Энергетические диаграммы асинхронных машин.

В электрической машине происходит преобразование электрической энергии в механическую или механической энергии в электрическую. Рассмотрим электрический двигатель. Асинхронный электрический двигатель условно можно изобразить в виде следующих элементов (Рис. 3.5).

Рисунок 3.5 Структурная схема асинхронного двигателя

Электрическая мощность , потребляемая двигателем из сети частично теряется в статоре двигателя. Эти потери связаны с потерями в обмотке статора которые зависят от нагрузки Мощность этих потерь пропорционально квадрату действующего тока статора и сопротивления обмоток . Потери в статоре связаны и с перемагничиванием его магнитопровода. Статор перемагничивается с частой 50Гц ротор, скользящий в этом поле - со значительно меньшей частотой (несколько Гц). Поэтому считается, что магнитные потери сосредоточены в статоре. Эти потери не зависят от нагрузки машины, т. к. не изменяют интенсивность результирующего поля машины.

Электромагнитная мощность характеризует скорость преобразования энергии посредством магнитного поля. В асинхронном двигателе электромагнитный момент М возникает в следствии воздействия рабочего вращающегося магнитного поля на токи ротора. Как было показано рабочее поле и токи вращаются с одинаковой скоростью . Следовательно электромагнитная мощность:

Механическая мощность развиваемая двигателем, определяется электромагнитным моментом M и скоростью ротора

= , где - скорость вращения ротора в оборотах в минуту.

Разность мощностей равна мощности электрических потерь в обмотке ротора , где

- скольжение.

Электрические потери в роторе асинхронной машины пропорциональны скольжению .

Наличие в роторе потерь пропорциональных скольжению – одна из особенностей асинхронной машины, обусловливающих их отличия от других типов электрических машин.

Если обмотки ротора представляют замкнутый контур, то при скольжении S = 1 вся мощность, поступающая на ротор, преобразуется в тепло. При S = 0 мощность из сети на ротор не поступает. При скольжениях, отличных от 0 и 1, электромагнитная мощность преобразована в двигательном режиме в механическое и тепло, в генераторном в электрическое и тепло. Если обозначить мощность механических потерь - . Полезная механическая мощность на валу .

Диаграмма активных мощностей двигателя приведены на рис.3.6

Рисунок 3.6 Диаграмма мощностей асинхронного двигателя

Современные двигатели работают с высоким коэффициентом полезного действия: .

Чем больше номинальная мощность двигателя , тем больше его кпд.

Диаграмма реактивных мощностей для асинхронного двигателя приведена на рис. 3.7

Рисунок 3.7 Диаграмма реактивных мощностей асинхронного двигателя

Из сети поступает реактивная мощность которая идет на создание рабочего вращающегося поля ( ). Часть мощности расходуется на поля рассеяния обмотки статора и ротора