Энергетический баланс асинхронного двигателя

Комплексная мощность трехфазного асинхронного двигателя j?l — +jQi — ЗС/^сойф! + fiUiIism^pi,

где Р_ьQi — активная и реактивная мощности двигателя.

Активная мощность двигателя Р_х определяет среднюю мощность необратимого преобразования в двигателе электрической энергии, получаемой из трехфазной сети, в механическую, тепловую и другие виды энергии, а реактивная мощность Q_x— максимальную мощность обмена энергией между источником и магнитным полем двигателя.

Активная мощность и КПД двигателя. Диаграмма преобразования энергии в двигателе показана на рис. 14.20. В ней исходной величиной является активная мощность Р_г = 3 f/^coscpj потребления электрической энергии из трехфазной сети.

Часть этой мощности Р_мр1 составляет мощность потерь на нагревание проводов обмотки статора. Остальная мощность преобразуется в мощность вращающегося магнитного поля Р_|ф ,„ часть которой Р_с составляет мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов в сердечнике статора. Мощность потерь в сердечнике ротора, через который замыкается вращающийся магнитный поток, практического значения не имеет, так как частота /₂ тока в роторе весьма мала (1 — 3 Гц) и мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов незначительна.

Оставшаяся часть мощности вращающегося магнитного поля составляет электромагнитную мощность ротора Р_эм = р_врл1 — Р_с. Наконец, чтобы определить механическую мощность Р_мсх, развиваемую ротором, из электромагнитной мощности нужно вычесть мощность потерь на нагревание проводов обмотки ротора Р_пр2. Следовательно,

Р — Р — Р

Рис. 14.20

¹ мех ¹ 1 ^л и

ир1 ^£ нр2*

Полезная механическая мощностьР₂на валу двигателя будет меньше механической мощности Р_мех из-за механических потерь Р_МЛ1в двигателе, т.е.

Р — Р — Р

¹ 2 ¹ мех м.и*

Отношение полезной механической мощности Р₂на валу двигателя к активной мощности Р_гпотребления электрической энергии из сети определяет КПД асинхронного двигателя

Т1 =P₂/Pi-

Коэффициент полезного действия современных трехфазных асинхронных двигателей при номинальном режиме работы составляет 0,8-0,95.

р,

пр1

(I,

fL

ТТ

ТТ

Рг.

Реактивная мощность и коэффициент мощности двигателя. Реактивная мощность Qi характеризует обратимый процесс обмена энергией между магнитным полем двигателя и источником. Так как необходимость магнитного поля обусловлена принципом действия асинхронного двигателя, то неизбежно наличие реактивной мощности двигателя.

(14.21)

При проектировании и эксплуатации асинхронных двигателей представляет интерес соотношение между активной и реактивной мощностями, которое определяется коэффициентом мощности:

cos =pjjp* + QI.

Анализ уравнения электрического состояния фазы статора (14.116) показывает, что при постоянном значении напряжения U_xмежду выводами фазной обмотки статора и тока I_x^ /_1ном магнитный поток вращающегося поля двигателя Ф_в также постоянен и не зависит от ее нагрузки. Это означает, что энергия, запасаемая в магнитном поле асинхронного двигателя, и реактивная мощность двигателя также постоянны и не зависят от его нагрузки. Но так как с ростом нагрузки активная мощность двигателя увеличивается, то из (14.21) следует, что с ростом нагрузки и коэффициент мощности
двигателя увеличивается. Если при отсутствии нагрузки на валу двигателя коэффициент мощности асинхронного двигателя равен 0,1 — 0,15, то при номинальной нагрузке двигателя коэффициент мощности, как указывалось, достигает 0,8 — 0,95.

Вращающий момент асинхронного двигателя

Выражение для вращающего момента асинхронного двигателя можно получить из формулы для механической мощности Р_мех на валу двигателя:

Мф = Р_ме>_р,                              (14.22)

где uj_p— угловая скорость ротора.

Так как и;_р = 2тт/60, то, следовательно, связь между угловыми скоростями магнитного поля и;_п двигателя и ротора и;_р определяется скольжением

S= (щ-п)/щ = (ы_п - Wp)/u_n,

или

Up = 4,(1 -s).

Угловая скорость магнитного поля и>„ равна угловой частоте синусоидального тока в фазных обмотках статора и для двухполюсного двигателя (р — 1). В общем случае многополюсного двигателя

W„ = w/p,

где р — число пар полюсов.

Подставив в (14.22) выражение и>_р через и, получим

M_Bp=^-Lp_Mex.                                 (14.23)

Из анализа схемы замещения фазы двигателя (рис. 14.18) известно, что механическая мощность на валу

Р_мех = Ш'₂{1>₂? = 3R'_B2¹-^(I'₂)²= R_B2^m2~r~ tf- (¹⁴-²⁴>

s                       ь

Подставив значение механической мощности на валу двигателя из (14.24) в (14.23), получим выражение вращающего момента:

М_вр =m₂pR_B2Ii/us,                          (14.25)

а так какR_b2I₂= E₂cosy)₂,что следует из векторной диаграммы фазы ротора (см. рис. 14.16), a E₂/s=E_2wто

Мвр=Я₂Л^со₈ф₂.                              (14.26)

Чтобы ввести в выражение момента на валу (14.26) значение магнитного потока вращающегося поля, заменим согласно (14.17)

Е₂п = 4,44МА;_оГ)2Ф_в = ^w₂k^_B/ V2

и получим

М_вр = -j=m₂pw₂k^_BI₂c oscp₂= const • Ф_в/₂cos ф₂> (14.27)

т. е. вращающий момент двигателя пропорционален произведению потока вращающегося магнитного поля и тока в обмотке ротора.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1152; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 53 54 55 56 575859 60 61 62 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!