3 . Принцип работы ад

4 . Скольжение и режимы работы ам

5.6. Преобразование энергии и к.П.Д. Ад. Потери мощности при работе .

Преобразование энергии в асинхронном двигателе, как и в других электрических машинах, связано с потерями энергии. Эти потери делятся на механические, магнитные и электрические.

Из сети в обмотку статора поступает мощность Р₁. Часть этой мощности расходуется на покрытие магнитных потерь в сердечнике статора р_с1, а также в обмотке статора на покрытие электрических потерь, обусловленных нагревом обмотки, р_э1 = m₁I₁²r₁.  Оставшаяся часть мощности при помощи магнитного потока передается на ротор и поэтому называется электромагнитной мощностью  Р_эм = Р₁ - (р_c1 + р_э1). Часть электромагнитной мощности затрачивается на покрытие электрических потерь в обмотке ротора р_э2 = m₂I₂²r₂ = m₁I’₂²r’₂. Остальная часть электромагнитной мощности преобразуется в механическую мощность двигателя, называемую полной механической мощностью Р’₂ = Р_эм - р_э2. 

Таким образом, полная механическая мощность Р’₂ = m₁I’₂²r’₂[(1-s)/s] = р_э2[(1-s)/s].  Выполнив несложные преобразования, получим р_э2[(1-s)/s] = Р_эм - р_э2 и р_э2= sР_эм,  т.е. мощность электрических потерь в роторе пропорциональна скольжению. Поэтому работа асинхронного двигателя более экономична при малых скольжениях.

Следует отметить, что в роторе двигателя возникают также и магнитные потери, но ввиду небольшой частоты тока ротора (f₂ = f₁s) эти потери настолько малы, что ими обычно пренебрегают.

Механическая мощность на валу двигателя Р₂ меньше полной механической мощности Р’₂ на величину механических р_мех и добавочных р_дпотерь Р₂ = Р’₂ - (р_мех + р_д). 

Механические потери в асинхронном двигателе обусловлены трением в подшипниках и трением вращающихся частей о воздух. Добавочные потери вызваны наличием в двигателе полей рассеяния и пульсацией поля в зубцах ротора и статора.

Таким образом, полезная мощность асинхронного двигателя Р₂ = Р₁ - ∑р,  где ∑р – сумма потерь в асинхронном двигателе,  ∑р = р_с1 + р_э1 + р_э2+ р_мех + р_д.

Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя η = Р₂/ Р₁ = 1 - ∑р/ Р₁.

Благодаря отсутствию коллектора КПД асинхронных двигателей выше, чем у двигателей постоянного тока. В зависимости от величины мощности асинхронных двигателей их КПД при номинальной нагрузке может быть в пределах от 83 до 95% (верхний предел соответствует двигателям большой мощности).

7 .8. Уравнение напряжений и токов в фазах ад. Действующие значения эдс, индуцируемые в фазах статора и ротора.

9 . Схема замещения ад и ее сопротивления

10. 11. Электромагнитный момент ад. Вращающий момент ад механическая характеристика ад.

Электромагнитный момент возникает при наличии магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, и тока в обмотке ротора. Можно показать, что электромагнитный момент определяется соотношением:

M=CΦI₂cosψ₂.

Здесь: С – конструктивный коэффициент; ω₀=2πf/p – скорость вращения магнитного поля;ψ₂ – сдвиг по фазе между ЭДС и током ротора; I₂cosψ₂ – активная составляющая тока ротора.

Таким образом, величина электромагнитного момента зависит от результирующего магнитного поля Φ и активной составляющей тока ротора.

Под механической характеристикой принято понимать зависимость частоты вращения ротора в функции от электромагнитного момента n=f(M). Эту характеристику (рис. 2.15) можно получить, используя зависимость M=f(S) и пересчитав частоту вращения ротора при разных значениях скольжения.

Рис. 2.15

Так как S=(n₀−n)/n₀, отсюда n=n₀(1−S). Напомним, что n₀=(60f)/p – частота вращения магнитного поля.

Участок 1-3 соответствует устойчивой работе, участок 3-4 – неустойчивой работе. Точка 1 соответствует идеальному холостому ходу двигателя, когда n=n₀. Точка 2 соответствует номинальному режиму работы двигателя, ее координаты M_н и n_н. Точка 3 соответствует критическому моменту M_кр и критической частоте вращения n_кр. Точка 4 соответствует пусковому моменту двигателя M_пуск. Механическую характеристику можно рассчитать и построить по паспортным данным. Точка 1:

n₀=(60f)/p,

где: p – число пар полюсов машины; f – частота сети.

Точка 2 с координатами n_н и M_н. Номинальная частота вращения n_н задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:

здесь: P_н – номинальная мощность (мощность на валу).

Точка 3 с координатами M_крn_кр. Критический момент рассчитывается по формуле M_кр=M_нλ. Перегрузочная способность λ задается в паспорте двигателя n_кр=n₀(1−S_кр),  , S_н=(n₀−n_н)/n₀ – номинальное скольжение.

Точка 4 имеет координаты n=0 и M=M_пуск. Пусковой момент вычисляют по формуле

M_пуск=M_нλ_пуск,

где: λ_пуск – кратность пускового момента задается в паспорте.

Асинхронные двигатели имеют жесткую механическую характеристику, т.к. частота вращения ротора (участок 1–3) мало зависит от нагрузки на валу. Это одно из достоинств этих двигателей.