str. 1
Transkrypt
str. 1
Temat: Bilans mocy i sprawność. 1. Bilans mocy sporządzany dla silnika pierścieniowego jest przypadkiem najbardziej ogólnym, ponieważ w silniku pierścieniowym można włączyć dodatkowe rezystancje w obwód wirnika, a jeżeli jest taka potrzeba można go zewrzeć. W silniku klatkowym obwód wirnika jest na stałe zwarty i nie ma tam możliwości włączenia dodatkowych elementów. 2. Bilans mocy. silnik indukcyjny pobiera z sieci zasilającej moc czynna Pin część mocy pobieranej jest zużywana na pokrycie strat PCu1 w uzwojeniu stojana oraz strat PFe1 w rdzeniu stojana, reszta jest przekazywana do wirnika jako moc idealna (moc pola magnetycznego wirującego) PΨ część mocy idealnej pokrywa straty w stali wirnika PFe2 (które są bardzo małe i najczęściej się je pomija) oraz straty w uzwojeniu wirnika PCu2 część pozostałej mocy pola magnetycznego wirującego P2 wydziela się na rezystancji zewnętrznej przyłączonej do uzwojenia wirnika, reszta jest przekazywana na wał wirnika jako moc mechaniczna Pm moc użyteczna P silnika jest mniejsza od mocy mechanicznej o straty mechaniczne (tarcie) Pm Powyższe rozumowanie bilansu mocy przedstawia rys. 6.15a. str.1 3. Uwzględniając zasady obliczania mocy czynnej i strat w obwodach elektrycznych, mocy przekazywanej przy ruchu obrotowym oraz zasady sprowadzania parametrów wirnika na stronę stojana, otrzymuje się następujące zależności określające: moc czynną pobieraną z sieci (zasilającej stojan maszyny) ∙ ∙ straty mocy czynnej w uzwojeniu stojana ∙ ∆ ∙ straty mocy czynnej w rdzeniu stojana ∙ ∆ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ′ ∙ moc idealną (pola wirującego) Δ Δ ∙ ∙ ′ ∙ ′ ∙ ′ lub ∙ ′ ∙ ∙ ψ ∙ ′ ∙ ∙ ∙ ∙ ′ ∙ ′ moc elektryczną traconą w wirniku ∆ ∙ ′ ∙ ′ moc czynną wydzielaną na rezystancji Rd ∙ (*) straty mocy czynnej w uzwojeniu wirnika ∆ ∙ ′ ∙ ∙ ∙ ∙ ′ ∙ ′ ′ (**) moc mechaniczną (przekazywaną na wał silnika) ∙ ∙ 1 ∙ ∙ ′ ′ ∙ 1 ∙ ′ lub ∙ 2∙ ∙ ∙ (***) moc użyteczną (przekazywaną do urządzenia napędzanego) ∆ gdzie: φ1 – kąt przesunięcia fazowego prądu I1 stojana względem napięcia U1f sieci, Ψ2 – kąt przesunięcia fazowego prądu I2 wirnika względem siły elektromotorycznej E2 (lub E20), ω=2πn – prędkość kątowa wirowania wirnika silnika, n – prędkość obrotowa wirowania wirnika, M – moment elektromagnetyczny odpowiadający mocy Pm. str.2 Z zależności (*), (**), (***) wynikają następujące zależności: ∙ 1 ∙ (****) Z zależności (****) wynika, że im mniejszy jest poślizg maszyny, tym większa część mocy pola wirującego zamienia się w moc mechaniczną oraz tym mniejsza jest moc elektryczna wydzielana w obwodzie wirnika. Sprawnością silnika zgodnie z ogólnie przyjętą definicją nazywamy stosunek mocy użytecznej na wale silnika do mocy pobranej z sieci: ∑Δ Sprawność silnika nie jest stała i zmienia się wraz ze zmianą obciążenia. Sprawność jest maksymalna wówczas, gdy straty zmienne (obciążeniowe) są równe stratom stałym, czyli jałowym, Δ Silniki indukcyjne pracują przeważnie obciążone mocą mniejszą od znamionowej, powinny więc być tak zbudowane, aby sprawność maksymalną wykazywały przy obciążeniu mniejszym niż znamionowe (rys. 6.16). Silnik powinien pracować z możliwie dużą sprawnością w możliwie szerokim zakresie zmienności obciążenia, tzn. że krzywa , powinna być płaska, co występuje przy małych stratach jałowych. Sprawność szybkoobrotowych silników indukcyjnych o mocach około 10000 kW wynosi 0,98, przy mocach ok. 100 kW – ok. 092, a przy mocach 1 kW – ok. 0,79. str.3