Головні енергетичні відношення. Енергетична діаграма.

Представимо обертове магнітне поле асинхронного двигуна у вигляді поля двох полюсів магніта, що обертаються в просторі з синхронною кутовою швидкістю (рис.1.1.18)

image002

В провідниках замкненої обмотки ротора при обертанні полюсів будуть наводитися струми. Від взаємодії поля полюсів з струмами ротора виникнуть електромагнітні сили Fем під дією яких ротор буде обертатися в той же бік, що ї полюси магніта, тільки з дещо меншою, ніж синхронна ω1, кутовою швидкістю

image004

image006При цьому внаслідок рівності діючих сил силам, протидіючим на полюси магніта, так же як і на ротор, будуть діяти сили, по величині рівні силам, що діють на ротор Fем, а за напрямком їм зворотні. І ті і другі сили будуть створювати моменти М і -М, рівні за величиною, але протилежні за напрямком.

Щоб обертати полюси магніта з постійною швидкістю ω1, до них необхідно ззовні прикласти момент Мзн, за величиною рівний моменту електромагнітних сил М, діючих на полюси, а за напрямком йому протилежний. Тому, для обертання полюсів до них необхідно ззовні підвести потужність

Pемзнω1=Мω1, (1.1.34)

яка в реальному асинхронному двигуні передається від статора до ротора обертовим магнітним полем. Вона менша потужності P1=m1I1U1cosφ1, що підводиться до статора з мережі, на величину втрат в обмотці статора Pемзнω1=Мω1 і втрат в сталі статора Рм1:

Рем1-m1І12r1-Pм1, (1.1.35)

де m1 — число фаз обмотки статора.

Ротор двигуна розвиває момент М і обертається з кутовою швидкістю ω2. Повна механічна потужність, що розвивається ротором,

P’2=Mω2 (1.1.36)

менша слабомагнітної потужності Рем, в чому неважко пересвідчитися, порівнюючи вирази (1.1.34), (1.1.36) і враховуючи, що ω21. Пояснюється це тим, що частина поступаючої в ротор електромагнітної потужності йде на покриття електричних i обмотці ротора: Рe2=m2I22r2 (магнітні втрати в роторі внаслідок малої частоти f2=f1s незначні і ними можна знехтувати):

P2’=Pеме2. (1.1.37)

Корисна механічна потужність на валу двигуна Р2 менша повної механічної потужності Р2. Це пояснюється тим, що частина потужності Р2 йде на покриття механічних втрат на тертя Рмех (в підшипниках, до повітря, в ковзаючих контактах), пульсуючих Рпульс і додаткових Рдод втрат, що складають 0,5-1% від Р2:

P2=P2’-Рмехпульсдод. (1.1.38)

З урахуванням (1.1.38), (1.1.37) і (1.1.35) можна записати

P2=P1е1м1е2мехпульсдод. (1.1.39)

Рівнянню (1.1.39) відповідає енергетична діаграма асинхронного двигуна, представлена на рис. 1.1.19.

image008ККД асинхронного двигуна

η=Р21.

Для сучасних трифазних асинхронних двигунів номінальне значення ККД складає 0,5image0100,95. З підвищенням номінальної потужності двигуна ККД підвищується.

Використовуючи отримані рівності, можна вивести досить важливі енергетичні відношення для асинхронного двигуна.

Дійсно, з (1.1.37) з урахуванням (1.1.36) і (1.1.34)

Ре1ем2’=1-2=(ω2 -ω1)ω1M/ω1,

або з урахуванням того, що (ω2 11=s,

Pe2=sPем,, 1=Pем. (1.1.40)

Таким чином, електричні втрати в роторі прямо пропорційні ковзанню s і електромагнітній потужності Рем.

З виразу (1.1.40) випливає, що

Рем=Pe2/s. (1.1.41)

Підставимо вираз (1.1.40) в (1.1.37), тоді

Р2’=Рем-Pe2=Рем-sРем=(1-s)Рем , (1.1.42)

або, замінивши Рем на Pe2/s [див. (1.1.41)],

Р2’=image012Pe2=image013m2I22r2=image014m1I22’r2 (1.1.43)

де I2’’ i r2 - відповідно струм і активний опір обмотки ротора, приведені до кількості витків і фаз обмотки статора.

Враховуючи, що Рем=1, рівність (1.1.34) (приймаючи до уваги (1.1.41)) можна переписати

1=Pe2/s,

Звідки неважко знайти вираз електромагнітного моменту

M= Pe1/(ω1s)= m1I22’r2/(ω1s) (1.1.44)

Тут image016, але так як n1=f160/p, то

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики” частина 2

Один комментарий к “Головні енергетичні відношення. Енергетична діаграма.”

  1. tmp Says:

    Нии***ески познавательная и интересная статья :-*



Оставьте комментарий к статье