Энергетическая диаграмма асинхронной машины в двигательном режиме

Энергетическая диаграмма асинхронной машины в двигательном режиме

При работе асинхронной машины в двигательном режиме ее ро­тор под воздействием по­ложительного электромагнитного момента, направленного в сторону перемещения магнитного поля, вращается со скоростью, меньшей скорости поля.

Активная мощность Р₁, потребляемая асинхронным двигателем из m₁ – фазной сети, пре­образуется в механическую мощность Р₂ передаваемую через вал рабочему механизму с неизбеж­ными потеря­ми в различных частях машины, рис.1.

Рис.1. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя (а),

схема связей между элементами двигателя (б).

Мощность двигателя, потребляемая из m₁-фазной сети, равна

P₁=m₁U₁I₁cosφ₁ (1)

где U₁; I₁ - фазные напряжение и ток статора;

φ1 - угол между векторами напряжения и тока статора (φ1 считается положительным, если ток отстает от напря­жения).

Часть мощности Р₁ теряется в статоре в виде электрических по­терь ΔР_Э1 в активном сопро­тивлении обмотки и в виде магнит­ных потерь ΔP_М1 в стали сердечника. Оставшаяся часть пред­ставляет собой электромагнитную мощность Р_ЭМ, которая переда­ется из цепи статора в цепь ротора посредством вращающегося магнитного поля

Р_ЭМ = Р₁ - ΔР_Э1 - ΔP_M1 = ω₁М , (2)

где М - электромагнитный момент;

ω₁=2πf₁/p - угловая скорость вращения магнитного поля;

f₁ - частота сети;

р - число пар полюсов асинхронного двигателя.

Часть электромагнитной мощности Р_ЭМ тратится в виде по­терь DР_ЭЛ2 в активном со­противлении обмотки ротора. Так как при номинальной угловой скорости вращения асинхронного двигате­ля частота перемагничивания стали ротора невелика (f₂=1 – 3 Гц), то магнитные по­тери в стали малы и их обычно не учитывают. Тог­да полная механическая мощность, развивае­мая двигателем, равна

Р_МЕХ=P_ЭМ - ΔР_Э2=ωМ, (3)

где ω - угловая скорость вращения ротора.

Механическая мощность, отдаваемая асинхронным двигателем рабочему механизму, равна

P₂=P_МЕХ - ΔР_МЕХ - ΔР_д, (4)

где ΔР_МЕХ - потери мощности на трение в подшипниках и вентиля­ционные;

ΔР_д - добавочные потери мощности, вызванные высшими гармоническими МДС обмоток.

Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя равен

η=P₂ / P₁. (5)

Электромеханическое преобразование энергии происходит в асинхронной машине во всех режи­мах, кроме режимов холостого хода и короткого замыкания.

Включение добавочных сопротивлений в цепь ротора

Конструктивные особенности асинхронной машины с фазным ротором позволяют в каждую фазу обмотки ротора включить добавочные сопротивления - активные или реактивные. Введение добавочных со­противлений в цепь ротора дает возможность ограничить величину пускового тока, увеличить до значения максимального пусковой момент, осуществить плавный запуск двигателя и т.д.

Энергетическая диаграмма асинхронной машины в двигательном режиме

При работе асинхронной машины в двигательном режиме ее ро­тор под воздействием по­ложительного электромагнитного момента, направленного в сторону перемещения магнитного поля, вращается со скоростью, меньшей скорости поля.

Активная мощность Р₁, потребляемая асинхронным двигателем из m₁ – фазной сети, пре­образуется в механическую мощность Р₂ передаваемую через вал рабочему механизму с неизбеж­ными потеря­ми в различных частях машины, рис.1.

Рис.1. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя (а),

схема связей между элементами двигателя (б).

Мощность двигателя, потребляемая из m₁-фазной сети, равна

P₁=m₁U₁I₁cosφ₁ (1)

где U₁; I₁ - фазные напряжение и ток статора;

φ1 - угол между векторами напряжения и тока статора (φ1 считается положительным, если ток отстает от напря­жения).

Часть мощности Р₁ теряется в статоре в виде электрических по­терь ΔР_Э1 в активном сопро­тивлении обмотки и в виде магнит­ных потерь ΔP_М1 в стали сердечника. Оставшаяся часть пред­ставляет собой электромагнитную мощность Р_ЭМ, которая переда­ется из цепи статора в цепь ротора посредством вращающегося магнитного поля

Р_ЭМ = Р₁ - ΔР_Э1 - ΔP_M1 = ω₁М , (2)

где М - электромагнитный момент;

ω₁=2πf₁/p - угловая скорость вращения магнитного поля;

f₁ - частота сети;

р - число пар полюсов асинхронного двигателя.

Часть электромагнитной мощности Р_ЭМ тратится в виде по­терь DР_ЭЛ2 в активном со­противлении обмотки ротора. Так как при номинальной угловой скорости вращения асинхронного двигате­ля частота перемагничивания стали ротора невелика (f₂=1 – 3 Гц), то магнитные по­тери в стали малы и их обычно не учитывают. Тог­да полная механическая мощность, развивае­мая двигателем, равна

Р_МЕХ=P_ЭМ - ΔР_Э2=ωМ, (3)

где ω - угловая скорость вращения ротора.