Perdita di energia e rendimento dei motori asincroni

In un motore elettrico, quando si converte una forma di energia in un'altra, parte dell'energia viene persa sotto forma di calore dissipato in varie parti del motore. I motori elettrici hanno perdita di energia tre tipi: perdite di avvolgimento, perdite di acciaio e perdite meccaniche... Inoltre, ci sono minori perdite aggiuntive.

Perdita di energia in motore asincrono considera l'utilizzo del suo diagramma energetico (Fig. 1). Nel diagramma P1 è la potenza fornita dalla rete allo statore del motore. La maggior parte di questo telaio di potenza, meno le perdite dello statore, viene trasmessa elettromagneticamente al rotore attraverso il traferro. Si chiama potenza elettromagnetica Ram.

Riso. 1. Diagramma di potenza del motore

La potenza dissipata nello statore è la somma della potenza dissipata nel suo avvolgimento Ptom 1 = m1 NS r1 NS I12 e delle perdite nell'acciaio Pc1. La potenza Pc1 rappresenta le perdite di inversione della corrente parassita e la magnetizzazione del nucleo dello statore.

Ci sono anche perdite di acciaio nel nucleo del rotore del motore a induzione, ma queste sono piccole e potrebbero non essere prese in considerazione.Ciò è dovuto al fatto che la velocità di rotazione del flusso magnetico rispetto allo statore n0 moltiplica la velocità di rotazione del flusso magnetico rispetto al rotore n0 - poiché la velocità del rotore di un motore asincrono n corrisponde allo stabile parte della caratteristica meccanica naturale.

La potenza meccanica del motore asincrono Pmx sviluppata sull'albero del rotore è inferiore alla potenza elettromagnetica Pem del valore di potenza Pcirca 2 perdite nell'avvolgimento del rotore:

Rmx = Ram — Pvol2

Potenza albero motore:

P2 = Pmx — strmx,

dove strmx è la forza delle perdite meccaniche pari alla somma delle perdite per attrito nei cuscinetti, attrito delle parti rotanti contro l'aria (perdite per ventilazione) e attrito delle spazzole sugli anelli (per motori con rotore di fase).

La potenza elettromagnetica e meccanica sono uguali:

Ariete = ω0M, Pmx = ωM,

dove ω0 e ω — velocità sincrona e velocità di rotazione del rotore del motore; M è il momento sviluppato dal motore, cioè il momento con cui il campo magnetico rotante agisce sul rotore.

Da queste espressioni segue che le perdite di potenza nell'avvolgimento del rotore:

o Pokolo 2 = con NS PEm

Nei casi in cui è nota la resistenza attiva r2 della fase dell'avvolgimento del rotore, le perdite in questo avvolgimento possono essere trovate anche dall'espressione Pcirca 2 = m2NS r2NS I22.

Nei motori elettrici asincroni, ci sono anche perdite aggiuntive dovute all'ingranaggio del rotore e dello statore, correnti parassite in varie unità strutturali del motore e altri motivi. Alle perdite a pieno carico del motore si assume Pd pari allo 0,5% della sua potenza nominale.

Coefficiente di efficienza (COP) di un motore asincrono:

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

dove Rob = About1 + Rob2 - perdite di potenza totali negli avvolgimenti dello statore e del rotore di un motore asincrono.

Poiché la perdita totale dipende dal carico, anche l'efficienza del motore a induzione è funzione del carico.

Nella fig. 2 è data una curva η = e(P / Pnom), dove P / Pnom — potenza relativa.

Riso. 2. Caratteristiche prestazionali del motore asincrono

Il motore a induzione è progettato per massimizzare la sua efficienza ηmax è mantenuto a un carico leggermente inferiore a quello nominale. L'efficienza del motore è piuttosto elevata e in un'ampia gamma di carichi (Fig. 2, a) Per la maggior parte dei moderni motori asincroni, l'efficienza è dell'80-90% e per i motori potenti del 90-96%.