Energieverlust und Wirkungsgrad von Induktionsmotoren

Bei einem Elektromotor geht bei der Umwandlung einer Energieform in eine andere ein Teil der Energie in Form von Wärme verloren, die in verschiedenen Teilen des Motors abgegeben wird. Elektromotoren haben Energieverlust Es gibt drei Arten: Wicklungsverluste, Stahlverluste und mechanische Verluste. Darüber hinaus gibt es geringfügige zusätzliche Verluste.

Energieverlust in Asynchronmotor Erwägen Sie die Verwendung seines Energiediagramms (Abb. 1). Im Diagramm ist P1 die vom Netz zum Motorstator gelieferte Leistung. Der Großteil dieses Leistungsrahmens, abzüglich der Statorverluste, wird elektromagnetisch durch den Spalt auf den Rotor übertragen. Man nennt sie elektromagnetische Ram-Kraft.

Reis. 1. Motorleistungsdiagramm

Die Verlustleistung im Stator ist die Summe der Verlustleistung in seiner Wicklung Ptom 1 = m1 NS r1 NS I12 und Stahlverluste Pc1. Die Leistung Pc1 besteht aus den Wirbelstromumkehrverlusten und der Magnetisierung des Statorkerns.

Es gibt auch Stahlverluste im Rotorkern des Induktionsmotors, diese sind jedoch gering und können möglicherweise nicht berücksichtigt werden.Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Drehzahl des magnetischen Flusses relativ zum Stator n0 mal die Drehzahl des magnetischen Flusses relativ zum Rotor n0 ist – da die Drehzahl des Rotors eines Asynchronmotors n dem stabilen entspricht Teil der natürlichen mechanischen Eigenschaften.

Die auf der Rotorwelle entwickelte mechanische Leistung des Asynchronmotors Pmx ist um den Leistungswert P geringer als die elektromagnetische Leistung Pem, etwa 2 Verluste in der Rotorwicklung:

Rmx = Ram – Pvol2

Motorwellenleistung:

P2 = Pmx – strmx,

Dabei ist strmx die Kraft der mechanischen Verluste, die der Summe der Reibungsverluste in den Lagern, der Reibung der rotierenden Teile gegen die Luft (Belüftungsverluste) und der Reibung der Bürsten an den Ringen (bei Motoren mit Phasenrotor) entspricht.

Elektromagnetische und mechanische Kraft sind gleich:

Widder = ω0M, Pmx = ωM,

wobei ω0 und ω die Synchrongeschwindigkeit und Drehzahl des Motorrotors sind; M ist das vom Motor entwickelte Moment, also das Moment, mit dem das rotierende Magnetfeld auf den Rotor einwirkt.

Aus diesen Ausdrücken folgt, dass die Leistungsverluste in der Rotorwicklung:

oder Pokolo 2 = mit NS PEm

In Fällen, in denen der Wirkwiderstand r2 der Phase der Rotorwicklung bekannt ist, können die Verluste in dieser Wicklung auch aus dem Ausdruck Püber 2 = m2NS r2NS I22 ermittelt werden.

Bei asynchronen Elektromotoren entstehen zudem zusätzliche Verluste durch die Verzahnung von Rotor und Stator, Wirbelströme in verschiedenen Baueinheiten des Motors und aus anderen Gründen. Bei Volllastverlusten des Motors wird angenommen, dass Pd 0,5 % seiner Nennleistung beträgt.

Wirkungsgrad (COP) eines Induktionsmotors:

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

wobei Rob = About1 + Rob2 – Gesamtleistungsverluste in den Stator- und Rotorwicklungen eines Asynchronmotors.

Da der Gesamtverlust lastabhängig ist, ist auch der Wirkungsgrad des Induktionsmotors lastabhängig.

In Abb. In Abb. 2 ist eine Kurve η = e(P / Pnom) angegeben, wobei P / Pnom die relative Leistung ist.

Reis. 2. Leistungsmerkmale des Induktionsmotors

Der Induktionsmotor ist darauf ausgelegt, seinen Wirkungsgrad zu maximieren. ηmax wird bei einer Last gehalten, die etwas unter der Nennlast liegt. Der Wirkungsgrad des Motors ist recht hoch und in einem weiten Lastbereich (Abb. 2, a). Bei den meisten modernen Asynchronmotoren beträgt der Wirkungsgrad 80-90 %, bei leistungsstarken Motoren 90-96 %.