Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя

Преобразование активной мощности в асинхронном двигателе можно проиллюстрировать на энергетической диаграмме (рис. 2.4). Обмотка статора, включенная в сеть, потребляетиз нее активную мощность Р₁. Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь Р_э1в активном сопротивлении r₁ обмотки при протекании по ней тока I₁:

P_э1= m₁I²₁₂ r₁.

Другая часть мощности расходуется на магнитные потери в зубцах и ярме стали статора Р_м1. Оставшаяся мощность посредством магнитного поля передается со статора в ротор. Эта мощность представляет собой электромагнитную мощность

Р₁₂= Р₁- P_э1- Р_м1 = m₂I²₂ r₂/s (2.21)

Рис. 2.4. Энергетическая диаграмма

Электромагнитная мощность частично расходуется на потери в роторе. Потери в роторе главным образом состоят из электрических потерь в обмотке

Р_э2=m₂I²₂ r₂. (2.22)

Магнитные потери в роторе малы из-за небольшой частоты перемагничивания стали (f₂ = f₁ s ≈ 0,5–2 Гц), и поэтому их не учитывают.

Из сравнения (2.21) и (2.22) видно, что между Р_э2 и Р₁₂ существует зависимость

Р_э2=s Р₁₂,

откуда следует, что при Р₁₂ = const электрические потери в роторе будут пропорциональны скольжению. С увеличением скольжения потери Р_э2 возрастают.

Мощность Р₁₂ – Р_э2 = Р'₂ превращается в полную механическую мощность. Она равна численно активной мощности, поглощаемой в сопротивлении r_мх:

Полезная механическая мощность Р₂, снимаемая с вала двигателя, будет меньше Р'₂на значение механических Р_мх (трение в подшипниках, вентиляцию) и добавочных потерь Р_д, возникающих при нагрузке:

Р₂= Р'₂– Р_мх– Р_д.

Добавочные потери вызываются высшими гармониками магнитного поля, возникающими из-за зубчатого строения статора и ротора и из-за наличия высших гармоник МДС. Добавочные потери трудно поддаются расчету и экспериментальному определению. Они обычно принимаются равными 0,5 % подводимой мощности при номинальной нагрузке. При других нагрузках эти потери пересчитываются пропорционально квадрату тока статора.

Коэффициент полезного действия

η= Р₂/ Р₁.

Как уже отмечалось, КПД асинхронных двигателей достаточно высокий: от 0,7 до 0,95. С повышением мощности двигателя КПД увеличивается. Возрастает КПД также при увеличении частоты вращения.

3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ