5. Расчет энергетических показателей ир-ад с фазным ротором.

5.1 Определение потерь асинхронных электроприводов с импульсным управлением.

Для оценки энергетических качеств асинхронных электроприводов с импульсным управлением, а также для выбора элементов привода необходимо знать его к.п.д. и коэффициент мощности.

Рассмотрим энергетическую диаграмму асинхронного привода с импульсным управлением. Двигатель потребляет из сети электрическую энергию, характеризуемую мощностью:

,

где , , - соответственно число фаз, фазное напряжение, ток и коэффициент мощности обмотки статора.

Рисунок 13. Энергетические диаграммы электроприводов с импульсным регулированием:

а) без использования энергии скольжения; б) с рекуперацией энергии скольжения в сеть.

Как видно из энергетической диаграммы, мощность скольжения после покрытия потерь в меди обмотки ротора и вентильных устройств управления поступает в сеть. Это существенно повышает технико-экономические показатели привода.

В соответствии с энергетическими диаграммами для двигательного режима работы привода к.п.д. можно определить из равенства:

;

где - полезная мощность на валу двигателя, - суммарные потери в приводе, определяемые в соответствии с выражением

,

где и - соответственно постоянные и переменные потери в приводе.

Под постоянными потерями понимают потери, которые не зависят от тока нагрузки.

Для асинхронного двигателя при работе в обычных схемах включения за постоянные потери принимают потери в меди статора от намагничивающего тока , потери в стали статора и ротора, механические и дополнительные потери. При изменениях нагрузки и скорости вращения двигателя постоянные потери остаются практически неизменными, так как потери в статоре не изменяются, а потери в стали ротора и механические потери изменяются в противоположных направлениях.

При несинусоидальных токах постоянные потери в асинхронном двигателе увеличиваются примерно на 5%, что объясняется увеличением потерь в стали за счет высших гармоник в токах статора и ротора. Таким образом, постоянные потери в схеме с импульсным управлением в цепи выпрямленного тока могут быть определены в соответствии с равенством:

,

Переменные потери в приводе зависят от нагрузки и определяются из равенства:

,

где и - потери в меди статора и ротора,

- потери в вентилях неуправляемого моста и управляемого коммутатора,

- потери в добавочном сопротивлении или в цепи неуправляемого преобразователя энергии.

Приведенная эмпирическая формула имеет приближенный характер, поэтому целесообразно определять потери на основании осциллограмм анодного тока и напряжения. Однако при частотах до 200 Гц коммутационные потери не превосходят 2-5% потерь за счет падения напряжения в вентилях при прохождении прямого тока и, следовательно, можно полагать, что . Таким образом, суммарные потери в приводе с «импульсным» сопротивлением:

;

.

5.2 Определение коэффициента мощности.

Более простое, а вместе с тем и достаточно точное выражение для определения коэффициента мощности может быть получено из известного в вентильном электроприводе равенства:

;

где - коэффициент искажения тока, учитывающий влияние высших гармонических тока; величина коэффициента искажения может быть определена в соответствии с равенством:

- коэффициент мощности асинхронного двигателя при совпадении по фазе питающего напряжения и тока ротора .

Из векторной диаграммы следует, что:

;

В соответствии с формулой половинного угла:

.