تعریف فرمول محاسبه توان موتور الکتریکی سه فاز
14 آذر 1402
توان الکتریکی یک‌بار، میزان انرژی الکتریکی است که از طریق یک مدار الکتریکی به بار تحویل داده شده و به شکل دیگری از انرژی (مانند جنبشی، نور گرما و… ) تبدیل می‌شود. توان را بر حسب کمیت‌های الکتریکی ولتاژ و جریان، می‌توان با فرمول استاندارد زیر محاسبه کرد:
فرمول توان برحسب کمیت های الکترکی ولتاژ و جریان
که یکای آن ژول بر ثانیه است اما به احترام جیمز وات با وات بیان می‌شود. فرمول فوق یک فرمول کلی برای محاسبه‌ی 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 آنجایی 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
برای موتورهای الکتریکی سه‌فاز سه نوع توان اکتیو، راکتیو و توان ظاهری قابل محاسبه است که یکای هر کدام بنا بر فرمول محاسبه‌ای متفاوت است. برای بدست آوردن توان یک الکتروموتور سه فاز ابتدا باید با کمیت‌های تاثیر گذار و انواع توان‌های موتور الکتریکی آشنا شویم.
انواع توان
در مصرف کننده‌های مانند موتورهای الکتریکی، توان 3 نوع است که عبارتند از:
توان اکتیو (P): توان حقیقی است، به عبارتی توانی که باعث چرخش شفت موتور می‌شود و واحد آن وات (W) است.
توان راکتیو (Q): یک توان فرضی است که به دلیل وجود اختلاف فاز ولتاژ و جریان در مدار است. مقدار آن به اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان بستگی دارد و نقشی در چرخش شفت ندارد همچنین 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، هرجایی 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.
توان ظاهری
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.)
انواع کمیت های تاثیر گذار در توان
معادلات توان سه فاز بر حسب کمیت‌های سه‌فاز
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 است:
معادلات توان سه فاز برحسب کمیت های سه فاز
معادلات توان سه فاز بر حسب کمیت‌های خط
برای بار با اتصال ستاره، ولتاژ و جریان خط برابر است با:
معادلات توان سه فاز - برای بار با اتصال ستاره، ولتاژ و جریان خط
و برای بار با اتصال مثلث، ولتاژ و جریان خط برابر است با:
معادلات توان سه فاز - برای بار با اتصال مثلث، ولتاژ و جریان خط
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.
جریان خط و ولتاژ خط
برای توان راکتیو و توان ظاهری هم با جایگذاری معادلات خط به جای فاز به فرمول‌های زیر دست می‌یابیم.
توان رادیو اکتیو و توان ظاهری
روابط بین توان ها
روابط بین توان ها
روابط بین توان رادیو اکتیو، ظاهری و اکتیو
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 آنجایی که ولتاژ خط سه‌فاز برابر است با 380 ولت و با توجه به دادهای مساله، با جایگذاری اطلاعات فوق در معادله توان اکتیو داریم:
روابط بین توان ها
که معادل 55 کیلووات است.
محاسبه جریان الکتروموتور سه فاز
برای به دست آوردن جریان خط در 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.
محاسبه جریان الکتروموتور سه فز
به طور مثال جریان الکتروموتوری با توان 45 کیلووات و ضریب توان 0.7 و ولتاژ خط 380 ولت به صورت زیر محاسبه می شود:
جریان الکتروموتوری با توان 45 کیلووات
رنج توانی الکتروموتور
همان طور که می‌دانید واحدهای اندازه گیری 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 آنجایی 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 کیلو وات برای بیان توان موتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار گرفت.
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:
کیلو وات (KW)اسب بخار (hp)
0.370.5
0.550.75
0.751
2.23
5.57.5
7.510
75100
132178
الکتروموتور موتوژن سه فاز 0.55 کیلووات
نکته‌ی پایانی
خوب است بدانید توانی که با توجه به فرمول P= √3 VLILcos ? به دست می‌آورید توان ورودی است ولی 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 انواع توان آشنا شوید و با استفاده از اطلاعات فوق و فرمول‌ها بتوانید جریان خط یا توان خط الکتروموتور سه فاز خود را محاسبه کنید. برای اطلاعات بیشتر در مورد الکتروموتورها می‌توانید به بخش مقالات الکتروموتور مراجعه کنید و برای خرید انواع الکتروموتور می‌توانید با کارشناسان ما در کالاصنعتی در ارتباط باشید.
IEC چیست؟