Вопросы для самоконтроля

1. Для чего предназначен трёхфазный асинхронный электродвигатель?

2. На каком явлении основана работа трёхфазного асинхронного электродвигателя?

3. Опишите устройство трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

4. Что понимается под вращающимся магнитным полем?

5. Как определить угловую скорость вращения магнитного поля?

6. Опишите принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

7. Что понимается под абсолютным скольжением трёхфазного асинхронного электродвигателя?

8. Как определить относительное скольжение трёхфазного асинхронного электродвигателя?

Физические явления и процессы в элементах конструкции

При работе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором в элементах его конструкции наблюдаются следующие физические явления и процессы.

В обмотке статора:

• явление электрического тока;

• явление электромагнетизма;

• явление электромагнитной индукции;

• явление теплового действия тока;

• процесс нагрева обмотки.

В обмотке ротора:

• явление электромагнитной индукции;

• явление электрического тока;

• явление электромагнитной силы;

• явление электромагнетизма;

• явление теплового действия тока;

• процесс нагрева обмотки.

В магнитопроводе:

• явление электромагнитной индукции;

• явление вихревых токов;

• явление теплового действия вихревых токов;

• явление гистерезиса;

• явление теплового действия гистерезиса;

• процесс нагрева магнитопровода.

В механической системе:

• явление трения в подшипниках;

• явление трения ротора о воздух.

• процесс нагрева механической системы.

Помимо этого происходит обмен тепловой энергией между элементами конструкции электродвигателя и окружающей средой.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите физические явления и процессы, которые наблюдаются в обмотке статора трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

2. Перечислите физические явления и процессы, которые наблюдаются в обмотке ротора трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

3. Перечислите физические явления и процессы, которые наблюдаются в магнитопроводе трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

4. Перечислите физические явления и процессы, которые наблюдаются в механической системе трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Энергетическая диаграмма

При работе асинхронный электродвигатель потребляет из сети электрическую энергию, а отдаёт рабочей машине механическую энергию. При протекании этого процесса (преобразования электрической энергии в механическую энергию) происходят потери энергии в виде тепла в элементах конструкции электродвигателя (как показано выше): потери в обмотках, потери в магнитопроводе, потери в механической системе, добавочные потери. Рассмотрим данный процесс преобразования энергии на энергетической диаграмме асинхронного электродвигателя (рис.7.2).

На энергетической диаграмме (рис.7.2) обозначено:

Р₁ – электрическая мощность, потребляемая электродвигателем, Вт;

Р_эл.1 – электрические потери в обмотке статора (в результате теплового действия протекающего в ней тока), Вт;

Р_мг – потери в магнитопроводе электродвигателя

(в результате теплового действия вихревых токов и гистерезиса), Вт;

Р_эл.2 – электрические потери в обмотке ротора (в результате теплового действия протекающего в ней тока), Вт;

Р_мх – механические потери (в результате трения в подшипниках и ротора о воздух), Вт;

Р_д – добавочные потери (в результате других не учтённых явлений), Вт.

Р₂ – механическая мощность, отдаваемая электродвигателем рабочей машине (мощность на валу), Вт.

Сумма потерь активной мощности в асинхронном электродвигателе равна:

Р_ = Р₁ – Р₂ = Р_эл.1 + Р_мг + Р_эл.2 + Р_мх + Р_д = Р_const + Р_var ; (7.5)

Р_const = Р_мг + Р_мх ; (7.6)

Р_var = Р_эл.1 + Р_эл.2 + Р_д , (7.7)

где Р_const – постоянные потери в электродвигателе, которые

прямо пропорциональны квадрату напряжения (U²),

подводимого к обмоткам статора, Вт;

Р_var – переменные потери в электродвигателе, которые

прямо пропорциональны квадрату силы тока (I²) в обмотках, Вт.

Коэффициент полезного действия асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором равен:

. (7.8)

Коэффициент мощности асинхронного электродвигателя равен:

, (7.9)

где Р₁ – активная мощность,

потребляемая асинхронным электродвигателем из сети, Вт;

S₁ – полная мощность,

потребляемая асинхронным электродвигателем из сети, ВА.

Пример 7.3

Асинхронный электродвигатель, номинальная мощность которого равна 3 кВт, имеет номинальный к.п.д. равный 0,91.

Определить суммарные потери мощности в электродвигателе.

Решение.

1. Определяем активную мощность, потребляемую электродвигателем, из (7.8):

.

2. Определяем суммарные потери мощности в электродвигателе по (7.5):

Р_ = Р₁ – Р₂ = 3296,7 – 3000 = 296,7 Вт.