6.4. Энергетическая диаграмма и механическая

характеристика асинхронного двигателя

6.4.I Энергетическая диаграмма. Коэффициент полезного

действия АД

Преобразование энергии и потери в АД наглядно иллюстрирует энергетическая диаграмма, которая изображается в виде потока энергии с ответвлениями, символизирующими те или иные потери (рисунок 6.7).

АД потребляет из сети мощность .

Ч

Рисунок 6.7 - Энергетическая

Диаграмма асинхронного двигателя

асть этой мощности расходуется на покрытие магнитных потерь в сердечнике статора на гистерезис и вихревые токи . Поскольку в рабочем режиме частота перемагничивания ротора мала, то потерями в стали ротора обычно пренебрегают. Кроме того, необходимо учитывать электрические потери в обмотке статора, которые равны

. (6.32)

Оставшаяся часть мощности передается через воздушный зазор в ротор электромагнитным путем и поэтому называется электромагнитной мощностью

. (6.33)

На основании схемы замещения приведенного АД электромагнитная мощность, передаваемая в ротор, может быть записана выражением

(6.34)

или

. (6.35)

Часть электромагнитной мощности расходуется в виде электрических потерь в обмотке ротора

. (6.36)

Исходя из формулы (6.35), эти потери могут быть записаны также через мощность Р_эм и скольжение s

, (6.37)

т.е. электрические потери в обмотке ротора пропорциональны скольжению.

Оставшаяся часть электромагнитной мощности преобразуется в механическую мощность АД

. (6.38)

Полезная механическая мощность на валу АД меньше мощности Р_мех на величину механических и добавочных потерь

. (6.39)

Механические потери обусловлены трением в подшипниках и трением вращающихся частей о воздух. Добавочные потери вызваны наличием в двигателе магнитных полей рассеяния и полей высших гармоник.

Коэффициент полезного действия определяется отношением полезной мощности на валу к мощности, потребляемой им из сети, т.е.

, (6.40)

где

6.4.2. Вращающий момент ад

Электромагнитный вращающий момент АД создается в результате взаимодействия проводников с током обмотки ротора и вращающегося с угловой скоростью магнитного потока. Величина этого момента определяется из отношения

, (6.41)

где _.

С учетом формул (6.35) и (6.30) имеем

(6.42)

или . (6.43)

Таким образом, вращающий электромагнитный момент АД пропорционален квадрату подводимого к двигателю напряжения фазы, зави­сит от скольжения и параметров статора и ротора.

В соответствии с векторной диаграммой (рисунок 6.6) для вторич­ной цепи справедливо соотношение

Поскольку формула (6.42) для вращающего момента может быть записана в виде

, (6.44)

где постоянный коэффициент.

Из (6.44) следует, что вращающий момент АД пропорционален активной составляющий тока ротора и магнитному потоку пары полюсов

В системе СИ момент измеряется в Ньютон-метрах.