Енергийните загуби и ефективността на асинхронните двигатели

В електронния двигател, когато първият вид енергия се преобразува в друга част от енергията, тя изчезва, когато топлината се разсейва в различните части на двигателя. В електронните двигатели има загуби на енергия от 3 вида: загуби в намотките, загуба на стомана и механични загуби. Освен това има незначителни допълнителни загуби.

Енергийната загуба в асинхронния двигател се изследва, като се използва енергийната схема (фигура 1). На диаграма P1 - захранването, подадено към статора на двигателя от мрежата. Основната част от Ram на тази мощност, минус загубите в статора, се предава електрически на ротора през пролуката. Rem се нарича електроенергия.

Фиг. 1. Енергийна схема на двигателя

Загубите на мощност в статора се добавят от загубите на мощност в намотката си Pob1 = m1 × r1 × I12 и загубата в стоманата Pc1. Силата Pc1 е загубата на вихрови токове и обръщането на магнетизацията на статорното ядро.

Загубите в стоманата също се намират в сърцевината на ротора на асинхронен двигател, но те са малки и не могат да бъдат взети под внимание. Това се обяснява с факта, че скоростта на въртене на магнитния поток на статора спрямо n0 е много пъти по-голяма от скоростта на въртене на магнитния поток на ротора спрямо n0 - п, ако скоростта на въртене на асинхронен двигател п съответства на стабилна част от естествените механичните свойства.

Механичната мощност на асинхронния двигател PMx, развит на роторния вал, е по-малка от електрическата мощност на Ram за мощността Pob2 на загубите в намотката на ротора:

Рмх = Рэм - Pob2

Мощност на вала на двигателя:

P2 = Pmx - pmx,

където PMH - механично загуба на мощност, равна на сумата на загубите от триене в лагерите, триенето на въздуха единици предене (загуба на въздух) и триене пръстен на четки (за двигатели с ротор рана).

Електрическите и механичните мощности са:

Rem = ω0М, Pmx = ωM,

където ω0 и ω са синхронната скорост и скоростта на ротора на двигателя; M е моментът, развит от двигателя, т.е. моментът, с който въртящото се магнитно поле действа върху ротора.

От тези изрази следва, че загубите на мощност в намотката на ротора:

или Pob2 = s x Pam

В случаите, когато се разбира активното съпротивление r2 на фазата на намотката на ротора, загубите в тази намотка могат да бъдат намерени и от израза Pob2 = m2x r2x I22.

При асинхронни двигатели има и допълнителни загуби, дължащи се на предавката и роторното колело, вихрови токове в различни компоненти на двигателя и други причини. При пълно натоварване загубата на мотор Pd е равна на 0,5% от номиналната мощност.

Фактор на полезно действие (ефективност) на асинхронен двигател:

η = Р2 / Р1 = (Р1 - (Pob-Pc-Pmx-Pd)) / Р1,

където Rob = Pob1 + Rob2 - общата загуба на мощност в статорните намотки и ротора на асинхронния двигател.

Тъй като общата загуба зависи от натоварването, ефективността на асинхронния двигател е функция на товара.

На фиг. 2 и се посочва кривата η = f (P / Pnom), където P / Pn е относителната мощност.

Фиг. 2. Работни свойства на асинхронен двигател

Асинхронният електродвигател е проектиран така, че максимумът на неговата ефективност ηmax да се извършва при товар, малко по-малък от номиналния. Ефективността на двигателя е доста висока в широк диапазон от натоварвания (фиг.2, а). За повечето модерни асинхронни двигатели ефикасността е 80-90%, а за масивните двигатели - 90-96%.

Училище за електротехник