Активная мощность, потребляемая двигателем из сети
.
Номинальная активная мощность
.
Эта мощность за вычетом потерь в двигателе преобразуется в механическую мощность на валу двигателя Р.
Реактивная мощность, потребляемая из сети, расходуется на создание вращающегося магнитного поля, поэтому она не зависит от величины нагрузки на валу двигателя. При постоянном напряжении сети она остается практически неизменной
Полная мощность, потребляемая из сети при неполной и номинальной нагрузках
Мощность суммарных потерь в двигателе в номинальном режиме
.
где 
, - мощность магнитных потерь в сердечниках статора и ротора;
, - мощность электрических потерь в обмотках статора и ротора;
Механическая мощность на валу двигателя при неполной нагрузке и в номинальном режиме
; 
.
Вращающий момент на валу двигателя при неполной и номинальной нагрузке
где угловая частота ротора при номинальной нагрузке
Коэффициент полезного действия (КПД)
; 
Номинальный КПД асинхронных двигателей имеет величину 0,7-0,95. Малые значения КПД относятся к двигателям малой мощности, большие - к двигателям большой мощности. Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, близкой к номинальной.
Коэффициент мощности двигателя при неполной и номинальной нагрузке
При изменении мощности на валу двигателя от 0 до РН коэффициент мощности изменяется, в основном, за счет Р1. Номинальные значения 
= 0,75-0,95 в зависимости от мощности двигателя. В режиме холостого хода P=0, поэтому потребляемая мощность из сети равна мощности суммарных потерь в двигателе
при практически постоянной Q1Н.
. Коэффициент мощности в режиме холостого хода низкий и равен 0,08-0,15. Это значит, для рационального использования электрической энергии на предприятиях длительная работа асинхронных двигателей в режиме холостого хода и при небольших нагрузках недопустима.
Рабочими характеристиками являются зависимости частоты вращения n, подводимой мощности P1, тока в обмотке статора I1, КПД 
, коэффициента мощности
, скольженияs от мощности на валу двигателя Р при постоянном питающем напряжении UH и постоянной частоте fН (рис. 4.11).
Рабочие характеристики дают возможность определять эксплуатационные свойства и устанавливать наиболее экономичный режим работы двигателя.
С увеличением тормозного момента на валу двигателя от приводимого механизма скорость вращения ротора n уменьшается, и как следствие, скольжение s относительно вращающегося поля, увеличивается. При увеличении скольжения неизбежно увеличивается ЭДС E2, ток в проводниках ротора I2.
Рис. 4.11
В свою очередь, увеличение тока ротора определяет увеличение электромагнитных сил f и вращающего момента M, действующих на ротор. С ростом вращающего момента отрицательное ускорение ротора будет стремиться к нулю и скорость ротора установится на новом, более низком уровне.
Передача энергии от статора к ротору происходит через зазор между статором и ротором магнитным потоком. Рост полезной механической мощности P2, отдаваемой на валу двигателя возможен при увеличении мощности Р1, потребляемой двигателем из сети, и тока в обмотке статора I1.
Коэффициент мощности cos φ1 при холостом ходе определяется мощностью потерь в магнитопроводе. При увеличении нагрузки cos φ1 возрастает. Но при нагрузках, близких к номинальной, рост cos φ1 замедляется из-за увеличения реактивной мощности полей рассеяния.
КПД при отсутствии нагрузки равен нулю, а по мере увеличения мощности P2 КПД повышается, но при больших нагрузках рост КПД замедляется, затем начинает уменьшаться, так как потери в обмотках пропорциональны квадрату токов.
studfiles.net
Часть индикаторной мощности, развиваемой продуктами сгорания, расходуется в самом двигателе и не может быть использована, т.к. эта мощность тратится на обеспечение работы двигателя. Эта мощность называется мощностью механических потерь и слагается из следующих:
Nтр – потери мощности на трение, которые составляют бóльшую часть механических потерь. Эти потери вызываются трением во всех сопряженных парах: поршневые кольца – цилиндр, шейки распределительного и коленчатого валов – подшипники и т.д. К возрастанию потерь индикаторной мощности приводит также ухудшение технического состояния двигателя, нарушение нормальной работы систем смазки и охлаждения и т.д.
Nвсп – потери мощности на привод навешенных механизмов двигателя, без которых работа двигателя невозможна – это потери на привод регулятора частоты вращения, топливного, масляного и водяного насосов, воздушного компрессора (если он приводится в действие от двигателя).
Nвент – потери мощности на вентиляцию – учитывают расход мощности на трение между движущимися деталями и воздухом. Эта потеря растет с увеличением частоты вращения двигателя.
Очевидно, что механические потери должны представлять сумму перечисленных потерь, т.е.
Nм=Nтр + Nнас + Nвсп + Nвент. (8)
Механические потери оцениваются также средним давлением механических потерь рм и механическим КПД ηм.
рм – условное постоянное давление, на преодоление действия которого на поршень в течение одного хода затрачивалась бы работа, равная работе механических потерь одного цикла.
После рассмотрения механических потерь целесообразно перейти к эффективным показателям ДВС, к которым относятся среднее эффективное давление ре, эффективная мощность Nе, эффективный КПД ηе, и удельный эффективный расход топлива bе.
Средним эффективным давлением ре называется среднее условное постоянное давление, действующее на поршень на рабочем ходе и совершающее работу, эквивалентную полезной эффективной работе, передаваемой через выходной фланец коленвала на винт или другой потребитель.
Из выше приведенного в этом параграфе материала следует, что среднее эффективное давление должно учитывать кроме тепловых все механические потери и должно определяться формулой
ре = рi – рм. (9)
Эффективная мощность, так же как и ре, учитывает тепловые и механические потери. Поэтому
Nе = Ni – Nм. (10)
Для перехода от Ni к Nе используется механический КПД ηм, значение которого является паспортной величиной двигателя и по результатам стендовых испытаний известно для всех основных режимов
Nе = Ni ηм. (11)
По аналогии с Ni формула для определения Nе выглядит следующим образом:
Также по аналогии с индикаторным КПД
, (13)
где 
– удельный эффективный расход топлива в кг/кВт·ч.
Между рассмотренными КПД двигателей существует зависимость
. (14)
Следует отметить, что если bi и Ni являются расчетными величинами, bе и Nе определяются непосредственными измерениями. Опытные значения удельного эффективного расхода топлива и эффективного КПД приведены в таблице 1.
Таблица 1
| bе, кг/кВт·ч | ηе | |
Малооборотный двигатель | 0,160–0,205 | 0,54–0,42 |
| Среднеоборотный двигатель | 0,165–0,215 | 0,52–0,40 |
| Высокооборотный двигатель | 0,21–0,225 | 0,41–0,38 |
| Высокооборотный (D<0,18 см) двигатель | 0,230–0,250 | 0,38–0,34 |
studfiles.net
| shkolageo.ru | 1  Лекция № 2 2.1 Энергетический баланс и экономико-энергетические показатели ДВС
 Если при совершении
 Величина Экономичность действительного
 Индикаторная работа,
 Для оценки экономичности
 Индикаторная работа идет
 Общие потери в двигателе
 Удельный эффективный расход
 Характеристика ДВС зависимость (как правило, графическая) показателей двигателя от режима работы или от параметров, связанных с регулировкой его основных систем. Служит для оценки эффективности работы ДВС.
 Зависимости показателей работы двигателя от n при неизменном положении органа управления (дроссельной заслонкой — для карбюраторного двигателя с искровым зажиганием, регулятором — для дизеля), называют скоростными характеристиками.
 Нагрузочной характеристикой называется зависимость показателей двигателя от ре (или Nе) при фиксированной частоте вращения коленчатого вала. По ней определяется предельная для данной частоты вращения мощность, а также оценивается экономичность работы двигателя при различных нагрузках.
 Для ДВС используются регулировочные характеристики, представляющие собой зависимости показателей работы двигателя от регулируемого параметра (например, коэффициента избытка воздуха, угла опережения зажигания, угла опережения впрыскивания топлива и т. д.). Данные характеристики используются для определения оптимальных параметров работы систем топливоподачи и зажигания.
 На рис. 2.3 показано поле режимов работы автомобильного двигателя. Выше оси абсцисс расположена область активных режимов работы двигателя (А). На этих режимах работа двигателя положительна. Сверху область ограничена внешней скоростной характеристикой 1; справа — регуляторной ветвью или ветвью снижения крутящего момента при частоте вращения выше номинальной 2.
  Ниже линии абсцисс расположены пассивные режимы работы двигателя. В этой зоне, ограниченной снизу кривой момента, необходимого для проворачивания неработающего двигателя, двигатель работает в режиме выбега или на принудительном холостом ходу (ПХХ), т. е. при торможении автомобиля двигателем.
 В реальной эксплуатации многие транспортные установки могут работать значительное время в условиях неустановившихся (переходных) режимов работы, поэтому показатели ДВС могут отличаться от полученных на установившихся режимах.
 2.3 Литровая мощность и методы форсирования двигателей
 Увеличение литровой мощности посредством повышения частоты вращения вала широко используется в карбюраторных двигателях, для современных моделей которых п достигает 6500 мин-1 и выше.
 При переходе с четырехтактного рабочего цикла на двухтактный литровая мощность увеличиваться всего лишь в 1,5...1,7 раза вследствие использования лишь части рабочего объема на процессы газообмена, а также в результате дополнительных затрат энергии на привод продувочного насоса.
 Особое место в ряду мероприятий, направленных на повышение литровой мощности, занимает форсирование двигателей по среднему эффективному давлению ре.
 Этот способ носит название наддува двигателя и осуществляется компрессором с механическим приводом от коленчатого вала.
 При газотурбинном наддуве отсутствует механическая связь агрегата наддува с коленчатым валом двигателя, применение ТК заметно ухудшает тяговые характеристики и приемистость двигателя. Это связано с инерционностью системы роторов ТК, а также с уменьшением энергии отработавших газов при малых нагрузках, в связи с чем, особенно в начале разгона, не обеспечивается подача в цилиндр нужного количества свежего заряда. Для преодоления этих недостатков нередко возникает необходимость использования комбинированного наддува. Система комбинированного наддува выполняется в различных конструктивных вариантах и обычно представляет собой определенные комбинации наддува с приводным компрессором и газотурбинного наддува.
 Для повышения плотности свежего заряда, подаваемого в цилиндры двигателя, в ряде случаев используются колебательные явления в системах газообмена (пульсации РТ в системе впуска и выпуска), являющиеся результатом цикличности следования процессов газообмена в цилиндре.
 При использовании наддува увеличивается механическая и тепловая напряженность элементов, формирующих камеру сгорания, что является одним из основных факторов, ограничивающих наддув.
 Контрольные работы:
 |
shkolageo.ru
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДИЗЕЛЕЙ
теоретические основы эксплуатации
Показатели и характеристики дизеля
Одна из задач технической эксплуатации состоит в умении технически обоснованно выбрать режим работы двигателя применительно к конкретным условиям плавания, технического состояния судна и двигателя. Решение этой задачи требует знания, как характеристик двигателя, так и показателей, на основе которых оценивается его работа на том или ином режиме. Показатели работы двигателей условно могут быть подразделены на показатели энергетические, экономические и эксплуатационные.
К энергетическим и экономическим показателям относят эффективную и индикаторную мощность Ne и Ni, крутящий момент Ме, средние давления ре и рi частоту вращения п, удельные расходы топлива ge и gi.
К эксплуатационным показателям относят давление и температуру, фиксируемые штатными приборами и характеризующие работу двигателя и обслуживающих его систем, а также дополнительные параметры, дающие возможность судить о тепловой и механической напряженности двигателя, о том, как обеспечиваются на данном режиме его надежность и экономичность. Напряжения в элементах конструкции двигателя возникают под воздействием тепловых потоков со стороны газов, механических нагрузок, вызываемых силами действия газов и инерции движущихся масс. Непосредственное определение тепловых и механических напряжений затруднено, поэтому в эксплуатации прибегают к методам их косвенной оценки.
находится в прямой зависимости от нагрузки цилиндра, характеризуемой 1) средним индикаторным давлением, 2) положением указателя нагрузки (УН) или 3) топливной рейки (TP).
Косвенными критериями тепловой нагрузки цилиндра служат температура выпускных газов и охлаждающих сред (воды и масла). Ценную информацию дает непосредственное измерение температуры втулки цилиндра в верхнем поясе в зоне нахождения первого-второго поршневых колец при положении поршня в ВМТ, в поясе выпускных и продувочных окон и перепада температур в огневом днище крышки, являющегося прямой функцией воспринимаемого ею теплового потока. Такие измерения в судовых двигателях являются составной частью автоматизированных систем контроля и диагностики их технического состояния. Здесь и далее A1 А2, В, С1, С2, С3, С', С" — постоянные для определенных условий работы.
Термические напряжения, возникающие в деталях ЦПГ,
σt = A1δq, (14.1)
где δ — толщина теплопередающей стенки, м;
q — удельный тепловой поток через стенку, Дж:
(14.2)
В свою очередь относительные потери теплоты через стенки цилиндра в охлаждающую среду
(14.3)
После подстановок получим
(14.4)
Из этого выражения следует, что термические напряжения в ЦПГ двигателя увеличиваются с ростом величин рi, п и Ts, а также при ухудшении сгорания топлива — снижении ηi и ps.
двигателя характеризуется несколькими параметрами. При анализе напряженного состояния элементов остова наиболее существенной характеристикой является максимальное давление сгорания в цилиндрах pz. Состояние деталей КШМ определяется совместным влиянием силы Рz и силы инерции движущихся масс Pj, определяемым суммарной силой Р, максимальное значение которой
Рmax = Рz-Рj, (14.5)
где Pj — сила инерции в ВМТ; Pj = mпRω2 (1 +λ).
Значения Pz устанавливают на основе данных индицирования двигателя, а Рmax и Pj подсчитывают по приведенным формулам.
Рабочие режимы, характеризуемые определенными условиями работы двигателя, объединяются в общее понятие характеристики двигателя. Характеристику принято представлять в виде графической зависимости энергетических, экономических и эксплуатационных показателей от одного из параметров двигателя, принимаемого в качестве независимого переменного. При этом если в качестве назависимого переменного принимают нагрузку, то характеристика называется нагрузочной, а если частоту вращения, то скоростной.
Из скоростных характеристик практический интерес представляют внешняя, частичные и винтовые характеристики.
infourok.ru
Категория:
Автомобильные эксплуатационные материалы
Энергетические показателиХимическая энергия топлива выделяется при его сгорании в виде тепла, количество которого измеряется в калориях (Кал) или Джоулях (Дж). Калория представляет собой количество тепла, затрачиваемого на нагрев грамма воды на один градус. Одна калория равна 4,19 Дж. Суммарное количество тепла, выделяющееся при сгорании единицы массы (кг) или объема топлива (л), называется соответственно массовой или объемной теплотой сгорания (теплотворная способность, теплотворность). Так как в продуктах сгорания всегда содержится вода, то от ее состояния (жидкость или пар) зависит теплота сгорания. При конденсации воды в продуктах сгорания выделяется дополнительное количество тепла, с учетом которой получается высшая теплота сгорания. Температура отработавших газов двигателя выше температуры конденсации воды, поэтому для характеристики бензинов пользуются низшей теплотой сгорания. Разница между высшей и низшей теплотами сгорания составляет для углеводородных топлив около 2500 кДж/кг.
В бензине содержится очень большое количество энергии. Чтобы его представить, достаточно сказать, что 70 кг бензина обладают энергией, способной поднять на 1 м 26-этажное здание Министерства иностранных дел, вес которого 300 тыс. т.
От теплоты сгорания зависит количество тепла, выделяющегося при сгорании топливно-воздушной смеси. Теплота сгорания топлива определяет энерговооруженность автомобиля: максимальное количество выполняемой на одной заправке транспортной работы и запас хода.
Кроме того, с теплотой сгорания связаны размеры и масса топливного бака, оказывающие влияние на эксплуатационные качества автомобиля для ряда топлив, особенно газообразных. Для большинства углеводородных топлив теплоты сгорания близки (табл. 1). При содержании в топливе кислорода или продуктов с пониженной теплотворностью теплота сгорания снижается.
Для сравнения различных топлив в качестве базы принята единица условного топлива (у. т.), имеющая теплоту сгорания 29,33 МДж/кг. По теплоте сгорания 1 т бензина эквивалентна 1,49 т у. т., дизельного топлива — 1,45 т у. т.
В качестве стандартного метода принято определение теплоты сгорания топлива по величинам его плотности и анилиновой точки. Анилиновой точкой называется минимальная температура, при которой обеспечивается растворение определенного количества анилина в определенном количестве топлива.
Широкое применение находит определение теплоты сгорания топлива экспериментальным путем — в специальных приборах, называемых калориметрами. Калориметрический метод определения теплоты сгорания жидких и твердых топлив основан на сжигании навески топлива в атмосфере кислорода с последующим поглощением выделившегося тепла водой в калориметре. Методика калориметрического определения теплоты сгорания стандартизирована ГОСТ 147—74.
В двигателе происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Выделяющееся количество тепла определяет мощ-ностные и экономические характеристики двигателя, в связи с чем является важным энергетическим показателем топлива. Этот показатель зависит как от теплоты сгорания самого топлива, как и от количества воздуха в смеси. Смесь, обеспечивающая полное сгорание топлива, называется стехиометрической, а количество воздуха, необходимое для полного сжигания 1 кг топлива, — стехиометрическим коэффициентом. Количество тепла, выделяющееся при сгорании единицы массы или объема стехиометрической смеси, называется массовой или объемной теплотой сгорания топливно-воздушной смеси.
С повышением теплоты сгорания топлива количество воздуха (или стехиометрический коэффициент) также повышается. Поэтому количество топлива в стехиометрической смеси будет снижаться, в результате чего теплота сгорания топливно-воздушной смеси сохраняется примерно на одном уровне.
Теплота сгорания стехиометрических бензовоздушных смесей составляет 3,44…3,48 МДж/м3, или 2,79… 2,83 МДж/кг. Однако обычно в двигателе выделяется меньшее количество тепла в связи с отклонением от стехио-метрического состава и избытка или недостатка воздуха.
Читать далее: Испаряемость бензинов и смесеобразование
Категория: - Автомобильные эксплуатационные материалы
stroy-technics.ru
На долю электропривода приходится около 2/3 всей вырабатываемой электроэнергии, поэтому вопрос о том, насколько эффективно используется эта электроэнергия, имеет огромное техническое и экономическое значение.
Электрические приводы питаются (за исключением транспортных или мобильных машин) от промышленной сети переменного тока частотой 50 Гц. Электроприводы потребляют (а при работе в рекуперативном тормозном режиме и отдают) из сети активную мощность. Активная мощность расходуется на совершенствование полезной работы и покрытие потерь во всей электромеханической системе рабочей машины.
Анализируя эффективность использования электрической энергии, следует различать энергетическую эффективность самого технологического процесса, который осуществляется рабочей машиной с электроприводом, и эффективность собственно электропривода, характеризуемую его коэффициентом полезного действия - кпд, который представляет собой отношение выходной мощности данного устройства к входной мощности. Кпд определяют также как отношение полезной мощности (или энергии) к затраченной
(11.1)
где 
Поскольку силовая часть электропривода состоит из электродвигательного, передаточного и преобразовательного устройств, то кпд электропривода в целом определяют как произведение кпд этих устройств
η = ηдв · ηпер · ηпреоб
Кпд электродвигателя есть отношение механической мощности на валу двигателя к потребляемой со стороны обмоток статора (для машин постоянного тока – со стороны якоря).
Номинальный кпд асинхронных двигателей мощностью от 0,1-15,0 кВт составляет 0,85-0,9. С ростом мощности номинальный кпд повышается и у крупных высокоскоростных двигателей переменного тока мощностью свыше 1000 кВт может достигать величины 0,97.
Кпд электродвигателей существенно зависит от нагрузки на валу двигателя. Для анализа этой зависимости пользуются методом разделения потерь ΔР на постоянные К и переменные V.
ΔР = К + V (11.2)
Для нерегулируемых по скорости двигателей постоянные потери складываются из:
потерь в стали;
механических потерь, в том числе на самовентиляцию;
добавочных потерь.
Переменные потери зависят от квадрата тока в обмотках машины и будут равны:
для машин постоянного тока V = Iя2 Rя
для асинхронных двигателей сумме потерь в обмотках статора и ротора V = 3I12r1 + 3I22r2
Потери в роторной цепи согласно (6.8) пропорциональны моменту на валу двигателя и скольжению
3I22r2 = M ·ω0s
Ориентировочно можно считать, что потери в обмотках статора относятся к потерям в обмотках ротора в соотношении r1/ r2. Тогда переменные потери для асинхронных двигателей будут
(11.3)
Мы видим, что при работе с неполной нагрузкой кпд двигателя снижается.
Типичная кривая зависимости кпд от загрузки двигателя показана на рис. 11.1.
Рис. 11.1. Зависимость кпд асинхронного двигателя от нагрузки (двигатель 4АИ16084)
Отсюда следует, что завышение установленной мощности двигателя ведет к снижению его эксплуатационного кпд, т.е. к непроизводительному расходу электроэнергии.
Кпд преобразовательного устройства, если последнее выполнено на базе силовых на базе силовых полупроводниковых приборов, довольно велико. Потери в преобразователе определяются, главным образом, величиной прямого падения напряжения в полупроводниковом приборе. В среднем можно считать, что ΔU= 2В, для мостовых схем – 4,0В. Таким образом, номинальные потери для преобразователей напряжением 440В составляют 1%, а для преобразователей напряжением 220В – 2%. С учетом потерь в реактивных элементах полупроводниковых преобразователей можно полагать, что их кпд составляет 0,95-0,98.
Потери в механическом передаточном устройстве: редукторе, трансмиссии и др., определяются главным образом, силами трения. Величина этих потерь, а, следовательно, кпд механической передачи зависит от типа используемых подшипников, класса обработки зубчатых колес, систем смазки и др. Кпд механической передачи не остается постоянным, а существенно зависит от величины передаваемого момента.
Под кпд рабочей машины понимают произведение кпд электропривода ηэп на кпд собственно рабочей машины. Так, для вентиляторной установки
(11.4)
Здесь Q – производительность вентилятора, м /с;
Н – напор, Па;
ηвен– аэродинамический кпд вентилятора;
Рзатр – затраченная электрическая мощность.
Если рабочая машина работает в энергетически постоянном режиме, то ее энергоемкость, выражаемая через кпд, определяется по (11.4). Если рабочая машина работает циклически (например, лифты, грузоподъемные механизмы, продольно-строгальные станки и многие другие), то более правильно кпд рабочей машины
определять по затратам энергии за цикл работы
(11.5)
где 
–соответственно полезная работа за цикл, затраченная энергия за цикл, потери энергии за рабочий цикл.
В сети переменного тока, питающей электропривод, циркулирует реактивная мощность. Негативным результатом наличия реактивной мощности является загрузка питающей сети реактивным током, не создающим работы. Величина реактивной мощности оценивается величиной cosφ, где под углом φ понимается фаза сдвига первой гармоники тока от первой гармоники напряжения. У асинхронных короткозамкнутых двигателей номинальный cosφ составляет примерно 0,7-0,8. Недогрузка асинхронного двигателя ведет к дальнейшему снижению cosφ.
Cosφэп= Cosφэд· Cosφпр
В приводах по системе ТП-Д (см. раздел 5.3) cosφ = cosа , что определяется запаздыванием, устанавливаемым системой импульсно-фазового управления, открывания тиристоров. Поэтому в приводах ТП-Д при высокой скорости вращения cosφ в питающей сети переменного тока будет высоким (0,8-0,9), по мере снижения скорости, когда угол а растет, cosφ будет уменьшаться. При включении привода ТП-Д имеют место броски реактивной мощности.
В современных системах регулируемого электропривода стремятся использовать неуправляемые выпрямители, осуществляя регулирование величины напряжения, подаваемого к обмоткам двигателя, широтно-импульсными методами (см. например, схемы рис.5.29. 6.12). В этом случае cosφ в питающей сети будет не ниже 0,95.
С точки зрения компенсации реактивной мощности многих потребителей электроэнергии эффективно использование для нерегулируемых электроприводов синхронных двигателей большой мощности, которые при перевозбуждении способны генерировать реактивную мощность для ее компенсации в пределах энергосистемы данного предприятия.
studfiles.net
Количество просмотров публикации ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ - 61
Важными в энергетическом отношении характеристиками двигателя являются зависимость КПД η и коэффициента мощности cos φ от нагрузки на его валу КПД двигателя равен отношению мощности, отдаваемой двигателем с вала, Рв к мощности, потребляемой двигателем из сети, Р1:
| η = | Рв | = | Рв | , |
| Р1 | Рв + ΔP |
где ΔР — потери мощности в двигателе. Как было показано в § 10.9,
ΔР = ΔРо6м1 + ΔРо6м2 + ΔРст1 + ΔРст2 + ΔРмех.
Потери мощности в двигателе можно разделить на две части: часть
ΔРк = ΔРст1 + ΔРст2 + ΔРмех
почти не зависит от нагрузки и принято называть постоянными потерями, другая часть
ΔPv= ΔРо6м1 + ΔРо6м2
зависит от нагрузки и принято называть переменными потерями.
Зависимость КПД от нагрузки изображена на рис. 10.38, где нагрузка дана в относительных единицах.
Как видно из графика, КПД в зоне нагрузок от 0,4 до 1,2 изменяется относительно мало, что является благоприятным в энергетическом отношении.
Коэффициент мощности двигателя равен отношению активной мощности, потребляемой двигателем из сети, к полной мощности:
cos φ = Р1/S1 = Р1/√Р12 + Q12. (10.66)
Реактивная мощность Q складывается из мощности Qг, обусловленной главным магнитным потоком, и мощности Qp, обусловленной потоками рассеяния:
Qг = I02x0, Qp = I12x1 + I22x2,
где х0 — индуктивное сопротивление, обусловленное главным магнитным потоком; х1, х2 — индуктивные сопротивления, обусловленные потоками рассеяния обмоток статора и ротора.
Рис. 10.38. Зависимость η, cos φ от нагрузки асинхронного двигателя
Поскольку главный магнитный поток намного больше потоков рассеяния и почти не зависит от нагрузки, реактивная мощность, потребляемая двигателем из сети, мало зависит от нагрузки и, как следует из выражения (10.66), cos φ существенно изменяется при изменении нагрузки. На рис. 10.38 изображен график зависимости cos φ от нагрузки на валу двигателя. Из графика видно, что при малых нагрузках cos φ довольно низкий, что является в энергетическом отношении весьма невыгодным.
У двигателей средней мощности (1 — 100 кВт) при номинальной нагрузке КПД ηном = 0,7 ÷ 0,9, cos φном = 0,7 ÷ 0,9; у двигателей большой мощности (больше 100 кВт) КПД ηном = 0,9 ÷ 0,94, cos φном = 0,8 ÷ 0,92.
referatwork.ru
