Втрати потужності і коефіцієнт корисної дії асинхронного двигуна

Перетворення електричної енергії, яку двигун споживає з мережі, у механічну, завжди супроводжується певними втратами. Тому слід розрізняти потужність підведену до статорних обмоток –

і корисну потужність на валу двигуна –

,

де D R – втрати потужності в двигуні.

В АД, так як і в трансформаторі, втрати потужності складаються з втрат у магнітопроводі (втрати в сталі Р _с) і втрат на нагрівання обмоток (втрати в міді Р _м). Крім цього, тут є втрати від тертя у підшипниках, а також на вентиляцію – механічні втрати Р _мех,чого немає у трансформаторі. Отже можна записати:

Величина Р _с є пропорційною квадрату напруги живлення статорних обмоток двигуна. Механічні втрати потужності Р _мех визначаються частотою обертання ротора двигуна. Оскільки на практиці абсолютна більшість АД загального призначення працює при номінальній напрузі живлення U _1н і з постійною частотою обертання, то можна вважати, що Р _с = const і Р _мех = const.

Втрати в міді Р _м – втрати на нагрівання виготовлених з міді статорних Р _м1 і роторних Р _м2 обмоток двигуна (зауважимо, що у АД з КЗР обмотки ротора виготовляють з алюмінію) залежать від діючих у обмотках струмів, відповідно, I ₁ і I ₂:

,

де r ₁ та r ₂ – активний опір, відповідно, статорних і роторних обмоток.

Враховуючи, що навантаження двигуна з боку робочої машини може змінюватися і отже будуть змінюватися струми I ₁ і I ₂, то величина Р _м є змінною.

Суму постійних втрат потужності в АД з точністю, достатньою для інженерних розрахунків, можна визначити дослідним шляхом. Для цього достатньо виміряти активну потужність Р ₁₀, яку з мережі споживають статорні обмотки при роботі двигуна в режимі холостого ходу:

.

Для визначення, втрат на нагрівання обмоток Р _м проводять дослід короткого замикання. Тут до статорних обмоток АД з загальмованим ротором (у двигуна з фазним ротором роторні обмотки перемикають коротко) підводять таку напругу U _кз << U _1н, при якій струм у обмотках дорівнює номінальному. Виміряну за цих умов потужність Р _кз статорних обмоток вважають такою, що витрачається на нагрівання статорних Р _м1 і роторних Р _м2 обмоток двигуна:

.

У загальному випадку коефіцієнт корисної дії АД може бути розрахований за формулою:

.

На практиці ж користуються формулою, подібною до тієї, що застосовується для розрахунку ККД трансформатора –

,

де Р _1н – номінальна активна потужність АД; b = Р ₁/ Р _1н - коефіцієнт завантаження АД, як відношення фактичної потужності до номінальної.

Залежно від потужності АД h_н звичайно складає (70...90)%. Причому двигуни більшої потужності Р _1н мають, як правило, кращий номінальний ККД ніж двигуни малої потужності. Враховуючи, що АД на виробництві переважно працюють при певному недовантаженні, їх проектують таким чином, щоб h мав максимальне значення при b» 0,75. Графічно вигляд залежності h(b) показаний на рис. 4.6.

Тут же відмітимо, що залежність h від корисної потужності на валу двигуна Р ₂ є однією з важливих робочих характеристик АД. Якісно вона має такий же вигляд як h = f (b).

Дата добавления: 2014-01-04