Основные энергетические соотношения. Энергетическая диаграмма
Представим вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя в виде поля двух полюсов магнита, вращающихся в пространстве с синхронной угловой скоростью (рис. 3.14)
Рис. 3.14. Принцип действия асинхронного двигателя
В проводниках замкнутой обмотки ротора при вращении полюсов будут наводиться токи. От взаимодействия поля полюсов с токами ротора возникнут электромагнитные силы , под действием которых ротор будет вращаться в ту же сторону, что и полюсы магнита, только с несколько меньшей, чем синхронная , угловой скоростью
При этом вследствие равенства действующих сил силам, противодействующим на полюсы магнита, так же как и на ротор, будут действовать силы, по величине равные силам, действующим на ротор , а по направлению им обратные. И те и другие силы будут создавать моменты М и – М, равные по величине, но противоположные по направлению.
Чтобы вращать полюсы магнита с постоянной скоростью , к ним необходимо извне приложить момент , по величине равный моменту электромагнитных сил М, действующих на полисы, а по направлению ему противоположный. Следовательно, для вращения полюсов к ним необходимо извне подвести мощность
, (3.45)
которая в реальном асинхронном двигателе передается от статора к ротору вращающимся магнитным полем. Она меньше мощности , подводимой к статору из сети, на величину электрических потерь в обмотке статора и потерь в стали статора :
, (3.46)
где – число фаз обмотки статора.
Ротор двигателя развивает момент М и вращается с угловой скоростью . Полная механическая мощность, развиваемая ротором,
, (3.47)
меньше электромагнитной мощности , в чем нетрудно убедиться, сравнивая выражения (3.45), (3.47) и учитывая, что . Объясняется это тем, что часть поступающей в ротор электромагнитной модности идет на покрытие электрических потерь в обмотке ротора: (магнитные потери в роторе вследствие малой частоты незначительны и ими можно пренебречь):
(3.48)
Полезная механическая мощность на валу двигателя меньше полной механической мощности . Это объясняется тем, что часть мощности идет на покрытие механических потерь на трение (в подшипниках, о воздух, в скользящих контактах), пульсационных и добавочных потерь, составляющих от :
(3.49)
С учетом (3.49), (3.47) и (3.46) можно записать
(3.50)
Равенству (3.50) соответствует энергетическая диаграмма асинхронного двигателя, представленная на рис. 3.15.
Рис. 3.15. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
К. п. д. асинхронного двигателя
Для современных трехфазных асинхронных двигателей номинальное значение к. п. д. составляет . С ростом номинальной мощности двигателя к. п. д. увеличивается.
Используя полученные равенства, можно вывести весьма важные энергетические соотношения для асинхронного двигателя.
Действительно, из (3.48) с учетом (3.47) и (3.45)
,
или с учетом того, что
, ,
получим
, (3.51)
Таким образом, электрические потери в роторе прямо пропорциональны скольжению s и электромагнитной мощности .
Из выражения (3.51) следует, что
, (3.52)
Подставим выражение (3.51) в (3.48), тогда
, (3.53)
или, заменив на [см. (3.51)],
, (3.54)
где и – соответственно ток и активное сопротивление обмотки ротора, приведенные к числу витков и фаз обмотки статора (см. §8.6).
Учитывая, что , равенство (3.45) [принимая во внимание (3.52)] можно переписать
,
откуда нетрудно найти выражение электромагнитного момента
, (3.55)
где , но так как , то .
Дата добавления: 2015-02-23; просмотров: 1258;