Энергетическая диаграмма и КПД асинхронного двигателя.

При работе асинхронного двигателя электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора. Этот процесс сопровождается расходом части энергии на потери внутри машины.

Процесс преобразования электрической энергии в механическую может быть представлен уравнением баланса активной мощности. На основании закона сохранения энергии процесс преобразования имеет вид

Р₁ = 3·U₁·I₁·cosφ₁ = р_ЭЛ.1 + р_СТ.1 + р_ЭЛ.2 + р_СТ.2 + р_МЕХ + Р₂,

где Р₁ - мощность, потребляемая двигателем из сети; р_ЭЛ.1 - электрические потери в обмотке статора; р_СТ.1 - потери в стали магнитопровода статора; р_ЭЛ.2 - электрические потери в обмотке ротора; р_СТ.2 - потери в стали сердечника ротора (в дальнейшем ими пренебрегают, т. к. при работе двигателя f₂ ≈ 1…3 Гц и эти потери малы); р_МЕХ - механические потери на трение, вентиляцию; Р₂ - полезная механическая мощность на валу двигателя.

Энергетическая диаграмма двигателя показана на рис. 2.1, на которой Р_ЭМ - электромагнитная мощность, предаваемая со статора на ротор посредством магнитного поля, Р_МХ - механическая мощность двигателя. На паспортной табличке двигателя указывается его полезная мощность Р₂.

Рис. 2.1 - Энергетическая диаграмма

Коэффициент полезного действия двигателя удобно рассчитывать по выражению

где ∑р - суммарные потери в двигателе,

∑р = р_ЭЛ.1 + р_СТ.1 + р_ЭЛ.2 + р_МЕХ.

КПД современных трехфазных двигателей при номинальной нагрузке достигает (0,75…0,95), причём, чем больше мощность двигателя, тем выше КПД.

Коэффициент мощности двигателя при нагрузке, близкой к номинальной, достигает наибольшего значения cosφ = (0,72…0,9).