2.6. Энергетические показатели работы асинхронной машины

Основными энергетическими показателями работы асинхронной машины являются ее КПД и коэффициент мощности cos. КПД цепи ротора определяется как

₂ = Рм / Р₁₂ = М  / М  ₀ =  /  ₀ = 1 – S , (2.57)

где Р₁₂ - мощность, передаваемая на ротор.

Следовательно, КПД ротора снижается при увеличении скольжения.

КПД асинхронной машины определяется из следующих соображений: активная мощность, потребляемая из сети, равна

Рс = 3 I₂² (R₁ + R₂ / S ); (2.58)

Мощность на валу

Рм = М  = 3 I₂² R₂ / S (1 - S), (2.59)

то есть КПД электродвигателя

 = Рм / Рс = (1 – S) / (1 + аS). (2.60)

Для крупных электрических машин при а  0 уравнение (2.60) вырождается в (2.57), то есть КПД двигателя практически становится равным КПД его ротора.

В рекуперативном режиме КПД асинхронной машины равен

г = Рс / Рм = (1 – аS ) / ( 1 + S) . (2.61)

Из сравнения уравнений для определения КПД в двигательном и генераторном режимах следует, что при равных модулях скольжения КПД в двигательном режиме всегда больше КПД в рекуперативном режиме.

Коэффициент мощности без учета контура намагничивания определяется

R₁ + R₂ /S

cos ¹₁ =  . (2.62)



 (R₁ + R₂ / S)² + Хк

С учетом уравнения для определения критического скольжения из (2.62) определяем

Sк (1 + аS)

cos¹₁ =  . (2.63)



 S ² + 2аSк ² + Sк ²

Из анализа (2.63) следует, что при увеличении скольжения cos¹₁ уменьшается и при S   cos¹₁  аSк.

Для того, чтобы учесть реактивную энергию, потребляемую из сети, необходимо рассмотреть векторную диаграмму 1, из которой получаем

cos₁ = I₂ cos₂ / I₁ . (2.64)

Подставляем в (2.64) вместо I₂ / I₁ их значения и получаем

. (2.65)

Из анализа (2.65) следует, что при скольжении, равном нулю, cos ₁ = 0, то есть в режиме идеального холостого хода электродвигатель потребляет из сети только реактивную энергию. При увеличении скольжения cos ₁ сначала возрастает, а затем понижается. Максимум коэффициента мощности имеет место при



S = Sк   / ( + 1 ) . (2.66)

Обычно S = (0,8 – 0,9) Sн.

При равных модулях скольжения коэффициент мощности ротора в рекуперативном режиме меньше, чем в двигательном.

Кривые зависимостей cos¹₁ = f (S) и cos₁ = f (S) приведены на рис. 2.18.

Рис.2.18. Кривые зависимостей коэффициентов мощности от

скольжения

В настоящее время АООТ “Электропривод” разработан и подготовлен к выпуску компенсированный асинхронный электродвигатель, содержащий встроенный блок компенсации, который обеспечивает в рабочем диапазоне автоматическое поддержание коэффициента мощности на уровне единицы при увеличении КПД на 0,5 – 1%.