Energitap og effektivitet av induksjonsmotorer
I en elektrisk motor, når en form for energi konverteres til en annen, går noe av energien tapt i form av varme som spres i ulike deler av motoren. Elektriske motorer har tap av energi tre typer: viklingstap, ståltap og mekaniske tap... I tillegg kommer mindre tilleggstap.
Tap av energi i asynkron motor vurder å bruke energidiagrammet hans (fig. 1). I diagrammet er P1 kraften som tilføres motorstatoren fra strømnettet. Hoveddelen av denne kraftrammen, minus statortap, overføres elektromagnetisk til rotoren gjennom gapet. Det kalles Ram elektromagnetisk kraft.
Ris. 1. Motoreffektdiagram
Effekttapet i statoren er summen av effekttapet i dens vikling Ptom 1 = m1 NS r1 NS I12 og ståltapene Pc1. Power Pc1 er virvelstrømreverseringstap og statorkjernemagnetisering.
Det er også ståltap i induksjonsmotorens rotorkjerner, men disse er små og tas kanskje ikke i betraktning.Dette skyldes det faktum at rotasjonshastigheten til den magnetiske fluksen i forhold til statoren n0 ganger rotasjonshastigheten til den magnetiske fluksen i forhold til rotoren n0 - da hastigheten til rotoren til en asynkronmotor n tilsvarer den stabile en del av den naturlige mekaniske egenskapen.
Den mekaniske kraftasynkronmotoren Pmx utviklet på rotorakselen er mindre enn den elektromagnetiske effekten Pem med effektverdien Ca. 2 tap i rotorviklingen:
Rmx = Ram — Pvol2
Motorakselkraft:
P2 = Pmx — strmx,
hvor strmx er kraften av mekaniske tap lik summen av friksjonstap i lagrene, friksjon av de roterende delene mot luften (ventilasjonstap) og friksjon av børstene på ringene (for motorer med faserotor).
Elektromagnetisk og mekanisk kraft er like:
Væren = ω0M, Pmx = ωM,
hvor ω0 og ω — synkron hastighet og rotasjonshastighet til motorrotoren; M er øyeblikket utviklet av motoren, det vil si øyeblikket som det roterende magnetfeltet virker på rotoren med.
Fra disse uttrykkene følger det at krafttapene i rotorviklingen:
eller Pokolo 2 = med NS PEm
I tilfeller hvor den aktive motstanden r2 til fasen til rotorviklingen er kjent, kan tapene i denne viklingen også finnes fra uttrykket Pabout 2 = m2NS r2NS I22.
I asynkrone elektriske motorer er det også ytterligere tap på grunn av giring av rotoren og statoren, virvelstrømmer i forskjellige strukturelle enheter av motoren og andre årsaker. Ved fulllasttap for motoren antas Pd lik 0,5 % av dens merkeeffekt.
Effektivitetskoeffisient (COP) for en induksjonsmotor:
η = P2 / P1 = (P1 — (Pc — Pc — Pmx — Pd)) / P1,
der Rob = Omtrent 1 + Rob2 — totale effekttap i stator- og rotorviklingene til en asynkronmotor.
Siden det totale tapet avhenger av belastningen, er virkningsgraden til induksjonsmotoren også en funksjon av belastningen.
I fig. 2 er det gitt en kurve η = e(P / Pnom), hvor P / Pnom — relativ potens.
Ris. 2. Ytelsesegenskaper for induksjonsmotoren
Induksjonsmotoren er designet for å maksimere effektiviteten ηmax holdes på en belastning litt mindre enn nominell. Effektiviteten til motoren er ganske høy og i et bredt spekter av belastninger (fig. 2, a) For de fleste moderne asynkronmotorer er virkningsgraden 80-90%, og for kraftige motorer 90-96%.