Pérdida de energía y eficiencia de los motores de inducción.
En un motor eléctrico, al convertir una forma de energía en otra, parte de la energía se pierde en forma de calor disipado en varias partes del motor. Los motores eléctricos tienen pérdida de energía tres tipos: pérdidas de bobinado, pérdidas de acero y pérdidas mecánicas… Además, hay pérdidas adicionales menores.
Pérdida de energía en motor asíncrono considere usar su diagrama de energía (Fig. 1). En el diagrama, P1 es la potencia suministrada al estator del motor desde la red. La mayor parte de este marco de potencia, menos las pérdidas del estator, se transmite electromagnéticamente al rotor a través del espacio. Se llama potencia electromagnética Ram.
Arroz. 1. Diagrama de potencia del motor
La pérdida de potencia en el estator es la suma de la pérdida de potencia en su devanado Ptom 1 = m1 NS r1 NS I12 y las pérdidas de acero Pc1. Power Pc1 son las pérdidas por inversión de corriente de Foucault y la magnetización del núcleo del estator.
También hay pérdidas de acero en el núcleo del rotor del motor de inducción, pero son pequeñas y es posible que no se tengan en cuenta.Esto se debe al hecho de que la velocidad de rotación del flujo magnético con respecto al estator n0 veces la velocidad de rotación del flujo magnético con respecto al rotor n0, ya que la velocidad del rotor de un motor asíncrono n corresponde al estable parte de la característica mecánica natural.
La potencia mecánica del motor asíncrono Pmx desarrollada en el eje del rotor es menor que la potencia electromagnética Pem por el valor de potencia Palrededor de 2 pérdidas en el devanado del rotor:
Rmx = RAM — Pvol2
Potencia del eje del motor:
P2 = Pmx — strmx,
donde strmx es la fuerza de las pérdidas mecánicas igual a la suma de las pérdidas por fricción en los rodamientos, la fricción de las partes giratorias contra el aire (pérdidas por ventilación) y la fricción de las escobillas en los anillos (para motores con rotor de fase).
La potencia electromagnética y mecánica son iguales:
Aries = ω0M, Pmx = ωM,
donde ω0 y ω — velocidad síncrona y velocidad de rotación del rotor del motor; M es el momento desarrollado por el motor, es decir, el momento con el que el campo magnético giratorio actúa sobre el rotor.
De estas expresiones se deduce que las pérdidas de potencia en el devanado del rotor:
o Pokolo 2 = con NS PEm
En los casos en que se conoce la resistencia activa r2 de la fase del devanado del rotor, las pérdidas en este devanado también se pueden encontrar a partir de la expresión Psobre 2 = m2NS r2NS I22.
En los motores eléctricos asíncronos, también hay pérdidas adicionales debido al engranaje del rotor y el estator, corrientes de Foucault en varias unidades estructurales del motor y otras razones. Con pérdidas a plena carga del motor, se supone que Pd es igual al 0,5% de su potencia nominal.
Coeficiente de eficiencia (COP) de un motor de inducción:
η = P2 / P1 = (P1 — (Pc — Pc — Pmx — Pd)) / P1,
donde Rob = About1 + Rob2: pérdidas de potencia totales en los devanados del estator y del rotor de un motor asíncrono.
Dado que la pérdida total depende de la carga, la eficiencia del motor de inducción también es función de la carga.
En la Fig. 2 se da una curva η = e(P / Pnom), donde P / Pnom — potencia relativa.
Arroz. 2. Características de rendimiento del motor de inducción.
El motor de inducción está diseñado para maximizar su eficiencia ηmax se mantiene con una carga ligeramente menor que la nominal. La eficiencia del motor es bastante alta y en una amplia gama de cargas (Fig. 2, a) Para la mayoría de los motores asíncronos modernos, la eficiencia es del 80-90% y para los motores potentes del 90-96%.