Коэффициент мощности и рабочие характеристики асинхронного двигателя

Преобразование энергии в асинхронном двигателе. КПД.

Асинхронный двигатель является активно - индуктивным потребителем энергии. Его полная мощность равна S=P₁+jQ₁=3U₁I₁cosφ₁+j3U₁I₁sinΦ_1.

Активная мощность характеризует преобразование электрической энергии, подводимой к двигателю в механическую энергию на валу. Реактивная мощность характеризует циклический обмен энергии, между магнитным полем машины и источником. К обмоткам статора подается активная мощность P₁=U₁I₁cosφ₁. Часть этой мощности P_M идет на нагрев проводов обмотки статора, остальная мощность преобразуется в мощность вращающегося магнитного поля P_Mn. Часть этой мощности затрачивается на потери на гистерезис и вихревые токи P_τ, потери в стали ротора ничтожно малы т.к. ƒ₂<<ƒ_1.

Рис. 6.15

Мощность магнитного поля с учетом потерь в стали, является электромагнитной мощностью ротора P_эм=M×ɷ₀

ɷ₀ - угловая скорость магнитного поля,

М - вращающий электромагнитный момент,

P_эм - потери в меди ротора.

Мощность на валу

Р_мех=Р₁-Р_м1-Р_ст-Р_м2

Р_мех =ɷ/М, где ɷ - угловая скорость ротора.

Однако полезная мощность Р₂ еще меньше из-за механических потерь и добавочных потерь из-за пульсации магнитного поля.

Р₂=Р_мех-(Р_мех+Р_доб)

Коэффициент полезного действия двигателя η=Р₁/Р₂×100%. Номинальный КПД современных трехфазных асинхронных двигателей колеблется в пределах η = 0,75 ÷ 0,95. Больший КПД имеют машины большей мощности.

Ранее говорилось о большом народнохозяйственном значении коэффициента мощности энергоустановок, повышение которого необходимо для лучшего использования энергетического оборудования генераторов, трансформаторных подстанций, линий электропередачи и распределительных сетей. Асинхронные двигатели очень широко используется, в промышленности и являются, поэтому, одним из основных потребителей электроэнергии. Они могут значительно снизить cos φ энергетических систем.

Как известно.

Так как рабочий магнитный поток при постоянстве входного напряжения U₁ остается неизменным, энергия магнитного поля и реактивная мощность так же остаются неизменной, и не зависит от нагрузки. Активная же мощность и, значит, cosφ зависит от нагрузки на валу двигателя.

При холостом ходе активная мощность стремится к нулю, угол сдвига фаз φ→90°. Почти весь ток, потребляемый двигателем, является реактивным и идет на создание магнитного поля. При увеличении нагрузки до номинальной, растет активная составляющая тока, угол φ уменьшается. При увеличении нагрузки выше номинальной значительно увеличиваются магнитные потоки рассеяния, реактивная составляющая тока и реактивная мощность, угол φ увеличивается, cosφ - уменьшается. Таким образом, cosφ максимален при номинальной нагрузке и уменьшается при недогрузке и перегрузке.

Рис. 6.16

Рис. 6.17

Дата добавления: 2014-01-06