Энергетические показатели двигателя

Активная мощность, потребляемая двигателем из сети

.

Номинальная активная мощность

.

Эта мощность за вычетом потерь в двигателе преобразуется в механическую мощность на валу двигателя Р.

Реактивная мощность, потребляемая из сети, расходуется на создание вращающегося магнитного поля, поэтому она не зависит от величины нагрузки на валу двигателя. При постоянном напряжении сети она остается практически неизменной

.

Полная мощность, потребляемая из сети при неполной и но­минальной нагрузках

Мощность суммарных потерь в двигателе в номинальном режиме

.

где , - мощность магнитных потерь в сердечниках статора и ротора;

, - мощность электрических потерь в обмотках статора и ротора;

- мощность механических потерь, вызванных трением в подшипниках и вентиляцией охлаждающего воздуха.

Механическая мощность на валу двигателя при неполной на­грузке и в номинальном режиме

; .

Вращающий момент на валу двигателя при не­полной и номинальной на­грузке

где угло­вая частота ротора при номинальной нагрузке

Коэффициент полезного действия (КПД)

; .

Номинальный КПД асинхронных двигателей имеет величину 0,7-0,95. Малые значения КПД относятся к двигателям малой мощ­ности, большие - к двигателям большой мощности. Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, близкой к номинальной.

Коэффициент мощности двигателя при неполной и номиналь­ной нагрузке

При изменении мощности на валу двигателя от 0 до Р_Н коэффи­циент мощности изменяется, в основном, за счет Р₁. Номинальные значения = 0,75-0,95 в за­висимости от мощности двигателя. В режиме холостого хода P=0, поэтому потребляемая мощность из сети равна мощности суммарных потерь в двигателепри практически постоянной Q_1Н.

.

Коэффициент мощности в режиме холостого хода низкий и равен 0,08-0,15. Это значит, для рационального ис­пользования электрической энергии на предприятиях длительная работа асинхронных двигателей в режиме холостого хода и при не­больших нагрузках недопустима.

Рабочие характеристики двигателя

Рабочими характеристиками являются зависимости частоты вращения n, подводимой мощности P₁, тока в обмотке статора I₁, КПД , коэффициента мощности, скольженияs от мощно­сти на валу двигателя Р при постоянном питающем напряжении U_H и постоянной частоте f_Н (рис. 4.11).

Рабочие характеристики дают возможность определять эксплуатационные свойства и устанавливать наиболее экономичный режим работы двигателя.

С увеличением тормозного момента на валу двигателя от приводимого механизма скорость вращения ротора n уменьшается, и как следствие, скольжение s относительно вращающегося поля, увеличивается. При увеличении скольжения неизбежно увеличивается ЭДС E₂, ток в проводниках ротора I₂.

Рис. 4.11

В свою очередь, увеличение тока ротора определяет увеличение электромагнитных сил f и вращающего момента M, действующих на ротор. С ростом вращающего момента отрицательное ускорение ротора будет стремиться к нулю и скорость ротора установится на новом, более низком уровне.

Передача энергии от статора к ротору происходит через зазор между статором и ротором магнитным потоком. Рост полезной механической мощности P₂, отдаваемой на валу двигателя возможен при увеличении мощности Р₁, потребляемой двигателем из сети, и тока в обмотке статора I₁.

Коэффициент мощности cos φ₁ при холостом ходе определяется мощностью потерь в магнитопроводе. При увеличении нагрузки cos φ₁ возрастает. Но при нагрузках, близких к номинальной, рост cos φ₁ замедляется из-за увеличения реактивной мощности полей рассеяния.

КПД при отсутствии нагрузки равен нулю, а по мере увеличения мощности P₂ КПД повышается, но при больших нагрузках рост КПД замедляется, затем начинает уменьшаться, так как потери в обмотках пропорциональны квадрату токов.