Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое коэффициент мощности и кпд асинхронного двигателя

КПД И КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ НЕРЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Сначала рассмотрим к.п.д. и коэффициент мощности нерегулируемого электропривода. К.п.д. нерегулируемого электропривода представляет собой отношение мощности Рр.0 на рабочем органе машины к мощности Р1, потребляемой из сети:

где (6.54)

hn, hд – соответственно к.п.д. механической передачи и к.п.д. электродвигателя,

Р2 – мощность на валу электродвигателя.

Если принять для рабочего участка естественной механической характеристики, где скорость незначительно изменяется, коэффициент загрузки

то, используя (6.17), к.п.д. электродвигателя можно записать таким образом:

, где ,

Подставив выражение коэффициента А через номинальный к.п.д. hном и коэффициент потерь а в (6.57), получим окончательное выражение для к.п.д. нерегулируемого электродвигателя (6.59)

Из (6.59) видно, что к.п.д. нерегулируемого электродвигателя является сложной функцией коэффициента загрузки Кз. Значение оптимального коэффициента загрузки, при котором к.п.д. достигает максимальной величины, определяем из решения уравнения

, (6.60) т.е. Подставив (6.61) в (6.59), найдем максимум к.п.д. Определим переменные потери мощности при оптимальном коэффициенте загрузки:

,

следовательно, максимум к.п.д. достигается, когда постоянные потери становятся равными переменным.

При а 1 – больше номинальной. Если а=1 то максимум к.п.д. соответствует номинальному к.п.д. (рис.6.5).

Обычно электродвигатели длительного режима (s1) проектируют таким образом, чтобы максимум к.п.д. был при коэффициенте загрузки Кз=0,75. этим самым учитывается возможность и наибольшая вероятность работы электродвигателя в режиме s1 с небольшой недогрузкой. С ростом мощности к.п.д. электродвигателя возрастает.

Для электрических двигателей переменного тока важным энергетическим показателем является коэффициент мощности, который при синусоидальных токах и напряжения cosj: ,

где Р1 – потребляемая электродвигателем активная мощность.

Q1 – “потребляемая” реактивная мощность из сети.

Для трехфазного асинхронного двигателя ,(6.65) , (6.66)

где – намагничивающий ток, ток статора и приведенный ток ротора,

– индуктивные сопротивления намагничивающего контура, рассеяния статора и ротора (приведенное).

Реактивную мощность Q1 можно выразить через активную Р1, используя треугольник мощностей:

Для большинства асинхронных двигателей cosjном»0,8¸0,9, что дает

Характер зависимости cosj от коэффициента загрузки показан на рис.6.6.

Поскольку потери мощности в активных сопротивлениях R источника, линии и приемника определяются полным током I, то при заданной активной мощности Р=Рср эти потери будут равны

,

где Iа – активная составляющая полного тока I,

выражение (6.69) показывает, что cosj является энергетической характеристикой, определяющей экономичность потребления активной энергии на переменном токе, с увеличением cosj уменьшаются потери при передаче заданной активной мощности от источника приемнику электроэнергии.

В синхронном двигателе cosj зависит от нагрузки так же, как и в асинхронном.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Какой КПД у электродвигателя

Содержание

  1. Какой КПД у электродвигателя: принцип расчёта
  2. Потери мощности — основные виды
  3. Магнитные, электрические и механические потери
  4. Изменение КПД двигателя

Современные модели электрических двигателей характеризуются высоким коэффициентом полезного действия (КПД). Тем не менее, работа двигателя любой модели сопровождается выделением теплоты в процессе преобразования электроэнергии в энергию механическую. Локальные потери мощности могут происходить:

  • в деталях из стали;
  • в обмотках.
Читать еще:  Хонда цивик что за датчик на двигателе

Показатели мощности в результате неизбежно снижаются, не достигая максимально возможных. В этой статье перечислены основные факторы, от которых зависит, какой КПД у электродвигателя.

Какой КПД у электродвигателя: принцип расчёта

Существует несколько методов определения КПД электродвигателя. Если использовать для расчета показатели полезной и потребляемой мощности электродвигателя, то их соотношение и составит искомую величину, которая может быть:

  • 0,75-0,9 (если мощность агрегата не выше 100 кВт);
  • до 0,97 (для более мощных моделей).

Существует также косвенный метод расчета коэффициента полезного действия, который основан на определении суммарных потерь мощности.

Потери мощности — основные виды

Значимые потери мощности, от которых зависит величина КПД электродвигателя, делятся на следующие группы:

  • магнитные (относятся к постоянным);
  • электрические (постоянными не являются);
  • механические (постоянные).

Помимо основных, наблюдаются также добавочные потери (например, в полюсных наконечниках), которые сложно поддаются точному расчету. Незначительный уровень таких потерь позволяет принять их сумму условно равной 0,5-1 % и учитывать это значение при расчете общей величины КПД.

Остановимся подробнее на основных разновидностях потерь мощности.

Магнитные, электрические и механические потери

Значение магнитных потерь, которые происходят в результате перемагничивания якорного сердечника, складывается из показателей потерь от вихревых токов в стали и от гистерезиса. От толщины стальных листов, из которых изготовлен сердечник, и качества изоляции может зависеть исходная величина. Также на объем магнитных потерь влияет частота, с которой происходит перемагничивание.

Электрические потери, показатели которых меняются с изменением уровня нагрузки оборудования, происходят:

  • в якорных обмотках;
  • в щетках;
  • в цепях возбуждения.

Основной причиной механических потерь является трение разных видов. Это может быть трение в подшипниках, а также трение щеток о контактные кольца и коллектор, трение ротора и пр. Потери также возникают в процессе вентиляции. Механические и электрические потери воздействуют на эффективность эксплуатируемого двигателя в наибольшей степени.

Изменение КПД двигателя

В процессе работы асинхронного двигателя значение КПД не остается постоянной величиной. Показатели меняются, быстро достигая пиковой величины (при нагрузке, составляющей примерно 80% от номинальной) и далее постепенно снижаясь. Это объясняется существенным ростом электрических потерь, который наблюдается при нагрузках.

Чтобы повысить среднюю величину КПД, необходимо снизить потери мощности. Для этого существует ряд возможностей:

  • механические потери сокращаются, если использовать современные материалы с более совершенными эксплуатационными характеристиками;
  • электрические потери будут ниже, если двигатель работает при малых скольжениях.

Поскольку коэффициент полезного действия является определяющим параметром для экономичности эксплуатации оборудования, в процессе разработки новых моделей электродвигателей конструкторы ставят своей целью минимизировать неизбежные потери мощности и добиться повышения КПД.

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

  • Справочник электрика
    • Бытовые электроприборы
    • Библиотека электрика
    • Инструмент электрика
    • Квалификационные характеристики
    • Книги электрика
    • Полезные советы электрику
    • Электричество для чайников
  • Справочник электромонтажника
    • КИП и А
    • Полезная информация
    • Полезные советы
    • Пусконаладочные работы
  • Основы электротехники
    • Провода и кабели
    • Программа профессионального обучения
    • Ремонт в доме
    • Экономия электроэнергии
    • Учёт электроэнергии
    • Электрика на производстве
  • Ремонт электрооборудования
    • Трансформаторы и электрические машины
    • Уроки электротехники
    • Электрические аппараты
    • Эксплуатация электрооборудования
  • Электромонтажные работы
    • Электрические схемы
    • Электрические измерения
    • Электрическое освещение
    • Электробезопасность
    • Электроснабжение
    • Электротехнические материалы
    • Электротехнические устройства
    • Электротехнологические установки
Читать еще:  Что будет если на инжекторном двигателе кончился бензин

Потери энергии и кпд асинхронных двигателей

В электронном движке при преобразовании 1-го вида энергии в другой часть энергии пропадает в виде теплоты, рассеиваемой в разных частях мотора. В электронных движках имеются энергопотери 3-х видов: утраты в обмотках , утраты в стали и механические утраты . Не считая того, имеются малозначительные дополнительные утраты .

Энергопотери в асинхронном движке разглядим с помощью его энергетической диаграммы (рис. 1). На диаграмме Р1 — мощность, подводимая к статору мотора из сети. Основная часть Рэм этой мощности, за вычетом утрат в статоре, передается электрическим методом на ротор через зазор. Рэм именуется электрической мощностью.

Рис. 1. Энергетическая диаграмма мотора

Утраты мощности в статоре складываются из утрат мощности в его обмотке P об1 = m1 х r1 х I1 2 и утрат в стали P с1 . Мощность P с1 является потерями на вихревые токи и на перемагничивание сердечника статора.

Утраты в стали имеются и в сердечнике ротора асинхронного мотора, но они невелики и могут не приниматься во внимание. Это разъясняется тем, что скорость вращения магнитного потока относительно статора n0 во много раз больше скорости вращения магнитного потока относительно ротора n0 — n , если скорость вращения ротора а синхронного мотора n соответствует устойчивой части естественной механической свойства.

Механическая мощность асинхронного мотора Рмх, развиваемая на валу ротора, меньше электрической мощности Рэм на значение мощности P об2 утрат в обмотке ротора:

Рмх = Рэм — P об2

Мощность на валу мотора:

где p мх — мощность механических утрат, равная сумме утрат на трение в подшипниках, на трение крутящихся частей о воздух (вентиляционные утраты) и на трение щеток о кольца (для движков с фазным ротором).

Электрическая и механическая мощности равны:

Рэм = ω0 M , Рмх = ω M ,

где ω0 и ω — синхронная скорость и скорость вращения ротора мотора; М — момент, развиваемый движком, т. е. момент, с которым крутящееся магнитное поле действует на ротор.

Из этих выражений следует, что мощность утрат в обмотке ротора:

либо P об2 = s х P эм

В случаях, когда понятно активное сопротивление г2 фазы обмотки ротора, утраты в этой обмотке могут быть найдены также из выражения P об2 = m 2х r 2х I2 2 .

В асинхронных электродвигателях имеются также дополнительные утраты, обусловленные зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в разных конструктивных узлах мотора и другими причинами. При полной нагрузке мотора утраты P д принимаются равными 0,5% его номинальной мощности.

Коэффициент полезного деяния (КПД) асинхронного мотора:

η = P2 / P1 = (P1 — (P об — P с — P мх — P д) ) / P1,

где Роб = P об 1 + Роб2 — суммарная мощность утрат в обмотках статора и ротора асинхронного мотора.

Так как общие утраты зависят от нагрузки, то и КПД асинхронного мотора является функцией нагрузки.

На рис. 2, а дана кривая η = f (Р/Рном), где Р/Рном — относительная мощность.

Рис. 2. Рабочие свойства асинхронного мотора

Читать еще:  Устройство для запуска двигателя если сел аккумулятор

Асинхронный электродвигатель конструируется так, чтоб максимум ее коэффициента полезного деяния η max имел место при нагрузке, несколько наименьшей номинальной. КПД мотора довольно высок и в широком спектре нагрузок (рис. 2, а). Для большинства современных асинхронных движков КПД имеет значение 80 — 90%, а для массивных движков 90-96%.

КПД асинхронного двигателя

При рассмотрении способов регулирования скорости на рис. 10-29 была приведена энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. Подводимая к двигателю мощность

Если из Р1 вычесть все потери в двигателе, то полезная мощность на валу

где Р01 — потери в обмотке статора;

Рст1 — потери в стали статора; Р02 — потери в обмотке ротора; Р мех — потери на трение. Потерями в стали ротора можно пренебречь, так как частота f2 близка к нулю.

Рис. 10-37. Рабочие, характеристики асинхронного двигателя.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя, приведенные на рис. 10-37, сходны с характеристиками двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. Электрические машины строятся так, что максимум к. п. д. наступает при номинальной нагрузке или близкой к ней.

УЛУЧШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ СЕТЕЙ, ПИТАЮЩИХ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Все установки, использующие электрическую энергию переменного тока, должны, по возможности, работать при cos φ, близком к единице. На рис; 10-38 показана однолинейная схема электропередачи энергии от пункта питания 1 к асинхронным двигателям 3 через трансформатор 2.

Рис. 10-38. Схема улучшения cos φ в сети.

Известно, что в проводах электропередачи 4 протекает ток I = √(I 2 a + I 2 р), показанный на рис. 10-39. Слагающая тока Iа пропорциональна активной мощности Р, а реактивная слагающая Iр необходима для поддержания электромагнитных полей трансформатора и двигателей. Ток Iр со вершенно необходимей остается практически неизменным независимо от того, какая активная мощность Р передается по проводам. Если эта мощность, а следовательно, и ток Iа велики, то угол φ х мал, a cos φ 2 велик и использование электропередачи хорошее. Когда двигатели недогружены, Iасильно уменьшен и падает почти до величины Iа х, угол φ возрастает, a cos φ становится близким к cos φ х. Ток холостого хода IхIр достигает 10% Iн в трансформаторах и 40% Iн в асинхронных двигателях, поэтому использование передачи будет плохим. Таким образом, полная нагрузка асинхронных двигателей является необходимым условием их эксплуатации.

Рис. 10-39. Векторная диаграмма улучшения cos φ в сети.

Иногда при тяжелых пусках асинхронный двигатель приходится выбирать завышенной мощности и он работаете не догрузкой. Тогда, еслиР2 ≤ (40—45)% Р и статор нормально соединен в треугольник, его возможно пересоединить в звезду. Активная мощность, а значит и активный ток остаются неизменными, а реактивный ток уменьшается примерно в 3 раза и cos φ возрастает.

Ранее было указано, что увеличение cos φ возможно путем включения конденсаторов в точке 5 или лучше 6 сети (рис. 10-38). Однако при больших реактивных тока больший эффект дают синхронные компенсаторы.

Статья на тему КПД асинхронного двигателя

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector