要研究异步电动机的节能问题,就必须清楚异步电动机的功率关系。异步电动机的机电能量转换过程是由定子绕组输入电功率,再从转子轴输出机械功率。异步电动机的电磁功率在定子绕组中产生,然后经由气隙送给转子,这是与直流电动机不同之处。
异步电动机运行时,定子从电网吸收电功率,转子向拖动的机械负载输出机械功率。电动机在实现机电能量转换的过程中,必然会产生各种损耗。根据能量守恒定律,输出功率应等于输入功率减去总功率损耗。
由电网供给电动机的功率称为输入功率,其计算公式为
P1=m1U1I1cosφ1 (2-3)
定子电流流过定子绕组时,电流I1在定子绕组电阻r1上的功率损耗称为定子铜损耗,其计算式为
PCu1=m1r1I21 (2-4)
旋转磁场在定子铁心中还将产生铁损耗(因转子频率很低,一般为1~3Hz,而且转子铁心也为叠压而成,故转子铁损耗很小,可忽略不计),其值可看作励磁电流I0在励磁电阻上所消耗的功率
PFe=m1rmI20 (2-5)
因此,从输入功率P1中扣除定子铜损耗PCu1和定子铁损耗PFe,剩余的功率便是由气隙磁场通过电磁感应关系,由定子传递到转子侧的电磁功率Pem,即
Pem=P1-(PCu1+PFe) (2-6)
由T型等效电路可知,进入转子回路的电磁功率Pem为
即Pem中的一部分消耗在转子绕组的电阻上,PCu2=m1r′2I′22;另一部分则转化为轴上的总机械功率PΩ,由等效电路可知,它就是转子电流消耗在附加电阻上的电功率,即(www.daowen.com)
如图2-13所示。
图2-13 异步电动机等效电路损耗示意图
由式(2-7)和式(2-8)可得
由以上两式可知,由定子经空气隙传递到转子侧的电磁功率有一部分sPem转变为转子铜损耗,其余绝大部分(1-s)Pem转变为总机械功率。若n1及Pem不变,则n降低即s增加时,输出功率要降低而转子回路的铜损耗(sPem又称滑差功率)随s正比增加,使效率降低。
而轴上的总机械功率PΩ还必须克服机械损耗Pfw及由于定转子开槽等原因所引起的附加损耗Ps,剩下的才是从轴上输出的机械功率P2,即
P2=PΩ-Pfw-Ps=P1-PCu1-PFe-Pfw-Ps-PCu2=P1-∑P (2-11)
式中∑P=PCu1+PFe+Pfw+Ps+PCu2为异步电动机的总损耗。
图2-14 异步电动机的功率流图
则异步电动机的效率为
综上所述,异步电动机的功率流如图2-14所示。
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