Тема 1.8 Урок 2.
Втрати потужності та ккд асинхронного двигуна
Потужність, що споживається двигуном
де m1 --кількість фаз обмотки статора.
Потужність на валу двигуна (корисна потужність):
Рівняння енергетичного балансу має вигляд:
де ∑Р —сумарні втрати.
ККД асинхронного двигуна:
Звичайно втрати в електричних машинах вивчають за енергетичними діаграмами.
На рис.1 наведено енергетичну діаграму асинхронного двигуна. З енергетичної діаграми випливає висновок про втрати потужності:
а) Pe1 – електричні втрати у статорі;
б) PМ1- магнітні втрати у статорі;
в) Pе2- електричні втрати у роторі;
г) PМ2- магнітні втрати у роторі;
д) PТ- втрати від тертя та на охолодження машини.
Електромагнітна потужність визначається співвідношеннями:
Мал.1
Механічна потужність:
ККД двигуна:
а струм, що споживається двигуном,
Чим більший cosφ1 (коефіцієнт потужності), тим меншим буде струм, що споживає двигун. У асинхронних двигунів звичайно соsф1= 0,75...0,95. Намагаються робити малі зазори між статором і ротором. Це зменшує індуктивність та реактивну потужність, тобто збільшує соsф1.
Загальні втрати у двигуні залежать від навантаження, тому й ККД двигуна залежить від його навантаження (рис.2). Двигуни конструюються таким чином, що максимальний ККД забезпечується при навантаженні, дещо меншому за номінальне. Звичайно ККД асинхронних двигунів досить високий і сягає 80...90%. У потужних двигунах ККД вищий й досягає 90...96%.
Мал. 2
Електромагнітний момент
У статор асинхронного двигуна надходить із мережі потужність:
Частина цієї потужності втрачається у статорі (електричні та магнітні втрати статора). У ротор надходить електромагнітна потужність
де М— електромагнітний або обертальний момент асинхронного двигуна. Якщо врахувати втрати потужності у роторі, то механічну потужність можна визначити за аналогічною формулою:
Електромагнітна потужність більша за механічну на величину втрат у роторі. Оскільки магнітні втрати у роторі наближаються до нуля,
де тг — число фаз обмотки ротора.
Втрати у роторі можна визначити за допомогою ЕРС і струму обмотки ротора:
де ψ2 — зсув фаз між ЕРС та струмом.
За рівнянням трансформаторної ЕРС
електромагнітний момент можна визначити за формулою
В еличина
називається сталою машини і залежить тільки від конструктивних особливостей машини. Тому остаточний вираз електромагнітного моменту має вигляд:
Електромагнітний момент асинхронного двигуна пропорційний магнітному потоку та струму ротора. Треба враховувати, що
Поряд з терміном «електромагнітний момент» часто вживається термін «обертальний момент». Взагалі це не одне й те саме. Обертальний момент на валу двигуна дещо менший за електромагнітний через механічні та додаткові втрати. В машинах середньої та великої потужності ці втрати порівняно невеликі. Якщо ними нехтувати, то можна вважати, що обертальний момент дорівнює електромагнітному.