2. Потери и кпд

 = ,

где Р₁ – мощность, потребляемая двигателем из сети,

Р_м – мощность потерь в меди (в обмотках статора и ротора),

Р_с – мощность потерь в стали магнитопровода,

Р_мех – мощность механических потерь, обусловлены трением в подшипниках и о воздух вращающихся частей двигателя,

Р_доб – мощность добавочных потерь, определяются пульсациями магнитного потока вследствие зубчатого строения магнитопровода и другими трудноучитываемыми факторами.

Для определения потерь ставят опыты холостого хода и короткого замыкания асинхронного двигателя:

Р_х.х = Р_с + Р_мех

Р_к.з = Р_м + Р_доб

 = .

КПД асинхронного двигателя зависит от нагрузки. При номинальном режиме работы двигателя  = 0,9  0,95.

Важной характеристикой асинхронного двигателя является его коэффициент мощности cos . Он показывает, какая часть полной мощности, поступающей из сети, расходуется на покрытие потерь и преобразуется в механическую работу. Коэффициент мощности зависит от нагрузки, достигая значений 0,7  0,9 при номинальном режиме работы и 0,2  0,3 при холостом ходе.

2. Понятие о синхронном двигателе

Наибольшее применение синхронные машины получили на электростанциях в качестве генераторов электрической энергии (рис. 9.9). Синхронные двигатели применяют в тех случаях, когда необходима постоянная частота вращения или не требуется ее регулировка (например, при записи и воспроизведении звука).

Недостаток синхронного двигателя – трудность пуска: для пуска нужно раскрутить ротор в сторону вращения поля статора. Для этого чаще всего применяют специальную короткозамкнутую обмотку, вделанную в ротор. В момент пуска двигатель работает как асинхронный. Когда n₂ приближается к n₁, ротор входит в синхронизм и двигатель работает как синхронный. Короткозамкнутая обмотка при этом оказывается обесточенной, т.к.

n₂ = n₁.

В настоящее время существует тенденция замены на подвижных объектах (корабли, самолеты, автомобили) электрических цепей постоянного тока цепями переменного тока повышенной частоты (200, 400 Гц и выше).

Синхронные машины особенно удобны для привода роторов гироскопов, которые используют для особо точных измерений (например, в баллистических ракетах), приводом ротора гироскопа служит синхронный двигатель.

Устройство статора синхронного двигателя аналогично устройству статора асинхронного двигателя (рис. 9.10, а). Ротор синхронного двигателя представляет собой электромагнит или постоянный магнит (рис. 9.10, б).

Рис. 9.9 Рис. 9.10, а Рис. 9.10, б

Общий вид синхронного Внешний вид статора Внешний вид

генератора с возбудителем. синхронного генератора. явнополюсного ротора.

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ 

Частота вращения магнитного поля статора: n1 = ; об/мин Скольжение: S = . Номинальный ток:  = , А Частота тока в обмотке ротора: f2 = р , Гц ЭДС в обмотке вращающегося ротора: E2S = Е2  S, В Индуктивное сопротивление в обмотке вращающегося ротора: Х2S = Х2  S, Ом Ток в обмотке вращающегося ротора: I2S = , А Электромагнитный момент асинхронного двигателя: М = , Н м Потери и КПД: = , где Рс + Рмех = Рх.х , Рм + Рдоб = Рк.з , тогда = .

Обозначения

Единицы измерения

f – частота тока в сети р – число пар полюсов n2 – частота вращения ротора Р – механическая мощность на валу Uл - линейное напряжение  - КПД машины переменного тока cos  - коэффициент мощности двигателя Е2 - ЭДС неподвижного ротора Х2 - индуктивное сопротивление неподвижного ротора R2 - активное сопротивление обмотки ротора к – постоянный коэффициент Cos 2s - фаза тока в обмотке вращающегося ротора Z2s - полное сопротивление в обмотке вращающегося ротора Р1 – мощность,потребляемая двигателем из сети Рм – мощность потерь в меди (в обмотках статора и ротора) Рс – мощность потерь в стали магнитопровода Рмех – мощность механических потерь Рдоб - мощность добавочных потерь Рх.х.- мощность потерь при холостом ходе Рк.з. - мощность потерь при коротком замыкании

Гц об/мин Вт В 1 В 1Ом 1 Ом 1 Ом 1 Вт 1 Вт 1 Вт 1 Вт 1 Вт 1 Вт 1 Вт 1 Вт 1 Вт 1 Вт