Energieverlies en efficiëntie van inductiemotoren

In een elektromotor gaat bij het omzetten van de ene vorm van energie in de andere een deel van de energie verloren in de vorm van warmte die in verschillende delen van de motor wordt verspreid. Elektromotoren hebben verlies van energie drie soorten: wikkelingsverliezen, staalverliezen en mechanische verliezen... Daarnaast zijn er kleine extra verliezen.

Energieverlies bij asynchrone motor overweeg om zijn energiediagram te gebruiken (fig. 1). In het diagram is P1 het vermogen dat vanuit het net aan de motorstator wordt geleverd. Het grootste deel van dit krachtframe, minus statorverliezen, wordt door de opening elektromagnetisch naar de rotor overgebracht. Het heet Ram elektromagnetische kracht.

Rijst. 1. Motorvermogensschema

Het vermogensverlies in de stator is de som van het vermogensverlies in zijn wikkeling Ptom 1 = m1 NS r1 NS I12 en staalverliezen Pc1. Vermogen Pc1 is de wervelstroomomkeerverliezen en statorkernmagnetisatie.

Er zijn ook staalverliezen in de rotorkern van de inductiemotor, maar deze zijn klein en mogen niet in aanmerking worden genomen.Dit komt door het feit dat de rotatiesnelheid van de magnetische flux ten opzichte van de stator n0 maal de rotatiesnelheid van de magnetische flux ten opzichte van de rotor n0 - aangezien de snelheid van de rotor van een asynchrone motor n overeenkomt met de stabiele onderdeel van de natuurlijke mechanische eigenschap.

Het mechanische vermogen asynchrone motor Pmx ontwikkeld op de rotoras is minder dan het elektromagnetische vermogen Pem door de vermogenswaarde Pongeveer 2 verliezen in de rotorwikkeling:

Rmx = Ram — Pvol2

Vermogen motoras:

P2 = Pmx — strmx,

waarbij strmx de kracht is van mechanische verliezen gelijk aan de som van wrijvingsverliezen in de lagers, wrijving van de roterende delen tegen de lucht (ventilatieverliezen) en wrijving van de borstels op de ringen (voor motoren met een faserotor).

Elektromagnetische en mechanische kracht zijn gelijk:

Ram = ω0M, Pmx = ωM,

waar ω0 en ω — synchrone snelheid en rotatiesnelheid van de motorrotor; M is het moment ontwikkeld door de motor, dat wil zeggen het moment waarop het roterende magnetische veld op de rotor inwerkt.

Uit deze uitdrukkingen volgt dat de vermogensverliezen in de rotorwikkeling:

of Pokolo 2 = met NS PEm

In gevallen waarin de actieve weerstand r2 van de fase van de rotorwikkeling bekend is, kunnen de verliezen in deze wikkeling ook worden gevonden uit de uitdrukking Pongeveer 2 = m2NS r2NS I22.

Bij asynchrone elektromotoren zijn er ook extra verliezen als gevolg van de overbrenging van de rotor en stator, wervelstromen in verschillende structurele eenheden van de motor en andere redenen. Bij vollastverliezen van de motor wordt aangenomen dat Pd gelijk is aan 0,5% van het nominale vermogen.

Efficiëntiecoëfficiënt (COP) van een inductiemotor:

η = P2 / P1 = (P1 — (Pc — Pc — Pmx — Pd)) / P1,

waarbij Rob = About1 + Rob2 - totale vermogensverliezen in de stator- en rotorwikkelingen van een asynchrone motor.

Aangezien het totale verlies afhangt van de belasting, is de efficiëntie van de inductiemotor ook een functie van de belasting.

In afb. 2 wordt een kromme η = e(P / Pnom) gegeven, waarbij P / Pnom — relatief vermogen.

Rijst. 2. Prestatiekenmerken van de inductiemotor

De inductiemotor is ontworpen om zijn efficiëntie te maximaliseren. ηmax wordt op een belasting gehouden die iets lager is dan nominaal. Het rendement van de motor is vrij hoog en bij een breed scala aan belastingen (Fig. 2, a) Voor de meeste moderne asynchrone motoren is het rendement 80-90% en voor krachtige motoren 90-96%.