Потери мощности в асинхронных машинах. Кпд.

При работе асинхронного двигателя происходит процесс преобразования электрической энергии переменных токов сети в механическую энергию вращательного движения. Это преобразование, как и в других электрических машинах, связано с потерями энергии, поэтому полезная мощность на выходе двигателя всегда меньше мощности на выходе на величину потерь мощности

 

, (8.1)

 

где – потребляемая из сети активная мощность.

Протекающий по обмоткам ток вызывает нагрев этих обмоток, поэтому забираемся из сети мощность частично теряется в обмотке статора в виде электрических потерь

 

. (8.2)

 

Перемагничивание сердечника статора сопровождается магнитными потерями ; эти потери в асинхронном двигателе вызваны потерями на гистерезис и потерями на вихревые токи.

Оставшаяся часть мощности представляет собой электромагнитную мощность , передаваемую со статора на ротор

 

. (8.3)

 

 

Этой мощности соответствует электрическая мощность в сопротивлении , т. е.

.

Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в обмотке ротора

. (8.5)

 

Частота перемагничивания сердечника ротора . При частоте тока в сети и номинальном скольжении частота перемагничивания ротора , поэтому магнитные потери в сердечнике ротора настолько малы, что их в практических расчетах не учитывают, .

За исключение электрических потерь в обмотке ротора, электромагнитная мощность переходит в механическую

 

, (8.6)

 

где сопротивление вводится в цепь ротора для замены механической мощности при вращающемся роторе на электрическую мощность при неподвижном роторе. Электрические потери в обмотке ротора можно выразить

 

. (8.7)

 

Итак, электрические потери в роторе прямо пропорциональны скольжению.

 

Рис. 8.1 Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя

Во вращающейся машине, кроме электрических и магнитных потерь, возникают также механические потери мощности ; они слагаются из потерь на трение в подшипниках, о воздух. В асинхронных двигателях с фазным ротором механические потери происходят еще и за счет трения между щетками и контактными кольцами ротора.

Кроме вышеперечисленных основных потерь, есть еще добавочные потери – они включают в себя все виды трудно учитываемых потерь, вызванных действием высших гармоник магнитодвижущих сил (МДС), пульсацией магнитной индукции в зубцах и другими причинами. В соответствии с государственным стандартом добавочные потери асинхронных двигателей принимают равными 0,5 % от подводимой к двигателю мощностью

.

Сумма всех потерь

 

. (8.8)

 

Оставшаяся после вычета потерь (8.1) мощность составляет полезную механическую мощность на валу.

У асинхронного двигателя кпд

 

. (8.9)

 

Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя с изменением нагрузки также меняет свою величину: в режиме холостого хода кпд равен нулю, а затем с ростом нагрузки он увеличивается, достигая максимума при нагрузке . При дальнейшем увеличении нагрузки кпд незначительно снижается, а при перегрузке он резко убывает, что объясняется значительным ростом потерь .