Губитак енергије и ефикасност индукционих мотора
У електромотору, приликом претварања једног облика енергије у други, део енергије се губи у облику топлоте која се расипа у различитим деловима мотора. Електромотори имају губитак енергије три врсте: губици у намотају, губици челика и механички губици... Осим тога, постоје мањи додатни губици.
Губитак енергије у асинхрони мотор размислите о коришћењу његовог енергетског дијаграма (слика 1). На дијаграму, П1 је снага која се напаја статор мотора из мреже. Највећи део овог оквира снаге, минус губици статора, се преноси електромагнетно на ротор кроз отвор. То се зове Рам електромагнетна снага.
Пиринач. 1. Дијаграм снаге мотора
Губитак снаге у статору је збир губитка снаге у његовом намотају Птом 1 = м1 НС р1 НС И12 и губитака челика Пц1. Снага Пц1 су губици преокретања вртложних струја и магнетизација језгра статора.
Такође постоје губици челика у језгру ротора индукционог мотора, али они су мали и можда се не узимају у обзир.Ово је због чињенице да је брзина ротације магнетног флукса у односу на статор н0 пута већа од брзине ротације магнетног флукса у односу на ротор н0 — пошто брзина ротора асинхроног мотора н одговара стабилној део природне механичке карактеристике.
Механичка снага асинхроног мотора Пмк развијена на осовини ротора је мања од електромагнетне снаге Пем за вредност снаге Пабоут 2 губитака у намотају ротора:
Рмк = Рам — Пвол2
Снага осовине мотора:
П2 = Пмк — стрмк,
где је стрмк сила механичких губитака једнака збиру губитака од трења у лежајевима, трења ротирајућих делова о ваздух (губици вентилације) и трења четкица о прстенове (код мотора са фазним ротором).
Електромагнетна и механичка снага су једнаке:
Ован = ω0М, Пмк = ωМ,
где ω0 и ω — синхрона брзина и брзина ротације ротора мотора; М је момент који развија мотор, односно моменат којим обртно магнетно поље делује на ротор.
Из ових израза произилази да су губици снаге у намотају ротора:
или Поколо 2 = са НС ПЕм
У случајевима када је познат активни отпор р2 фазе намотаја ротора, губици у овом намотају се могу наћи и из израза Пабоут 2 = м2НС р2НС И22.
Код асинхроних електромотора постоје и додатни губици због озубљења ротора и статора, вртложних струја у различитим конструктивним јединицама мотора и других разлога. При губицима пуног оптерећења мотора, претпоставља се да је Пд једнак 0,5% његове називне снаге.
Коефицијент ефикасности (ЦОП) индукционог мотора:
η = П2 / П1 = (П1 — (Пц — Пц — Пмк — Пд)) / П1,
где је Роб = Абоут1 + Роб2 — укупни губици снаге у намотајима статора и ротора асинхроног мотора.
Пошто укупан губитак зависи од оптерећења, ефикасност индукционог мотора је такође функција оптерећења.
На сл. 2 дата је крива η = е(П / Пном), где је П / Пном — релативна снага.
Пиринач. 2. Карактеристике перформанси индукционог мотора
Асинхрони мотор је дизајниран да максимизира своју ефикасност ηмак се одржава при оптерећењу нешто мањем од номиналног. Ефикасност мотора је доста висока и у широком опсегу оптерећења (сл. 2, а).За већину савремених асинхроних мотора ефикасност је 80-90%, а за моћне моторе 90-96%.