Энергетическая диаграмма. Потери мощности

Энергетическая диаграмма несимметричного двухфазного микродвигателя показана на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Энергетическая диаграмма несимметричного двухфазного
асинхронного микродвигателя

Здесь обозначено: – потери в конденсаторе. . Активное сопротивление конденсатора обычно очень мало, так что потерями в нем можно пренебречь, – потери в стали.

При эллиптическом поле они равны сумме потерь встали от прямого и обратного полей [1]: .

Потерями в стали ротора при скольженьях, близких к номинальному, можно пренебречь, поскольку частота перемагничивания ротора весьма небольшая .

Потери в стали статора от поля прямой последовательности рассчитывают обычным порядком [4]. Они пропорциональны квадрату индукции и частоте в степени 1,3:

. (4.8)

Потери в стали статора от поля обратной последовательности

, (4.9)

где , – ЭДС в обмотке от поля прямой и обратной последовательностей.

Потери в обмотках А и В статора

(4.10)

В формуле (4.10) должны присутствовать токи статора, полученные с учетом потерь в стали. Эти токи определяются следующим образом [1,5].

Для покрытия потерь в стали двигатель потребляет из сети дополнительный ток, что приводит к увеличению активных составляющих токов статора. Эти увеличения можно рассчитать по следующим формулам:

; ; (4.11)

, . (4.12)

Прибавляя "добавки" к активным составляющим токов, рассчитанным без учета потерь в стали, получим полные токи фаз статора:

; ;

; . (4.13)

Здесь индексы 1 и 2 означают прямую и обратную последовательности.

Потери в обмотке ротора можно определить через электромагнитную мощность (1.28) и скольжение ротора

. (4.14)

Из энергетической диаграммы видно, что электрические потери в обмотке ротора от токов обратной последовательности больше электромагнитной мощности обратной последовательности , чего казалось бы не должно быть. Этот парадокс объясняется следующим образом.

По отношению к полю обратной последовательности машина работает в режиме электромагнитного тормоза, поэтому вся энергия ( ) превращается в тепло, т.е. в потери в обмотке ротора. Но для вращения ротора против поля требуется еще и механическая энергия, источником которой является электромагнитная мощность прямой последовательности Р_эм1. Часть этой мощности ( ) также превращается в тепло. Эта часть равна

.

Механическая мощность, развиваемая несимметричным двухфазным микродвигателем равна:

Механические потери – потери на трение и вентиляцию, определяют по эмпирическим формулам [4], суть которых заключается в том, что эти потери пропорциональны квадрату скорости вращения .

Полезная мощность на валу микродвигателя

(4.15)

Потребляемая электрическая мощность

. (4.16)

КПД микродвигателя

. (4.17)

Коэффициенты мощности

; (4.18)

Ни в энергетической диаграмме, ни в расчетах не упоминались добавочные потери.

Согласно ГОСТ 183–74 они составляют от потребляемой мощности, что практически выходит за пределы точности расчетов микромашин.