Energiförlust och effektivitet för induktionsmotorer

I en elmotor, när en energiform omvandlas till en annan, går en del av energin förlorad i form av värme som försvinner i olika delar av motorn. Elmotorer har förlust av energi tre typer: lindningsförluster, stålförluster och mekaniska förluster... Dessutom finns det mindre ytterligare förluster.

Förlust av energi i asynkron motor överväg att använda hans energidiagram (fig. 1). I diagrammet är P1 den ström som tillförs motorns stator från elnätet. Huvuddelen av denna kraftram, minus statorförluster, överförs elektromagnetiskt till rotorn genom gapet. Det kallas Ram elektromagnetisk kraft.

Ris. 1. Motoreffektdiagram

Effektförlusten i statorn är summan av effektförlusten i dess lindning Ptom 1 = m1 NS r1 NS I12 och stålförlusterna Pc1. Power Pc1 är virvelströmsvängningsförlusterna och statorkärnan magnetisering.

Det finns även stålförluster i induktionsmotorns rotorkärna, men dessa är små och kanske inte tas med i beräkningen.Detta beror på det faktum att rotationshastigheten för det magnetiska flödet i förhållande till statorn n0 gånger rotationshastigheten för det magnetiska flödet i förhållande till rotorn n0 - eftersom hastigheten för rotorn på en asynkronmotor n motsvarar den stabila en del av den naturliga mekaniska egenskapen.

Den mekaniska kraftasynkronmotorn Pmx som utvecklats på rotoraxeln är mindre än den elektromagnetiska effekten Pem med effektvärdet Ca 2 förluster i rotorlindningen:

Rmx = Ram — Pvol2

Motoraxeleffekt:

P2 = Pmx — strmx,

där strmx är kraften av mekaniska förluster lika med summan av friktionsförluster i lagren, friktion av de roterande delarna mot luften (ventilationsförluster) och friktion hos borstarna på ringarna (för motorer med fasrotor).

Elektromagnetisk och mekanisk effekt är lika:

Vädur = ω0M, Pmx = ωM,

där ω0 och ω — synkron hastighet och rotationshastighet för motorrotorn; M är det moment som utvecklas av motorn, det vill säga det moment med vilket det roterande magnetfältet verkar på rotorn.

Av dessa uttryck följer att effektförlusterna i rotorlindningen:

eller Pokolo 2 = med NS PEm

I de fall då det aktiva motståndet r2 för rotorlindningens fas är känt kan förlusterna i denna lindning också hittas från uttrycket Pabout 2 = m2NS r2NS I22.

I asynkrona elmotorer finns det också ytterligare förluster på grund av rotorns och statorns utväxling, virvelströmmar i olika strukturella enheter av motorn och andra orsaker. Vid fulllastförluster hos motorn antas Pd vara 0,5 % av dess märkeffekt.

Verkningsgradskoefficient (COP) för en induktionsmotor:

η = P2 / P1 = (P1 — (Pc — Pc — Pmx — Pd)) / P1,

där Rob = About1 + Rob2 — totala effektförluster i stator- och rotorlindningarna på en asynkronmotor.

Eftersom den totala förlusten beror på belastningen är induktionsmotorns verkningsgrad också en funktion av belastningen.

I fig. 2 ges en kurva η = e(P / Pnom), där P / Pnom — relativ effekt.

Ris. 2. Induktionsmotorns prestandaegenskaper

Induktionsmotorn är designad för att maximera sin verkningsgrad ηmax hålls vid en belastning något mindre än nominell. Motorns verkningsgrad är ganska hög och i ett brett spektrum av belastningar (Fig. 2, a) För de flesta moderna asynkronmotorer är verkningsgraden 80-90% och för kraftfulla motorer 90-96%.