Энергетические показатели работы асинхронной машины

 

Основными энергетическими показателями работы асинхронной машины являются ее КПД и коэффициент мощности cosj. КПД цепи ротора определяется как

 

h₂ = Рм / Р₁₂ = М w / М w ₀ = w / w ₀ = 1 – S, (2.57)

 

где Р₁₂ - мощность, передаваемая на ротор.

Следовательно, КПД ротора снижается при увеличении скольжения.

КПД асинхронной машины определяется из следующих соображений: активная мощность, потребляемая из сети, равна:

 

Iэкв₁; > Iэкв₂; R¢₂₁; > R¢₂₂;

 

Рис.2.17. Механические характеристики асинхронной

машины при динамическом торможении

 

Рс = 3 I¢₂² (R₁ + R¢₂ / S); (2.58)

 

Мощность на валу:

 

Рм = М w = 3 I¢₂² R¢₂ / S (1 - S), (2.59)

 

то есть КПД электродвигателя

 

h = Рм / Рс = (1 – S) / (1 + аS). (2.60)

 

Для крупных электрических машин при а» 0 уравнение (2.60) вырождается в (2.57), то есть КПД двигателя практически становится равным КПД его ротора.

В рекуперативном режиме КПД асинхронной машины равен

hг = Рс / Рм = (1 – а½S½) / (1 + ½S½). (2.61)

 

Из сравнение уравнений для определения КПД в двигательном и генераторном режимах следует, что, при равных модулях скольжения, КПД в двигательном режиме всегда больше КПД в рекуперативном режиме.

Коэффициент мощности без учета контура намагничивания определяется:

 

R₁ + R¢₂ /S

cosj ¹₁ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾. (2.62)

```````````````````

Ö (R<sub>1</sub> + R¢<sub>2</sub> / S)<sup>2</sup> + Хк

 

С учетом уравнения для определения критического скольжения из (2.62) определяем

 

Sк (1 + аS)

cosj<sup>1</sup><sub>1</sub> = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾. (2.63)

```````````````

Ö S <sup>2</sup> + 2аSк <sup>2</sup> + Sк <sup>2</sup>

 

Из анализа (2.63) следует, что при увеличении скольжения cosj<sup>1</sup><sub>1</sub> уменьшается и при S ® ¥ cosj<sup>1</sup><sub>1</sub> ® аSк.

Для того, чтобы учесть реактивную энергию, потребляемую из сети, необходимо рассмотреть векторную диаграмму [1], из которой получаем:

 

cosj<sub>1</sub> = I¢<sub>2</sub> cosj<sub>2</sub> / I<sub>1</sub>. (2.64)

 

Подставляем в (2.64) вместо I¢<sub>2</sub> / I<sub>1</sub> их значения и получаем:

 

 

. (2.65)

 

Из анализа (2.65) следует, что при скольжении, равном нулю, cosj <sub>1</sub> = 0, то есть в режиме идеального холостого хода электродвигатель потребляет из сети только реактивную энергию. При увеличении скольжения cosj <sub>1</sub> сначала возрастает, а затем понижается. Максимум коэффициента мощности имеет место при

 

_____________

Sj = Sк Ö a / (a + 1). (2.66)

Обычно Sj = (0,8 – 0,9) Sн.

При равных модулях скольжения коэффициент мощности ротора в рекуперативном режиме меньше, чем в двигательном.

Кривые зависимостей cosj<sup>1</sup><sub>1</sub> = f (S) и cosj<sub>1</sub> = f (S) приведены на рис. 2.18.

 

 

 

Рис.2.18. Кривые зависимостей коэффициентов мощности от

скольжения

 

В настоящее время АООТ “Электропривод” разработан и подготовлен к выпуску компенсированный асинхронный электродвигатель, содержащий встроенный блок компенсации, который обеспечивает в рабочем диапазоне автоматическое поддержание коэффициента мощности на уровне единицы при увеличении КПД на 0,5 – 1%.