Απώλεια ενέργειας και απόδοση επαγωγικών κινητήρων

Σε έναν ηλεκτροκινητήρα, όταν μετατρέπεται μια μορφή ενέργειας σε μια άλλη, μέρος της ενέργειας χάνεται με τη μορφή θερμότητας που διαχέεται σε διάφορα μέρη του κινητήρα. Οι ηλεκτροκινητήρες έχουν απώλεια ενέργειας τρεις τύποι: απώλειες περιέλιξης, απώλειες χάλυβα και μηχανικές απώλειες… Επιπλέον, υπάρχουν μικρές πρόσθετες απώλειες.

Απώλεια ενέργειας σε ασύγχρονος κινητήρας σκεφτείτε να χρησιμοποιήσετε το ενεργειακό του διάγραμμα (Εικ. 1). Στο διάγραμμα, το P1 είναι η ισχύς που παρέχεται στον στάτορα του κινητήρα από το δίκτυο. Ο κύριος όγκος αυτού του πλαισίου ισχύος, μείον τις απώλειες του στάτη, μεταδίδεται ηλεκτρομαγνητικά στον ρότορα μέσω του διακένου. Ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική ισχύς Ram.

Ρύζι. 1. Διάγραμμα ισχύος κινητήρα

Η απώλεια ισχύος στον στάτορα είναι το άθροισμα της απώλειας ισχύος στην περιέλιξή του Ptom 1 = m1 NS r1 NS I12 και των απωλειών χάλυβα Pc1. Ισχύς Pc1 είναι οι απώλειες αντιστροφής δινορρευμάτων και η μαγνήτιση του πυρήνα του στάτη.

Υπάρχουν επίσης απώλειες χάλυβα στον πυρήνα του ρότορα του επαγωγικού κινητήρα, αλλά αυτές είναι μικρές και μπορεί να μην ληφθούν υπόψη.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ταχύτητα περιστροφής της μαγνητικής ροής σε σχέση με τον στάτη n0 φορές την ταχύτητα περιστροφής της μαγνητικής ροής σε σχέση με τον ρότορα n0 — καθώς η ταχύτητα του ρότορα ενός ασύγχρονου κινητήρα n αντιστοιχεί στη σταθερή μέρος των φυσικών μηχανικών χαρακτηριστικών.

Η μηχανική ισχύς του ασύγχρονου κινητήρα Pmx που αναπτύχθηκε στον άξονα του ρότορα είναι μικρότερη από την ηλεκτρομαγνητική ισχύ Pem από την τιμή ισχύος Pabout 2 απώλειες στην περιέλιξη του ρότορα:

Rmx = Ram — Pvol2

Ισχύς άξονα κινητήρα:

P2 = Pmx — strmx,

όπου strmx είναι η δύναμη των μηχανικών απωλειών ίση με το άθροισμα των απωλειών τριβής στα ρουλεμάν, της τριβής των περιστρεφόμενων μερών έναντι του αέρα (απώλειες αερισμού) και της τριβής των βουρτσών στους δακτυλίους (για κινητήρες με ρότορα φάσης).

Η ηλεκτρομαγνητική και η μηχανική ισχύς είναι ίσες:

Κριός = ω0M, Pmx = ωM,

όπου ω0 και ω — σύγχρονη ταχύτητα και ταχύτητα περιστροφής του ρότορα κινητήρα. M είναι η ροπή που αναπτύσσεται από τον κινητήρα, δηλαδή η στιγμή με την οποία το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο δρα στον ρότορα.

Από αυτές τις εκφράσεις προκύπτει ότι οι απώλειες ισχύος στην περιέλιξη του ρότορα:

ή Pokolo 2 = με NS PEM

Σε περιπτώσεις όπου είναι γνωστή η ενεργή αντίσταση r2 της φάσης της περιέλιξης του ρότορα, οι απώλειες σε αυτή την περιέλιξη μπορούν επίσης να βρεθούν από την έκφραση Pabout 2 = m2NS r2NS I22.

Στους ασύγχρονους ηλεκτροκινητήρες υπάρχουν επίσης πρόσθετες απώλειες λόγω της μετάδοσης κίνησης του ρότορα και του στάτορα, δινορευμάτων σε διάφορες δομικές μονάδες του κινητήρα και άλλους λόγους. Σε απώλειες πλήρους φορτίου του κινητήρα, το Pd θεωρείται ίσο με το 0,5% της ονομαστικής ισχύος του.

Συντελεστής απόδοσης (COP) επαγωγικού κινητήρα:

η = P2 / P1 = (P1 — (Pc — Pc — Pmx — Pd)) / P1,

όπου Rob = Περίπου 1 + Rob2 — συνολικές απώλειες ισχύος στις περιελίξεις του στάτορα και του ρότορα ενός ασύγχρονου κινητήρα.

Δεδομένου ότι η συνολική απώλεια εξαρτάται από το φορτίο, η απόδοση του κινητήρα επαγωγής είναι επίσης συνάρτηση του φορτίου.

Στο σχ. 2 δίνεται μια καμπύλη η = e(P / Pnom), όπου P / Pnom — σχετική ισχύς.

Ρύζι. 2. Χαρακτηριστικά απόδοσης του επαγωγικού κινητήρα

Ο επαγωγικός κινητήρας έχει σχεδιαστεί για να μεγιστοποιεί την απόδοσή του ηmax συγκρατείται σε φορτίο ελαφρώς μικρότερο από το ονομαστικό. Η απόδοση του κινητήρα είναι αρκετά υψηλή και σε μεγάλο εύρος φορτίων (Εικ. 2, α) Για τους περισσότερους σύγχρονους ασύγχρονους κινητήρες, η απόδοση είναι 80-90%, και για ισχυρούς κινητήρες 90-96%.