی و آهنی در موتورها، این مقدار کمی از توان ورودی کمتر است.