ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Втрати і ККД асинхронного двигуна

У АД електрична енергія перетворюється на механічну. В процесі такого перетворення частина її втрачається в самому двигуні. Потужність Р1, спожи­вана обмоткою статора від мережі, витрачається на втрати в статорі та в роторі.

Втрати в статорі складаються з потужності втрат в осерді статора на гіс­терезис і вихрові струми (втрати в сталі статора) Рс і потужності електричних втрат в обмотці статора на її нагрівання струмом РЕ. С:

РЕ. С = m1 • I1 • R1 , (11.26)

де т1 - число фаз статора; I1 - струм статора; R1 - активний опір фази статора.

Якщо від потужності Р1 відняти втрати в статорі, то отримаємо потуж­ність, яка називається електромагнітною потужністю двигуна РЕ. М. Це потуж­ність обертового поля. Деяка її частина є електричними втратами в роторі РЕР:

РЕР = т2 • I1 • R2 , (11.27)

де I2 - струм ротора; R2 - активний опір фази ротора; т2 - число фаз ротора.

Втратами в сталі ротора внаслідок малої частоти струму ротора можна зне­важити. Частина електромагнітної потужності, що залишилася, перетворюється на механічну Р'2. Якщо від неї відняти потужність механічних втрат Рм, обумовлених тертям у підшипниках і об повітря, і потужність додаткових втрат Рд, пов'язаних з пульсаціями магнітного потоку в зубцевій зоні магнітопроводу і з полями розсію­вання, то одержимо механічну потужність на валу Р2. Тоді ККД двигуна

Р2 Р1 - АР ґ Л

V = Р = -^р— , (11.28)

Р1 Р1

де АР - сумарні втрати у двигуні.

Деякі з втрат (наприклад, втрати в сталі) практично не залежать від наванта­ження; інші (наприклад, електричні в обмотках статора й ротора) - пов'язані з наван­таженням. В цілому із зростанням навантаження зростають і втрати, а отже, і нагрі­вання двигуна. Гранична механічна потужність на валу, яку двигун може розвивати довгостроково (необмежено довго), не перегріваючись понад припустиму темпера­туру, називається номінальною потужністю двигуна. Вона вказується у паспорті.

ККД двигуна при номінальному навантаженні значною мірою залежить від номіна­

льної потужності двигуна. Чим більша потужність двигуна, тим менші відносні втра­ти в ньому й більший ККД. Для великих асинхронних двигунів номінальний ККД досить високий і досягає значень 0,9 ^ 0,97, в той час як для двигунів малих потуж­ностей (близько 1 кВт) він дорівнює лише 0,7 ^ 0,8. Крім того, за інших рівних умов, номінальний ККД вищий у двигуна з більшою синхронною швидкістю.

Електромагнітна потужність двигуна РЕМ може бути записана як добуток

моменту електромагнітних сил М і кутової швидкості поля ф1:

• —

Рем = М Ф = М —1 . (11.29)

60

У свою чергу, механічна потужність ротора Р2 дорівнює добутку моменту і кутової швидкості ротора ф2:

Р2 = М •а1 = М '2^—±; (11.30)

60

Електромагнітна потужність ротора:

Рер = Рем, - р; = M^(«і -«2) = м^ = М^01 •* = Ре»,-5. (11.31)

60 60 п,

При пуску двигуна, коли s = 1, електромагнітна потужність РЕМ дорівнює потужності втрат у роторі РЕР. З розгоном двигуна втрати в роторі зменшують­ся. Таким чином, ковзання s є мірою втрат у роторі.

У нормальному режимі роботи двигуна мале значення ковзання s (поряд­ку декількох відсотків) є важливою умовою його економічності.