Практическая работа №12 потери энергии и кпд асинхронного двигателя
Цель работы: изучить особенности расчета потерь энергии и КПД асинхронного двигателя.
Подготовка к работе:
Для решения данной практической работы необходимо знать устройство и принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическими величинами, характеризующими его работу.
Мощность трехфазного асинхронного двигателя:
,
(1)
где Р1, Q1 – активная и реактивная мощности двигателя.
Активная мощность двигателя Р1 определяет среднюю мощность необратимого преобразования в двигателе электрической энергии, получаемой из трехфазной сети, в механическую, тепловую и другие виды энергии, а реактивная мощность Q1 – максимальную мощность обмена энергией между источником и магнитным полем двигателя.
Преобразование энергии в двигателе показано на энергетической диаграмме (рис.1).
Рис.1
В ней исходной величиной является активная мощность потребления электрической энергии из трехфазной сети Р1 .
Часть этой мощности Ро1 составляет мощность потерь на нагревание проводов обмотки статора. Остальная мощность преобразуется в мощность вращающегося магнитного поля Рвр.п, часть которой Рст1 составляет мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов в сердечнике статора. Мощность потерь в сердечнике ротора, через который замыкается вращающийся магнитный поток, практического значения не имеет, так как частота тока в роторе f2 весьма мала (1-3 Гц), и мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов незначительна.
Оставшаяся часть мощности вращающегося магнитного поля составляет электромагнитную мощность ротора
.
(1)
Электромагнитный момент двигателя Мэм при при частоте вращения n2 определяется по формуле
(2)
Чтобы
определить механическую мощность Рмех,
развиваемую ротором, из электромагнитной
мощности нужно вычесть мощность потерь
на нагревание проводов обмотки ротора
Ро2.
Следовательно,
,
(3)
Полезная механическая мощность Р2 на валу двигателя будет меньше механической мощности Рмех из-за механических потерь Рм.п в двигателе, т.е.
(4)
Суммарные потери в двигателе ∑р = Ро1+Рст1+Ро2+Рм.п (5)
или ∑р = Р1 –Р2 (6)
Отношение полезной механической мощности Р2 на валу двигателя к активной мощности Р1 потребления электрической энергии из сети определяет КПД асинхронного двигателя:
.
(7)
КПД современных трехфазных асинхронных двигателей при номинальном режиме работы составляет 0,8 -0,95.
Ход выполнения работы:
Переписать условие задачи. Данные для своего варианта взять из таблицы 1. Решение необходимо выполнять по действиям с нумерацией и краткими пояснениями.
Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором при номинальной мощности Р2, напряжении Uном, и токе Iном потребляет из сети мощность Р1. КПД двигателя ηном, а коэффициент мощности cos φном. Потери в обмотках статора Ро1, в стали статора Рст1, в обмотках ротора Ро2, механические Рм.п. Суммарные потери в двигателе ∑р. Электромагнитная мощность, передаваемая магнитным потоком ротору, Рэм. Двигатель развивает номинальный момент Мном и электромагнитный момент Мэм при частоте вращения n2. Определить величины, отмеченные прочерками в таблице1.
Начертить в масштабе энергетическую диаграмму двигателя.
Таблица 1
-
№
вар.
Р2
Uном
Iном
Р1
ηном
cosφ
Ро1
Рст1
Ро2
Рм.п
∑р
Рэм
Мном
Мэм
n2
кВт
В
А
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
Нм
Нм
об/мин
1
-
220
15,8
-
0,88
-
0,25
-
0,15
-
-
4.73
29,8
-
1440
2
-
380
-
2,91
0,86
0,82
-
0,1
0,08
0,05
-
-
8,22
-
-
3
4,5
220
-
-
-
0,85
0,25
-
0,15
0,08
0,62
-
29,8
-
-
4
-
380
5,38
-
0,86
0,82
0,18
0,1
0,08
-
-
-
-
-
2910
5
-
660
22,4
-
-
-
-
0,4
-
0,2
2,2
20,8
260
-
735
6
7
-
14,2
-
-
0,85
-
0,2
-
0,11
0,96
7,36
-
74
-
7
-
-
22,4
22,2
-
0,87
1
-
0,6
-
2,2
20,8
-
-
735
8
2,5
-
5,38
-
0,86
0,82
0,18
-
-
0,05
-
2,53
-
8,33
-
9
20
660
-
22,2
-
0,87
1
0,4
-
0,2
-
-
-
20,8
-
10
-
380
14,2
7,96
-
-
0,4
-
0,25
-
0,96
-
-
7,36
950
Контрольные вопросы:
В чем сущность активной и реактивной мощности асинхронного двигателя?
Какие виды потерь имеют место в асинхронном двигателе и какова их природа?
Дайте определение КПД асинхронного двигателя.
