Запитання для самоконтролю

1. Для чого призначений трифазний асинхронний електродвигун?

2. На якому явищі заснована робота трифазного асинхронного електродвигуна?

3. Опишіть побудову трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором.

4. Що розуміється під обертовим магнітним полем?

5. Як визначити кутову швидкість обертання магнітного поля?

6. Опишіть принцип дії трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором.

7. Що розуміється під абсолютним ковзанням трифазного асинхронного електродвигуна?

8. Як визначити відносне ковзання трифазного асинхронного електродвигуна?

Фізичні явища і процеси в елементах конструкції

При роботі асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором в елементах його конструкції спостерігаються наступні фізичні явища і процеси.

В обмотці статора:

• явище електричного струму;

• явище електромагнетизму;

• явище електромагнітної індукції;

• явище теплової дії струму;

• процес нагрівання обмотки.

В обмотці ротора:

• явище електромагнітної індукції;

• явище електричного струму;

• явище електромагнітної сили;

• явище електромагнетизму;

• явище теплової дії струму;

• процес нагрівання обмотки.

В магнітопроводі:

• явище електромагнітної індукції;

• явище вихрових струмів;

• явище електромагнітної сили від дії вихрових струмів;

• явище теплової дії вихрових струмів;

• явище гістерезису;

• явище теплової дії гістерезису;

• процес нагрівання магнітопроводу.

В механічній системі:

• явище тертя в підшипниках;

• явище тертя ротора об повітря.

• процес нагрівання підшипників і ротора.

Крім цього відбувається обмін тепловою енергією між елементами конструкції електродвигуна і навколишнім середовищем.

Запитання для самоконтролю

1. Перелічіть фізичні явища, які спостерігаються в обмотці статора трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором.

2. Перелічіть фізичні явища, які спостерігаються в обмотці ротора трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором.

3. Перелічіть фізичні явища, які спостерігаються в магнітопроводі трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором.

4. Перелічіть фізичні явища, які спостерігаються в механічній системі трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором.

Енергетична діаграма

При роботі асинхронний електродвигун споживає з мережі електричну енергію, а віддає робочій машині механічну енергію. При протіканні цього процесу (перетворення електричної енергії в механічну) відбуваються втрати енергії у вигляді тепла в елементах конструкції електродвигуна (як показано вище): втрати в обмотках, втрати в магнітопроводі, втрати в механічній системі, додаткові втрати. Розглянемо даний процес перетворення енергії на енергетичній діаграмі асинхронного електродвигуна (рис.7.2).

На енергетичній діаграмі (рис.7.2) позначено:

Р₁ – електрична потужність, яку споживає електродвигун, Вт;

Р_ел.1 – електричні втрати в обмотці статора (в результаті теплової дії струму, який в ній протікає), Вт;

Р_мг – втрати в магнітопроводі електродвигуна

(в результаті теплової дії вихрових струмів та гістерезису), Вт;

Р_ел.2 – електричні втрати в обмотці ротора (в результаті теплової дії струму, який в ній протікає), Вт;

Р_мх – механічні втрати (в результаті тертя в підшипниках і ротора об повітря), Вт;

Р_д – додаткові втрати (в результаті інших не врахованих явищ), Вт;

Р₂ – механічна потужність, яка віддається електродвигуном робочій машині (потужність на валу), Вт.

Сума втрат активної потужності в асинхронному електродвигуні дорівнює:

Р_ = Р₁ – Р₂ = Р_ел.1 + Р_мг + Р_ел.2 + Р_мх + Р_д = Р_const + Р_var ; (7.5)

Р_const = Р_мг + Р_мх ; (7.6)

Р_var = Р_ел.1 + Р_ел.2 + Р_д , (7.7)

де Р_const – постійні втрати в електродвигуні,

які прямо пропорційні квадрату напруги (U²),

що підводиться до обмоток статора, Вт;

Р_var – змінні втрати в електродвигуні,

які прямо пропорційні квадрату сили струму (I²) в обмотках, Вт.

Коефіцієнт корисної дії асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором дорівнює:

. (7.8)

Коефіцієнт потужності асинхронного електродвигуна дорівнює:

, (7.9)

де Р₁ – активна потужність,

яку споживає асинхронний електродвигун з мережі, Вт;

S₁ – повна потужність,

яку споживає асинхронний електродвигун з мережі, ВА.

Приклад 7.3

Асинхронний електродвигун, номінальна потужність якого дорівнює 3 кВт, має номінальний к.к.д., який дорівнює 0,91.

Визначити сумарні втрати потужності в електродвигуні.

Рішення.

1. Визначаємо активну потужність, яку споживає електродвигун, із (7.8):

.

2. Визначаємо сумарні втрати потужності в електродвигуні за (7.5):

Р_ = Р₁ – Р₂ = 3296,7 – 3000 = 296,7 Вт.