§ 9.9. Кпд и коэффициент мощности асинхронного двигателя.

Потери энергии в асинхронном двигателе складываются из потерь в обмотках статора и ротора, потерь в магнитопроводе, механических и добавочных потерь.

Потери в обмотках Р_м (потери в меди) пропорциональны квадрату тока и существенно изменяются при изменении нагрузки двигателя. Потери на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе Р_с (потери в стали) практически не зависят от нагрузки, так как магнитный поток асинхронного двигателя при изменении нагрузки почти не меняется. Механические потери обусловлены трением в подшипниках и о воздух вращающихся частей двигателя. Добавочные потери определяются пульсациями магнитного потока вследствие зубчатого строения магнитопровода и другими трудно учитываемыми факторами. добавочные потери невелики и составляют при номинальной нагрузке около половины процента от подводимой мощности. Для определения потерь ставят опыты холостого хода и короткого замыкания асинхронного двигателя. В опыте холостого хода определяют потери в стали и механические потери: Р_х=Р_с+Р_мех. Мощность холостого хода Р_х измеряют ваттметром, подключенным к зажимам питания электродвигателя. Опыт короткого замыкания проводят при неподвижном роторе и пониженном напряжении питания. В опыте короткого замыкания определяют потери в меди: Р_к=Р_м. Мощность короткого замыкания Р также измеряют ваттметром. КПД двигателя рассчитывают по формуле

,

где Р₁ - мощность, потребляемая двигателем из сети.

КПД асинхронного двигателя зависит от нагрузки. При номинальном режиме работы двигателя η=0,9÷0,95. Чем больше расчетная мощность двигателя, тем выше его КПД. Важной характеристикой асинхронного двигателя является его коэффициент мощности соsφ. Он показывает, какая часть полной мощности, поступающей из сети, расходуется на покрытие потерь и преобразуется в механическую работу. Коэффициент мощности асинхронного двигателя зависит от нагрузки, достигая значений 0,7—0,9 при номинальном режиме работы и снижаясь до 02—0,3 при холостом ходе.

Низкое значение cosφ асинхронного двигателя объясняется тем, что для создания магнитного потока в магнитопроводе с воздушными зазорами необходим большой намагничивающий ток, который является реактивным и с увеличением воздушного зазора возрастает. Конструктивный выбор воздушного зазора зависит от многих причин: жесткости вала, его центровки, допустимого износа подшипников и др. У мощных машин воздушный зазор относительно других размеров магнитопровода меньше, чем у машин малой мощности.

Поэтому у мощных асинхронных двигателей cosφ обычно больше, чем у машин малой мощности.

При низком cosφ сеть нагружается реактивными токами и не может обеспечить питание расчетного числа потребителей. Поэтому при эксплуатации асинхронного двигателя следует стремиться к повышению его cosφ, в частности необходимо обеспечивать двигатель полезной нагрузкой, близкой к номинальной.

Контрольные вопросы:

1. Виды машин переменного тока.

2. Опишите устройство асинхронного двигателя?

3. Каким образом в асинхронном двигателе создается вращающееся магнитное поле?

4. Опишите принцип действия асинхронного двигателя?

5. Как производится пуск асинхронного двигателя?

6. Как производится регулировка частоты вращения асинхронного двигателя?

7. Как осуществляется реверс в асинхронном двигателе?

8. Как рассчитать вращающий момент двигателя?

9. Принцип работы синхронной машины.

10. Принцип работы однофазного асинхронного двигателя. Применение однофазных асинхронных двигателей.

11. Как рассчитать КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя?