- •Электрический привод
- •Магнитогорск
- •Предисловие
- •Глава первая. Электропривод как система
- •1.1 Определение понятия «электропривод». Блок-схема электропривода
- •1.2 Классификация электроприводов
- •Безредукторный.
- •1.3 Краткая история развития электропривода
- •Глава вторая. Механическая часть силового канала электропривода
- •2.1 Кинематические схемы механической части электропривода. Типовые нагрузки
- •2.2 Расчётные схемы механической части электропривода
- •2.3 Уравнения движения электропривода
- •2.4. Механические переходные процессы электропривода
- •2.5 Механические характеристики двигателей и механизмов в электроприводе
- •2.6. Режимы преобразования энергии в электроприводе и ограничения, накладываемые на их протекание
- •Глава третья. Физические процессы в электроприводах с двигателями постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения
- •3.1 Основные уравнения и соотношения для электроприводов с двигателями постоянного тока независимого возбуждения
- •3.1.1. Принцип действия. Основные уравнения
- •3.2 Механические и электромеханические характеристики электропривода с дпт нв
- •3.3 Естественная характеристика эп с дпт нв
- •3.4. Искусственные статические характеристики электропривода с дпт нв
- •3.5 Тормозные режимы работы электропривода с дпт нв
- •1.Тормозной с отдачей энергии в сеть (рекуперативное ) или генераторный режим работы параллельно с сетью
- •2.Торможение противовключением или генераторный режим последовательно с сетью
- •3. Динамическое торможение или генераторное независимо от сети
- •Глава четвёртая. Физические процессы в электроприводах с двигателями последовательного и смешанного возбуждения
- •4.1. Основные уравнения и основные соотношения для электроприводов с двигателями последовательного возбуждения
- •4.2. Особенности статических режимов и характеристик электроприводов с двигателями постоянного тока смешанного возбуждения (дпт св)
- •Глава пятая. Физические процессы в электроприводах с асинхронными и синхронными двигателями
- •5.1. Принцип действия асинхронного электропривода. Схемы включения
- •5.2. Статические электромеханические и механические характеристики асинхронного электропривода
- •5.3. Энергетические показатели асинхронных электроприводов
- •5.4. Тормозные режимы работы асинхронных электроприводов
- •5.5. Электропривод с синхронным и вентильно – индукторным двигателями
- •Глава шестая. Электрическая часть силового канала электропривода
- •6.1. Электромашинные преобразователи электрической энергии. Система г - д
- •6.2. Статические преобразователи электрической энергии в электроприводах постоянного тока
- •6.2.1. Блок схема тиристорного электропривода. Схемы выпрямления
- •6.2.2. Основные характеристики тиристорного преобразователя и системы тп-д
- •6.2.3. Инверторный режим работы тиристорного электропривода
- •6.2.4. Электромеханические и механические характеристики реверсивного тиристорного электропривода
- •6.3. Статические преобразователи частоты и напряжения в электроприводах переменного тока
- •6.3.1. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока
- •6.3.2. Асинхронный электропривод на основе пч с аин и управляемым выпрямителем
- •6.3.3. Асинхронный электропривод на основе пч с аин с широтно-импульсной модуляцией
- •6.3.4. Электропривод переменного тока на основе преобразователей частоты с непосредственной связью
- •6.3.5. Механические характеристики электропривода переменного тока с преобразователями частоты
- •Глава седьмая. Принципы управления в электроприводе
- •7.1 Релейно-контакторные системы управления электроприводов
- •7.1.1. Реостатный пуск электроприводов с рксу. Расчёт пусковых диаграмм и сопротивлений
- •7.2. Переходные процессы в разомкнутых электроприводах
- •7.2.1. Общие сведения
- •7.2.2. Переходные процессы в электроприводах с линейными механическими характеристиками при и быстрых изменениях воздействующего фактора
- •7.2.3. Переходные процессы в асинхронном электроприводе с нелинейными механическими характеристиками
- •Глава восьмая. Основы выбора мощности двигателей в электроприводе
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Нагревание и охлаждение двигателей
- •8.3. Допустимые по нагреву режимы работы электродвигателей
- •8.4. Общая методика выбора двигателей
- •8.5. Методы проверки двигателей по нагреву
- •8.5.1. Метод средних потерь
- •8.5.2. Методы эквивалентных величин
- •8.6. Проверка двигателей по нагреву в повторно-кратковременном режиме
- •8.7. Некоторые замечания по выбору двигателей
- •Список литературы
- •Оглавление
5.3. Энергетические показатели асинхронных электроприводов
Для оценки энергетических показателей асинхронных электроприводов следует определить не только его КПД, но и коэффициент мощности.
Для оценки КПД воспользуемся схемой замещения асинхронного двигателя (рис. 5.5). Активная мощность, потребляемая из сети, равна
. (5.36)
С другой стороны, из (5.17) и рис. 5.6
. (5.37)
Тогда
;
Окончательно
. (5.38)
Для крупных машин, у которых
. (5.39)
Следует отметить, что значения КПД, рассчитанные по формулам (2.38), (2.39), не учитывают потери в стали статора и ротора, механические потери, и потери, обусловленные высшими гармоническими составляющими. Они относятся к постоянным потерям и относительно невелики. Поэтому, как и для электроприводов постоянного тока, приведённые формулы позволяют оценить значение КПД двигателя в целом.
При работе двигателя в номинальном режиме
.
Тогда для современных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с =0,01 0,05 (меньшие значения для двигателей большей мощности – сотни киловатт)
,
перегрузочная способность , кратность пускового тока , кратность пускового момента .
Коэффициент мощности для главной цепи двигателя без учёта намагничивающего контура может быть определён (схема замещения рис. 5.5) по формуле
.
Учитывая (5.20), это выражение можно переписать в следующем виде
. (5.40)
Из последнего уравнения видно, что коэффициент мощности рассматриваемой цепи двигателя уменьшается с увеличением скольжения. На рис. 5.8,а приведена зависимость . Для крупных машин и при .
Величина не характеризует потребление реактивной мощности двигателем. Для анализа вопроса необходимо определить величину
.
Из упрощенной круговой диаграммы можно определить
. (5.41)
Модуль вектора тока статора может быть определён из следующего соотношения ( см. рис. 5.8)
. (5.42)
В соответствии со схемой замещения (рис. 5.5)
.
Рис. 5.8. Зависимости (а) и упрощенная круговая диаграмма асинхронного двигателя (б)
Заменяя в последнем выражении в соответствии с (5.20) и учитывая, что , после преобразований находим
. (5.43)
Подстановка в (5.42) этого значения , а также по формуле
(5.44)
в (5.42) позволяет получить
, (5.45)
где .
В большинстве случаев <<1 и
. (5.46)
Входящий в (5.46) коэффициент может быть принят для выпускаемых промышленностью двигателей в пределах 0,13 0,115. Зависимость представлена на рис. 5.7,б.
Для крупных машин, у которых , после подстановки в (5.41) величины (5.44) и (5.46) получим формулу
, (5.47)
по которой и построена зависимость (рис. 5.8,а).
Из анализа (5.47) следует, что при , т.е. в режиме идеального холостого хода двигатель потребляет из сети чисто реактивный ток намагничивания. Это же следует и из круговой диаграммы (рис. 5.8,б). При увеличении нарастает до значения
(5.48)
при скольжении
,
а при дальнейшем увеличении скольжения уменьшается.
В номинальном режиме работа двигателя характеризуется почти наибольшим значением , т.к. .
Таким образом, для асинхронных двигателей лежит в пределах
.