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 (R1 + R¢2 / S)2 + Хк
С учетом уравнения для определения критического скольжения из (2.62) определяем
Sк (1 + аS)
cosj11 = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ . (2.63)
```````````````
Ö S 2 + 2аSк 2 + Sк 2
Из анализа (2.63) следует, что при увеличении скольжения cosj11 уменьшается и при S ® ¥ cosj11 ® аSк.
Для того, чтобы учесть реактивную энергию, потребляемую из сети, необходимо рассмотреть векторную диаграмму [1], из которой получаем:
cosj1 = I¢2 cosj2 / I1 . (2.64)
Подставляем в (2.64) вместо I¢2 / I1 их значения и получаем:
. (2.65)
Из анализа (2.65) следует, что при скольжении, равном нулю, cosj 1 = 0, то есть в режиме идеального холостого хода электродвигатель потребляет из сети только реактивную энергию. При увеличении скольжения cosj 1 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 cosj11 = f (S) и cosj1 = 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%.