Потери и КПД асинхронного двигателя

Преобразование электрической энергии в механическую в асинхронной машине сопряжено с потерями энергии, поэтому полезная мощность на валу двигателя всегда меньше потребляемой из сети мощности на величину потерь :

.

Потери преобразуются в теплоту, что приводит к нагреву машины. Потери в электрических машинах разделяют на основные и добавочные. Основные потери включают в себя магнитные, электрические и механические.

Магнитные потери в асинхронном двигателе вызваны потерями на гистерезис и на вихревые токи, возникающие в магнитопроводе при его перемагничивании. Величина магнитных потерь пропорциональна частоте перемагничивании , где лежит в пределах 1,3–1,5. Частота перемагничивания магнитопровода статора равна частоте сети . Частота перемагничивания магнитопровода ротора не превышает в номинальном режиме нескольких герц, поэтому магнитные потери ротора малы, и в практических расчетах они не учитываются.

Электрические потери в асинхронном двигателе вызваны нагревом обмоток статора и ротора проходящими по ним токами:

и .
Электрические потери пропорциональны квадрату тока в обмотке.

Электромагнитная мощность передается электромагнитным путем через воздушный зазор от статора к ротору:

.
Электрические потери пропорциональны скольжению, поэтому предпочтительными являются режимы с малыми скольжениями.

В асинхронных машинах с фазным ротором имеются также потери в щеточном контакте:

.

Механические потери – это потери на трение в подшипниках и на вентиляцию. Величина этих потерь пропорциональна квадрату частоты вращения ротора ( ). В асинхронных двигателях с фазным ротором механические потери происходят еще и за счет трения между щетками и контактными кольцами ротора.

Добавочные потери включают в себя все виды трудноучитываемых потерь, вызванных действием высших гармоник МДС, пульсацией магнитной индукции в зубцах и другими причинами. В соответствии со стандартом добавочные потери асинхронных двигателей принимают равными 0,5 % от подводимой к двигателю мощности .

При расчете добавочных потерь для режима, отличного от номинального следует пользоваться выражением

,
где – коэффициент нагрузки.

Коэффициент полезного действия асинхронной машины:

.

КПД трехфазных асинхронных двигателей общего назначения при номинальной нагрузке: для двигателей мощностью от 1 до 10 кВт составляет 75–85 %, для двигателей мощностью более 10 кВт – 90–94 %.