7 Розрахунок втрат

Втрати в асинхронних машинах поділяються на втрати у сталі (основні та додаткові), електричні втрати, вентиляційні, механічні та додаткові втрати при навантаженні.

Основні втрати у сталі в асинхронних двигунах розраховують тільки у статорі, тому що частота перемагнічування ротора, f₂ = s·f₁, у близьких до номінального режимах мала та втрати у сталі ротора невеликі.

7.1 Маса сталі ярма статора:

де – питома маса сталі;

7.2 Маса сталі зубців статора:

7.3 Основні втрати у сталі:

де (з таблиці 6-24[1] для сталі 2013);

та – коефіцієнти, враховуючі дію на втрати у сталі нерівномірності розподілу потоку по перерізам участків магнітопроводу та технічних факторів.

7.4 Втрати на 1 м² поверхні головок зубців статора та ротора:

де коефіцієнт, що враховує вплив обробки поверхні головок зубців ротора;

амплітуда пульсацій індукції в повітряному зазорі над коронками зубців статора та ротора:

де ₀₂ – залежать від співвідношення b_Ш/, з рисунка 6-41 [1] для:

7.5 Поверхневі втрати в статорі та роторі:

7.6 Амплітуда пульсацій індукції в середньому перерізі зубців статора та ротора:

де

7.7 Маса сталі зубців ротора:

7.8 Пульсаційні втрати в зубцях статора та ротора:

7.9 Сумарні додаткові втрати в сталі:

7.10 Сумарні загальні втрати в сталі:

7.11 Електричні загальні втрати в обмотці статора:

7.12 Електричні загальні втрати в обмотці ротора:

7.13 Механічні втрати:

де К_T – коефіцієнт, що для короткозамкненого ротора з вентиляційними лопатками на замикаючих кільцях для двигунів дорівнює .

7.14 Додаткові втрати при номінальному режимі:

7.15 Повна потужність, що споживає двигун з мережі:

7.16 Коефіцієнт корисної дії двигуна:

де - сума усіх втрат у двигуні, що дорівнює:

7.17 Електричні втрати холостого ходу в обмотці статора:

7.18 Активна складова стуму холостого ходу:

7.19 Струм холостого ходу:

7.20 Коефіцієнт корисної дії двигуна при холостому ході:

8 Розрахунок робочих характеристик

Робочими характеристиками асинхронних двигунів називають залежності потужності Р₁, споживаної двигуном, струму статора I₁, коефіцієнта потужності cosφ, ККД η, ковзання s від корисної потужності на валу Р₂.

Методи розрахунку характеристик базуються на системі рівнянь струмів і напруг асинхронної машини, який відповідає Г – образна схема заміщення (рис. 8.1). Активні й індуктивні опори схеми заміщення є параметрами машини.

Рисунок 8.1 – Уточнена схема заміщення асинхронної машини.

Робочі характеристики можуть бути розраховані за допомогою кругової діаграми чи аналітичним методом. Аналітичний метод більш універсальний, дозволяє враховувати зміну окремих параметрів при різних ковзаннях.

Для розрахунку робочих характеристик скористаємося аналітичним методом.

8.1 Коефіцієнт С₁ являє собою узяте зі зворотним знаком відношення вектора напруги фази U₁ до вектора ЭДС Е₁ при синхронному обертанні машини з урахуванням зрушення фаз цих векторів. У асинхронних двигунах потужністю більше 2-3 кВт, як правило, , тому реактивною складовою коефіцієнтуС₁ можна зневажити, тоді приблизно:

Втрати, які незмінні при змінені ковзання:

Приймаємо та розраховуємо робочі характеристики при:

Результати розрахунку наведені у таблиці 8.1. Характеристики представлені на рисунках (8.1-8.6).

Номінальні данні спроєктованного двигуна вказані нижче:

Розрахунок робочих характеристик для

Приймаємо номінальне ковзання:

Дані розрахунку робочих характеристик асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.

Таблиця 8.1 – Розрахункові данні для робочих характеристик двигуна

№ п/п	Расчётная формула	Еди-ница	Скольжение
			0,005	0,008	0,01	0,014	0,018	0.02	Sн=0,021	0,023
1		Ом	24,0019	15,0012	12,001	8,5721	6,6672	6,0005	5,8181	5,2178
2		Ом	0	0	0	0	0	0	0	0
3		Ом	24,2704	15,2697	12,2694	8,8406	6,9357	6,2689	6,0865	5,4863
4		Ом	0,4605	0,4605	0,4605	0,4605	0,4605	0,4605	0,4605	0,4605
5		Ом	24,2748	15,2766	12,2781	8,8526	6,9509	6,2858	6,1039	5,5056
6		А	9,0629	14,4011	17,9181	24,8516	31,6504	34,9993	36,0423	39,9556
7			0,9998	0,9995	0,9993	0,9986	0,9978	0,9973	0,9972	0,9965
8			0,019	0,0301	0,0375	0,052	0,0662	0,0733	0,0754	0,0836
9		А	9,7412	15,0745	18,5854	25,4978	32,2608	35,5852	36,6195	40,4995
10		А	9,6595	9,9216	10,1595	10,7802	11,5842	12,0513	12,2064	12,8295
11		А	13,7185	18,0466	21,181	27,6831	34,2776	37,5705	38,6003	42,483
12		А	9,1397	14,5231	18,0699	25,0621	31,9186	35,2959	36,3477	40,2981
13		кВт	6,4292	9,9491	12,2664	16,8286	21,2921	23,4862	24,1689	26,7297
14		кВт	0,1503	0,2601	0,3583	0,612	0,9383	1,1273	1,1899	1,4413
15		кВт	0,0296	0,0747	0,1156	0,2224	0,3607	0,441	0,4677	0,5749
16		кВт	0,0136	0,0235	0,0324	0,0553	0,0848	0,1019	0,1075	0,1303
17		кВт	0,8634	1,0282	1,1762	1,5596	2,0537	3,3401	2,4351	2,8164
18		кВт	5,5658	8,912	11,0902	15,269	19,2384	21,1462	21,7338	23,9133
19			0,8857	0,9167	0,9241	0,9273	0,9235	0,9204	0,9192	0,9146
20			0,6601	0,7853	0,8275	0,8711	0,8912	0,8972	0,8987	0,9033

Після розрахунків робочих характеристик двигуна приймаю номінальне ковзання S_н=0,0209129

Робочі характеристики асинхронного двигуна:

Рисунок 8.1 - Залежність

Рисунок 8.2 - Залежність

Рисунок 8.3 - Залежність

Рисунок 8.4 - Залежність

Рисунок 8.5 - Залежність