Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Для повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей воздушный зазор стремятся сделать возможно меньшим, доводя его у малых двигателей ( порядка 2 — ь — 5 кет) до 0 3 мм. В двигателях большой мощности воздушный зазор приходится увеличивать по конструктивным соображениям, но все же он не превышает 2 — 4 — 2 5 мм. [20]
В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей воздушный зазор стремятся делать возможно меньшим, доводя его у малых двигателей ( порядка 2 — 5 кет) до 0 3 мм. В двигателях большой мощности воздушный зазор приходится увеличивать по конструктивным соображениям, но все же он не превышает 2 — 2 5 мм. [21]
В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей воздушный зазор стремятся делать возможно меньшим, доводя его у малых двигателей ( порядка 2 — 5 кВт) до 0 3 мм. В двигателях большой мощности воздушный зазор приходится увеличивать по конструктивным соображениям, но все же он не превышает 2 — 2 5 мм. [22]
Выше было приведено соотношение для текущего значения коэффициента мощности асинхронного двигателя . Так ка коэффициент мощности каскада зависит от нагрузки на валу двигателя и от значения скольжения, при котором работает двигатель, то необходимо определять его средневзвешенное значение. [23]
Из основ теории злектрическю машин известно, что коэффициент мощности асинхронных двигателей и трансформаторов зависит от степени загрузки. [25]
Таким образом, одним из основных мероприятий по естественному улучшению коэффициента мощности асинхронных двигателей является повышение их загрузки. Этого достигают правильным подбором номинальной мощности двигателей в соответствии с требуемой для привода рабочих машин. [26]
Таким образом, одним из основных мероприятий по естественному улучшению коэффициента мощности асинхронных двигателей является повышение их загрузки. Этого достигают правильным подбором номинальной мощности асинхронных двигателей в соответствии с требуемой для привода рабочих машин. [27]
Коэффициент мощности электропривода с ЭМС зависит только от передаваемого момента и определяется коэффициентом мощности асинхронного двигателя . Если регулирование скорости производится с постоянным моментом, равным номинальному, то коэффициент мощности поддерживается номинальным независимо от скольжения ЭМС. При вентиляторной нагрузке коэффициент мощности зависит от скольжения ЭМС и заметно снижается со снижением скорости. [28]
Отметим, что угол qi сдвига фаз тока статора 1 и напряжения сети С /, определяет величину коэффициента мощности асинхронного двигателя . [30]
Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности асинхронного двигателя
Потери энергии в асинхронном двигателе складываются из потерь в обмотках статора и ротора, потерь в магнито- проводе, механических и добавочных потерь.
Потери в обмотках Рм (потери в меди) пропорциональны квадрату силы тока и существенно изменяются при изменении нагрузки двигатели. Потери па гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе Рс (потери в стали) практически не зависят от нагрузки, так как магнитный поток асинхронного двигателя при изменении нагрузки почти не меняется. Механические потери ^мех обусловлены трением в подшипниках и о воздух вращающихся частей двигателя. Добавочные потери Рцоб определяются пульсациями магнитного потока вследствие зубчатого строения сердечника якоря и другими трудно учитываемыми факторами. Добавочные потери невелики и составляют при номинальной нагрузке около половины процента от подводимой мощности.
Для определения потерь ставят опыты холостого хода и короткого замыкания асинхронного двигателя. В опыте холостого хода определяют потери в стали и механические потери:
Мощность холостого хода Р0 измеряется ваттметром, подключенным к зажимам питания электродвигателя.
Опыт короткого замыкания проводят при неподвижном роторе и пониженном напряжении питания. В опыте короткого замыкания определяют потери в меди:
Мощность короткого замыкания Рк также измеряется ваттметром. КПД двигателя определяют по формуле
где Р, — мощность, потребляемая двигателем из сети.
КПД асинхронного двигателя зависит от нагрузки. При номинальном режиме его значение лежит в пределах 0,9- 0,95. Чем больше расчетная мощность двигателя, тем выше его КПД.
Важной характеристикой асинхронного двигателя является его коэффициент мощности cos ср. Он показывает, какая часть полной мощности, поступающей из сети, расходуется на покрытие потерь и преобразуется в механическую работу. Коэффициент мощности асинхронного двигателя зависит от нагрузки, достигая значений 0,7-0,9 при номинальном режиме работы и снижаясь до 0,2-0,3 при холостом ходе.
Низкое значение cos ср асинхронного двигателя объясняется тем, что для создания магнитного потока в магни- топроводе с воздушными зазорами необходим большой намагничивающий ток, который является реактивным и с увеличением воздушного зазора возрастает. Конструктивный выбор величины воздушного зазора зависит от многих причин: жесткости вала, его центровки, допустимого износа подшипников и др. У мощных машин воздушный зазор относительно других размеров магнитопровода меньше, чем у машин малой мощности. Поэтому у мощных асинхронных двигателей cos (р обычно больше, чем у машин малой мощности.
При низком cos ср сеть загружается реактивными токами и не может обеспечить питание расчетного числа потребителей. Поэтому при эксплуатации асинхронного двигателя следует стремиться к повышению его cos ср, в частности, обеспечивать двигатель полезной нагрузкой, близкой к номинальной.
Карточка № 9.13 (252)
Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности асинхронного двигателя
Как изменяются при увели- чении нагрузки асинхронного двигателя:
- а) потери в меди;
- б) потери в стали?
- а) Увеличиваются;
- б) увеличиваются
- а) Увеличиваются;
- б) не изменяются
- а) Нс изменяются;
- б) увеличиваются
Ваттметр, подключенный к зажимам питания асинх- ронного двигателя, показывает: при номинальной нагрузке 1 кВт, при холостом ходе 50 Вт, при коротком замыкании 50 Вт. Определите КПД двигателя.
Для решения задачи недостаточно данных
Продолжение карт. № 9.13
Чему равен КПД двигателя, работающего в режиме холостого хода?
Для ответа на вопрос недостаточно данных
На какую мощность должен быть рассчитан генератор, питающий асинхрон11 ый двигагел ь, который развивает на валу механическую мощность 5 кВт при cos ср = 0,5?
Как изменяется коэффици- ент мощности асинхронного двигателя при уменьшении его нагрузки?
КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя
где потребляемая асинхронным двигателем (его статорной обмоткой) активная электрическая мощность; полезная механическая мощность (снимаемая с вала двигателя); суммарные потери мощности.
КПД современных асинхронных двигателей при номинальной нагрузке для машин мощностью свыше 100 кВт составляет 0,92-0,96, мощностью 1-100 кВт – 0,7-0,9, а микромашин – 0,4-0,6 (большие значения относятся к машинам большей мощности).
Так же как в трансформаторе, потери мощности асинхронного двигателя следует разделить на потери постоянные и переменные (или потери холостого хода и короткого замыкания). Постоянные потери не зависят от нагрузки. Это потери: магнитные, механические, электрические холостого хода.
Магнитные потери определяются аналогично магнитным потерям трансформатора:
где удельные потери в стали на единицу массы при частоте 50 Гц и индукции 1,0 Тл; индукция на участке магнитопровода; масса сердечника (магнитопровода) или его участка.
Частота перемагничивания в роторе в рабочем режиме двигателя существенно меньше частоты магнитной индукции в статоре; масса магнитопровода ротора также меньше аналогичной массы статора. Обычно в практических расчетах асинхронных двигателей общепромышленного применения пренебрегают магнитными потерями в роторе.
Механические потери состоят из потерь в подшипниках , потерь на трение щеток о кольца (только для фазного ротора), вентиляционных потерь , включающих в себя потери на трение частей машины о воздух и потери в крыльчатке вентилятора, установленной на валу машины:
Механические потери зависят только от частоты вращения и составляют не более 2 % от номинальной мощности машины. Поскольку частота вращения асинхронного двигателя при изменении нагрузки от нуля до номинальной изменяется мало, то механические потери считаются постоянными.
В отличие от трансформатора в асинхронном двигателе учитывают электрические потери холостого хода, поскольку ток холостого хода в нем существенно больше, чем в трансформаторе, и составляет от 20 до 50 % от номинального тока.
Таким образом, потери холостого хода: .
К потерям переменным (короткого замыкания) относят электрические потери в обмотках статора и ротора:
К переменным потерям относят и добавочные потери, вызванные различными причинами: неравномерностью зазора, технологическими погрешностями, вытеснением тока в проводниках обмотки, пульсациями магнитного потока и т. д. Обычно эти потери рассчитывают как определенный процент от номинальной мощности.
Итак, переменные потери зависят от второй степени тока или второй степени коэффициента нагрузки (отношения тока текущей нагрузки к номинальному его значению):
где потери короткого замыкания при номинальном токе.
Суммарные потери мощности, таким образом, можно представить в следующем виде:
Характер зависимости КПД от коэффициента нагрузки такой же, как и у трансформатора. При увеличении нагрузки КПД возрастает за счет увеличения , но одновременно быстрее, чем , возрастают переменные потери , поэтому при некотором токе рост КПД прекращается и в дальнейшем начинает уменьшаться. Если исследовать функцию (4.52) на экстремум (взять производную и приравнять ее к нулю), то получим условие максимума КПД: он наступает при равенстве переменных и постоянных потерь . При проектировании электрической машины стремятся так распределить потери мощности, чтобы указанное условие выполнялось при наиболее вероятной нагрузке машины, несколько меньшей номинальной. Во вращающихся электрических машинах средней и большой мощности это условие выполняется при нагрузках 60-80 % от номинальной (коэффициент нагрузки КНГ = 0,6-0,8). На рис. 4.8 приведены зависимости изменения КПД и потерь мощности от коэффициента нагрузки.
Коэффициент мощности асинхронной машины определяют как отношение активного тока к полному току или активной потребляемой мощности к полной мощности по выражению
Асинхронный двигатель, так же как и трансформатор, не зависимо от нагрузки потребляет из сети отстающий ток, поэтому его всегда меньше единицы.
При холостом ходе асинхронного двигателя коэффициент мощности мал и составляет 0,08-0,15 (рис.3.9). Это объясняется малой величиной активной составляющей тока, идущего на покрытие лишь достаточно небольших потерь активной мощности. В то же время реактивная составляющая тока холостого хода сравнительно велика, поскольку потребляется двигателем для создания основного магнитного потока, практически не зависящего от нагрузки. При увеличении нагрузки сначала довольно быстро растет при увеличении момента на валу, затем рост его замедляется и достигает максимума при мощности, близкой номинальной (рис. 3.9). Но при увеличении момента уменьшается частота вращения и растет скольжение. При этом увеличивается частота тока в роторе , его индуктивное сопротивление , что ведет к уменьшению и активной составляющей тока ротора (рис. 4.10). Снижается и , как правило, при нагрузках выше номинальных.
Вследствие массового использования асинхронных двигателей для рационального электроснабжения предприятий следует так организовывать технологический процесс, чтобы асинхронные двигатели были загружены в соответствии с их номинальной мощностью и не работали на холостом ходу.
Величина коэффициента мощнос-ти для двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 100 кВт достигает 0,7-0,9, а для двигателей свыше 100 кВт = 0,9-0,95. В двигате-лях с фазным ротором и КПД несколько ниже, что объясняется дополнительными потерями на трение щеток, худшим использованием объема ротора из-за наличия изоляции в его пазах и увеличением намагничивающего тока в результате уменьшения сечения зубцов ротора.
Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 5458 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Коэффициент мощности асинхронного двигателя и его зависимость от нагрузки на валу
где: Р1, Q1, S1 – активная, реактивная и полная мощность двигателя.
где: Р2 – мощность на валу (полезная мощность;
∆P – мощность потерь.
где: ∆Pэл – электрические потери (потери на нагрев обмоток);
∆Pст – потери в стали (потери на нагрев сердечника);
∆Pмех – механические потери.
Электрические потери ∆Pэл зависят от токов в обмотках и возрастают при увеличении нагрузки на валу. Потери в стали не зависят от нагрузки на валу, а зависят от подведенного к обмотке статора напряжения.
Механические потери относятся к постоянным потерям.
Снижение cosφхх объясняется тем, что активная мощность мала (P1хх = ∆Pэл + ∆Pст + ∆Pмех), а реактивная мощность Q1 остается такой же, как и в номинальном режиме.
На рис. 2.28 показана зависимость коэффициента мощности асинхронного двигателя от нагрузки на валу.
При большой недогрузке асинхронного двигателя он имеет низкий коэффициент мощности, что экономически невыгодно.
Для повышения cosφ при малой нагрузке рекомендуется понижать подведенное к двигателю напряжение. При этом уменьшается реактивная мощность, а коэффициент мощности повышается.