2.7. Расчет потерь. Потери в асинхронных машинах подразделяют на потери в стали

(основные и добавочные), электрические потери, вентиляционные, механические и добавочные потери при нагрузке.

Основные потери в стали асинхронных двигателей рассчитывают только в сердечнике статора, так как частота перемагничевания ротора, в режимах, близких к номинальному, очень мала и потери в стали ротора даже при больших индукциях незначительны.

2.7.1. Масса стали ярма статора m_а:

;

где γ_с - удельная масса стали; в расчетах принимают γ_с=7,8·10³ кг/м³;

	ma, кг	Da, м	ha, м	lст1, м	kc	γc, кг/м3
Расчет	5,555	0,168	0,015	0,104	0,97	7,8·103

2. Масса стали зубцов статора m_z1:

;

	mz1, кг	hz1, м	bz1, м	Z1	lст1, м	kc	γc, кг/м3
Расчет	1,903	0,016	4,3·10-3	36	0,104	0,97	7,8·103

2. Потери в стали основные Р_{ст. осн}:

;

где: р_1.0.50 - удельные потери по табл. 44;

β - показатель степени по табл. 44;

k_да и k_дz - коэффициенты , учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода и технологических факторов;

	Рст.осн,Вт	р1.0.50	β	f1, Гц	kда	kдz	Ва, Тл	Вz1, Тл	ma, кг	mz1, кг
Расчет	87,793	2,5	1,5	50	1,6	1,8	1,6	1,9	5,555	1,903

Добавочные потери в стали, возникающие при холостом ходе, подразделяются на поверхностные (потери в поверхностном слое коронок зубцов статора и ротора от пульсации индукции в воздушном зазоре) и пульсационные потери в стали зубцов (от пульсации индукции в зубцах).

2. Поверхностные потери в роторе:

Для определения поверхностных потерь вначале находим амплитуду пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора В₀₂:

В₀₂=β₀₂·k_δ·B_δ;

где для зубцов ротора β₀₂ зависит от отношения b_ш1/δ=16,818 и его значение находим из рис. 19:

	В02, Тл	β02	kδ	Вδ, Тл
Расчет	0,62	0,45	1,63	0,846

2. Удельные поверхностные потери р_пов2.

Рассчитывают по В₀₂ и частоте пульсаций индукции над зубцами:

;

где k₀₂ - коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головки зубцов ротора на удельные потери;

	рпов2, Вт/м2	k02	Z1	n1, об/мин	В02, Тл	t1, м
Расчет	318,696	1,5	36	1500	0,62	0,009

2. Полные поверхностные потери в роторе Р_пов2:

;

	Рпов2, Вт	рпов2, Вт/м2	Z2	bш2	lcт2, м	t2, м
Расчет	10,011	318,696	46	1,5·10-3	0,104	0,007

2. Пульсационные потери в зубцах ротора:

Для определения пульсационных потерь вначале находим амплитуду пульсации индукции в среднем сечении зубцов ротора В_пул2:

;

	Впул2, Тл	γ	δ, м	Вz2, Тл	t2, м
Расчет	0,088	3,934	0,22·10-3	1,9	0,007

2.7.8. Массу стали зубцов ротора m_z2:

m_z2=Z₂·h_z2·b_z2·l_cт2·k_c·γ_c;

	mz2, кг	hz2, м	bz2, м	Z2	lст2, м	kc	γc, кг/м3
Расчет	2,639	0,21	3,542·10-3	46	0,104	0,97	7,8·103

9. Пульсационные потери в зубцах ротора Р_пул2:

;

	Рпул2, Вт	Z1	n1, об/мин	Впул2, Тл	mz2, кг
Расчет	112,552	36	1500	0,365	2,639

Поверхностные и пульсационные потери в статорах двигателей с короткозамкнутыми роторами со стержневой обмоткой обычно очень малы, так как в пазах таких роторов мало b_ш2 и пульсации индукции в воздушном зазоре над головками зубцов статора незначительны. Поэтому расчет этих потерь в статорах таких двигателей не производят.

2.7.10.Сумма добавочных потерь в стали Р_{ст. доб}:

;

	Рст.доб, Вт	Рпов2, Вт	Рпул2, Вт
Расчет	122,563	10,011	112,552

2.7.11.Полные потери в стали Р_ст:

Р_ст= Р_{ст, осн}+ Р_{ст. доб};

	Рст.доб, Вт	Рст.осн, Вт	Рст, Вт
Расчет	112,563	87,793	210,356

2.7.12.Механические потери Р_мех.

(для двигателей 2р=2 коэффициент k_Т=1 и k_Т=1,3·(1-D_a) при 2р>2. В нашем случае коэффициент k_Т=0,95):

;

	Рмех, Вт	Kт	n1, об/мин	Da, м
Расчет	19,386	1,082	1500	0,168

2.7.13. Добавочные потери при номинальной нагрузке.

Добавочные потери при номинальном режиме асинхронных двигателей возникают за счет действия потоков рассеяния, пульсаций индукции в воздушном зазоре, ступенчатости кривых распределения МДС обмоток статора и ротора и ряда других причин. В короткозамкнутых роторах, кроме того, возникают потери от поперечных токов, т.е. токов между стержнями, замыкающихся через листы сердечника ротора. Эти токи особенно заметны при скошенных пазах ротора. В таких двигателях, как показывает опыт эксплуатации, добавочные потери при нагрузке могут достигать 1-2% (а в некоторых случаях даже больше) от подводимой мощности. ГОСТ устанавливает средние расчетные добавочные потери при номинальной нагрузке, равны 0,5% номинальной мощности.

;

	Рдоб.н, Вт	Р2, Вт	η
Расчет	18,293	3000	0,82

2.7.14.Холостой ход двигателя:

При определении активной составляющей тока холостого хода принимают, что потери на трение и вентиляцию и потери в стали при холостом ходе

двигателя такие же как и при номинальном режиме. Электрические потери в статоре при холостом ходе Р_э1хх приближенно принимаются равными:

;

	Рэ1хх, Вт	Iμ, А	r1, Ом
Расчет	33,868	2,587	1,687

2.7.15. Активная составляющая тока холостого хода I_хха:

;

	Рст, Вт	Рмех, Вт	Рэ1хх, Вт	m	U1нф, В	Iхх.а, А
Расчет	210,356	19,386	33,868	3	220	0,399

2.7.16.Реактивная составляющая тока холостого хода, равна намагничивающему току I_μ . Холостой ход двигателя I_хх:

;

	Iхх.а, А	Iμ, А	Iхх, А
Расчет	0,399	2,587	2,618

2.7.17. Коэффициент мощности при холостом ходе cosφ:

;

	Iхх.а, А	сosφхх	Iхх, А
Расчет	0,399	0,153	2,618