Подавляющее большинство дерево- и металлообрабатывающих станков, насосов, конвейерных лент, тельферов, кран-балок, а такжедругое подъемное и производственное оборудование приводится в движение электродвигателями переменного тока.
Для безаварийной работы каждого из механизмов необходима правильно подобранная мощность привода и оптимальная скорость вращения вала двигателя.
Синхронная и асинхронная частота вращения электродвигателя
Трехфазное напряжение, подаваемое на обмотки статора, генерирует в нем подвижное магнитное поле, вращающееся с постоянной скоростью. Эта величина получила название «синхронная частота вращения», так как зависит от частоты тока питающего напряжения, а также количества пар полюсов. Она рассчитывается по формуле:
Nс=f*60/p, где: Nс-количество оборотов магнитного поля статора в минуту (об/мин) f- частота тока в питающей сети (Гц) 60-количество секунд в минуте p- число пар полюсовэлектродвигателя
В питающих сетях с частотой тока 50 Гц максимальная синхронная скорость вращения магнитного поля статора асинхронных двигателей не может превышать значения 3000 об/мин. Такие характеристики присущи электродвигателям с одной парой полюсов, то есть таким, у которых каждая из трех обмоток имеет только по одной паре полюсов: «N» — северному и «S» — южному. Например, АИМУР 90 L2 IM1081; АИР 112 М2 IM2001; 5АИ 71 В2 IM3001 и другие.
Это обусловлено тем, что один полный оборот магнитного потока статора в каждой из обмоток совершается в течение одного периода изменения направления движения тока, то есть за 1/50 с. А значит, в минуту мы получаем те самые 3000 об/мин. С увеличением полюсов синхронная скорость уменьшается.Так, синхронная частота двигателей 5АИ 80 А4 IM1081 и 1MA6183-4BC равна 1500 об/мин, а двигателей 5АИ 355 L10 или АИР 250 S10 IM2001- всего 600 об/мин.
Фактическая (асинхронная) частота вращения вала двигателя всегда меньше ее синхронного значения. Это объясняется не только потерями на сопротивление воздуха и трением в подшипниках, но самим принципом работы асинхронных электрических машин.
Разница между этими величинами называется скольжением, выражается в процентах и рассчитывается по формуле:
s=((Nс-Nф)/Nc)*100), где s — скольжение Nс – синхронная скорость вращения магнитного потока статора Nф – фактическая (асинхронная) частота
Что такое шпиндель
Винчестер представляет собой набор из одной или нескольких герметизированных пластин в форме дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала и считывающих головок в одном корпусе. Пластины приводятся в движение при помощи шпинделя (вращающегося вала). Пластины жесткого диска закреплены на шпинделе на строго определенном расстоянии. При вращении пластин расстояние должно быть таким, чтобы считывающие головки могли читать и записывать на диск, но при этом не касались поверхности пластин.
Двигатель шпинделя должен обеспечивать стабильное вращение магнитных пластин на протяжении тысяч часов, чтобы диск нормально функционировал. Неудивительно, что иногда проблемы с диском связаны с заклиниванием шпинделя, и вовсе не являются ошибками в файловой системе.
Двигатель отвечает за вращение пластин, и это позволяет работать жесткому диску. Благодаря отсутствию контакта, жесткий диск можно перезаписать в среднем 100 тысяч раз. Также на продолжительность работы диска влияет герметический корпус (гермозона), благодаря которому внутри корпуса HDD создается пространство, очищенное от пыли и влаги.
Вот как выглядят шпиндели, у каждого производителя они немного внешне могут отличаться. Это вот шпиндели от винтов Samsung.
или вот еще подборочка.
spindle speed или по русски скорость вращения шпинделя, определяет насколько быстро вращаются пластины в нормальном режиме работы жесткого диска. Она измеряется в RpM, то есть оборотах в минуту. От RpM скорости, будет зависеть на сколько быстро будет работать ваш компьютер, а именно как быстро компьютер может получить данные от жесткого диска.
Сколько раз я видел тормозные ноутбуки, в которых было по 4 ГБ оперативной памяти, там стоял процессор Intel core i3 или даже i5, но стоял блин hdd со скоростью вращения 5400 оборотов в минуту, и это был полный трешь, такие винты нужно сразу вытаскивать и ставить ssd иначе работать было не возможно
Время, которое требуется для блока магнитных головок, чтобы перейти к запрошенной дорожке/цилиндру называется время поиска (seek latency или задержкой). После того как считывающие головки переместятся в нужную дорожку/цилиндр, мы должны дождаться поворота пластин, чтобы нужный сектор оказался под головкой — это задержки на вращение (rotational latency time). И это является прямой функцией скорости шпинделя. То есть, чем быстрее скорость шпинделя, тем меньше задержки на вращение.
Для чего нужно знать частоту вращения вала электродвигателя
В процессе подбора привода следует следить не только за соответствием выбранной модели специфике использования и условиям эксплуатации, но и за тем, чтобы частота вращения асинхронного двигателя соответствовала мощности, необходимой для нормальной работы механизма.
Так, для подъемных механизмов (кран-балки, тельферы, лебедки, краны различных типов) высокая частота вращения ротора двигателяне нужна. На таких устройствах используются модели с синхронной скоростью от 600 до 1000 об/мин.
В тоже время особенности работы вентиляционных систем требуют, чтобы частота вращения ротора асинхронного двигателя была более высокой. Поэтому для их комплектации используются высокоскоростные электрические машины.
В зависимости от требуемых напорных характеристик и необходимой объемной подачи, насосное оборудование комплектуется двигателями с синхронной частотой вращения 1500 или 3000 об/мин.
Угловая скорость
Когда тело движется по окружности, то не все его точки движутся с одинаковой скоростью относительно оси вращения. Если взять лопасти обычного бытового вентилятора, которые вращаются вокруг вала, то точка расположенная ближе к валу имеет скорость вращения больше, чем отмеченная точка на краю лопасти. Это значит, у них разная линейная скорость вращения. В то же время угловая скорость у всех точек одинаковая.
Угловая скорость представляет собой изменение угла в единицу времени, а не расстояния. Обозначается буквой греческого алфавита – ω и имеет единицу измерения радиан в секунду (рад/с). Иными словами, угловая скорость – это вектор, привязанный к оси обращения предмета.
Формула для вычисления отношения между углом поворота и временным интервалом выглядит так:
- ω – угловая скорость (рад./с);
- ∆ϕ – изменение угла отклонения при повороте (рад.);
- ∆t – время, затраченное на отклонение (с).
Обозначение угловой скорости употребляется при изучении законов вращения. Оно употребляется при описании движения всех вращающихся тел.
Угловая скорость в конкретных случаях
На практике редко работают с величинами угловой скорости. Она нужна при конструкторских разработках вращающихся механизмов: редукторов, коробок передач и прочего.
Вычислить её, применяя формулу, можно. Для этого используют связь угловой скорости и частоты вращения.
- π – число, равное 3,14;
- ν – частота вращения, (об./мин.).
В качестве примера могут быть рассмотрены угловая скорость и частота вращения колёсного диска при движении мотоблока. Часто необходимо уменьшить или увеличить скорость механизма. Для этого применяют устройство в виде редуктора, при помощи которого понижают скорость вращения колёс. При максимальной скорости движения 10 км/ч колесо делает около 60 об./мин. После перевода минут в секунды это значение равно 1 об./с. После подстановки данных в формулу получится результат:
К сведению. Снижение угловой скорости часто требуется для того, чтобы увеличить крутящий момент или тяговое усилие механизмов.
Как определить угловую скорость
Принцип определения угловой скорости зависит от того, как происходит движение по окружности. Если равномерно, то употребляется формула:
Если нет, то придётся высчитывать значения мгновенной или средней угловой скорости.
Величина, о которой идёт разговор, векторная, и при определении её направления используют правило Максвелла. В просторечии – правило буравчика. Вектор скорости имеет одинаковое направление с поступательным перемещением винта, имеющего правую резьбу.
Рассмотрим на примере, как определить угловую скорость, зная, что угол поворота диска радиусом 0,5 м меняется по закону ϕ = 6*t:
Вектор ω меняется из-за поворота в пространстве оси вращения и при изменении значения модуля угловой скорости.
Как определить частоту вращения двигателя
Данный параметр должен быть указан на шильдике электрической машины, также как и его мощность, КПД, схема соединения обмоток, потребляемый ток, коэффициент мощности (cos φ). Однако встречаются ситуации, когда информационная табличка отсутствует или ее состояние не позволяет прочитать требуемые данные.
Идеальным вариантом для определения асинхронной частоты вращения является проведение измерений с помощью механического или лазерного тахометра. Однако такие приборы редко можно найти даже на предприятиях. Определить,какая частота вращения удвигателя об/мин, можно и без дорогостоящего оборудования. Для этого достаточно вспомнить, что такое синхронная скоростьи от чего она зависит.
Чтобы найти искомый параметр, нужно узнать,сколько полюсов в двигателе. Это можно сделать простым аналоговым миллиамперметром в режиме измерения силы тока. На обесточенном двигателе, отсоединенном от приводимого механизма, снимаем крышку клеммной коробки. Находим начало и конец одной из обмотокстатора и подключаем к ним щупы прибора.
Делаем отметку на валу и начинаем его вращать в любую сторону, наблюдая за стрелкой миллиамперметра и считая количество ее отклонений от начального положения. Полученная величина укажет, сколько полюсов в испытуемом двигателе. Далее рассчитываем синхронную частоту Nс по приведенной выше формуле.
Регулирование частоты вращения двигателя
Иногда требуется изменить скорость вращения вала электрической машины. Это может понадобиться, если двигатель запускается под нагрузкой или в процессе эксплуатации необходимо кратковременно увеличить частоту вращения. Самым оптимальным вариантом можно считать включение в питающую сеть электродвигателя частотного преобразователя.
Более простым решением является установка двух или трехскоростных моделей и регулировка скорости вращения подключением разных групп обмоток. Но такой способ имеет два недостатка. Изменение скорости происходит не плавно, а ступенчато, и не может быть выполнено без остановки электродвигателя.
Если у вас не получается самостоятельно подобрать электродвигатель или вы сомневаетесь в правильности уже сделанного выбора, можно обратиться к техническим специалистам компании Кабель.РФ®. После уточнения условий эксплуатации и назначения двигателя, они подберут оптимально подходящую марку и ее типоразмер.
Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ® по телефону или пришлите заявку на электронную почту с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей
