Энергетические показатели асинхронных электроприводов

Для оценки энергетических показателей асинхронных электроприводов следует определить не только его КПД, но и коэффициент мощности.

Для оценки КПД воспользуемся схемой замещения асинхронного двигателя (рис. 5.5). Активная мощность, потребляемая из сети, равна

. (5.36)

С другой стороны, из (5.17) и рис. 5.6

. (5.37)

Тогда

;

Окончательно

. (5.38)

Для крупных машин, у которых

. (5.39)

Следует отметить, что значения КПД, рассчитанные по формулам (2.38), (2.39), не учитывают потери в стали статора и ротора, механические потери, и потери, обусловленные высшими гармоническими составляющими. Они относятся к постоянным потерям и относительно невелики. Поэтому, как и для электроприводов постоянного тока, приведённые формулы позволяют оценить значение КПД двигателя в целом.

При работе двигателя в номинальном режиме

.

Тогда для современных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с =0,01 0,05 (меньшие значения для двигателей большей мощности – сотни киловатт)

,

перегрузочная способность , кратность пускового тока , кратность пускового момента .

Коэффициент мощности для главной цепи двигателя без учёта намагничивающего контура может быть определён (схема замещения рис. 5.5) по формуле

.

Учитывая (5.20), это выражение можно переписать в следующем виде

. (5.40)

Из последнего уравнения видно, что коэффициент мощности рассматриваемой цепи двигателя уменьшается с увеличением скольжения. На рис. 5.8,а приведена зависимость . Для крупных машин и при .

Величина не характеризует потребление реактивной мощности двигателем. Для анализа вопроса необходимо определить величину

.

Из упрощенной круговой диаграммы можно определить

. (5.41)

Модуль вектора тока статора может быть определён из следующего соотношения ( см. рис. 5.8)

. (5.42)

В соответствии со схемой замещения (рис. 5.5)

.

Рис. 5.8. Зависимости (а) и упрощенная круговая диаграмма асинхронного двигателя (б)

Заменяя в последнем выражении в соответствии с (5.20) и учитывая, что , после преобразований находим

. (5.43)

Подстановка в (5.42) этого значения , а также по формуле

(5.44)

в (5.42) позволяет получить

, (5.45)

где .

В большинстве случаев <<1и

. (5.46)

Входящий в (5.46) коэффициент может быть принят для выпускаемых промышленностью двигателей в пределах 0,13 0,115. Зависимость представлена на рис. 5.7,б.

Для крупных машин, у которых , после подстановки в (5.41) величины (5.44) и (5.46) получим формулу

, (5.47)

по которой и построена зависимость (рис. 5.8,а).

Из анализа (5.47) следует, что при , т.е. в режиме идеального холостого хода двигатель потребляет из сети чисто реактивный ток намагничивания. Это же следует и из круговой диаграммы (рис. 5.8,б). При увеличении нарастает до значения

(5.48)

при скольжении

,

а при дальнейшем увеличении скольжения уменьшается.

В номинальном режиме работа двигателя характеризуется почти наибольшим значением , т.к. .

Таким образом, для асинхронных двигателей лежит в пределах

.