Коэффициент полезного действия и cosj асинхронных двигателей

Ранее рассматривались потери, возникающие в машине при ее работе. Приведем здесь относительные значения этих потерь для наиболее часто применяемых на практике нормальных асинхронных двигателей мощностью от 0,6 до 100 кВт при их номинальной нагрузке (с повышением номинальной мощности они уменьшаются).

Электрические потери в обмотке статора, отнесенные к номинальной мощности приближенно равны:

7…2,5% при 2p = 4 и 2p = 6;

7,5…2,5% при 2р = 8.

Электрические потери в обмотках ротора примерно такие же, как в обмотках статора. В тех же пределах приблизительно колеблются значения скольжения s%.

Потери в стали статора P_С1 и потери от пульсаций поля в зубцах статора и ротора P_с.д, вызванные наличием пазов на статоре и роторе, составляют:

.

Механические потери (потери на трение) Р_мех зависят от частоты вращения и диаметра ротора, примененной системы вентиляции, типа подшипников. Они составляют:

.

Добавочные потери Р_доб, возникающие при нагрузке, вызваны полями рассеяния и не могут быть достаточно точно рассчитаны или определены опытным путем. Их оценивают в 0,5% от подведенной к двигателю мощности P_1н при номинальной нагрузке на валу.

Однако, как показывает опыт, они в современных короткозамкнутых двигателях при алюминиевой обмотке на роторе достигают 1…1,5% от Р_1н.

Коэффициенты полезного действия современных двигателей достигают высоких значений. Электрические машины обычно рассчитываются таким образом, чтобы их КПД был наибольшим при номинальной мощности или близкой к ней. Важной величиной, характеризующей работу двигателя, является его cosφ.

Размеры и стоимость генераторов электрических станций, трансформаторов, электрических сетей и аппаратуры зависят от произведения mUI, а их использование - от произведения mUIcos φ. Отсюда понятно, почему повышение cosφ представляет собой задачу, имеющую большое народнохозяйственное значение. Прежде всего стремятся повысить cos φ асинхронных двигателей, так как в электрических установках они являются основными потребителями реактивного тока. Реактивный ток, потребляемый двигателем, идет главным образом на создание основного магнитного поля. Он мало отличается от тока холостого хода. Поэтому для улучшения cosφ двигателя нужно уменьшить его ток холостого хода, что достигается путем уменьшения воздушного зазора δ между статором и ротором. При этом снижается магнитное сопротивление для главного потока Ф, и, следовательно, для его создания требуется меньший реактивный (намагничивающий) ток. Однако при выборе δ приходится считаться с необходимостью получить механически надежную машину, изготовление и установка которой не вызывают больших затруднений. Вследствие этого для δ существует некоторое минимальное значение, ниже которого не следует спускаться. Для машин различной мощности δ = 0,2…1,5 мм.

Контрольные вопросы по теме:

1. В чём отличие асинхронной машины с короткозамкнутым ротором от асинхронной машины с фазным ротором?

2. Почему сердечник статора и ротора асинхронной машины набирают из тонких листов стали, изолированных лаком друг от друга?

3. Что такое скольжение асинхронной машины и чему равно номинальное скольжение асинхронного двигателя?

4. Где применяют асинхронные двигатели с повышенным скольжением и как они маркируются?

5. Где применяются асинхронные двигатели с повышенным пусковым моментом и как они маркируются?

6. Каким существенным недостатком обладает асинхронный генератор?

7. Почему увеличится ток в роторе асинхронного двигателя, если скольжение увеличится?

8. Почему коэффициент мощности (cos ) асинхронного двигателя уменьшается с уменьшением нагрузки на валу двигателя?

9. Какая из обмоток ротора асинхронного двигателя (верхняя или нижняя) с двойной «беличьей клеткой» выполняет в основном функции рабочей и какая - пусковой и почему?

10. На чём основан принцип снижения пускового тока в асинхронных двигателях с двойной «беличьей клеткой»?

11. Каковы конструктивные особенности асинхронных двигателей с улучшенными пусковыми свойствами?

12. Каким существенным недостатком обладает способ пуска короткозамкнутого двигателя при пониженном напряжении?

13. Укажите способы пуска трёхфазных асинхронных двигателей.

14. Почему не изменится направление вращения асинхронного двигателя при перемене местами всех фаз?

15. Как изменить направление вращения асинхронного двигателя с фазным ротором?

16. Почему при переключении статорной обмотки с на линейный ток и момент асинхронного двигателя уменьшаются в 3 раза?

17. Как можно регулировать частоту вращения ротора асинхронного двигателя?

18. Как создаётся вращающееся магнитное поле в однофазном асинхронном двигателе?

19. Как изменить направление вращения в однофазном асинхронном двигателе?