Основы двигателей с заштрихованным полюсом
Во-первых, скажем несколько слов о двигателях с заштрихованным полюсом, а затем погрузиться в процедуру расчета. Двигатель с заштрихованным полюсом является простейшей формой однофазного двигателя и имеет очень низкую стоимость.
Расчет потерь и эффективности двигателя с затененным полюсом при полной нагрузке в 6 ступеней (фото-кредит: серыйfurnaceman через Youtube)
Он развивает вращающееся поле, задерживая нарастание магнитного потока через часть структуры полюса. Заштрихованная часть полюса изолирована от остальной части полюса медным проводником, который образует один оборот вокруг него.
Магнитный поток в незаштрихованной части увеличивается с током через его обмотку. Магнитный поток увеличивается в затененной части.
Однако он задерживается током, индуцированным в медном поле.
Рисунок 1 - Базовая конструкция двигателя с заштрихованным полюсом
Магнитное поле проходит по поверхности полюса от незаштрихованной части до заштрихованной части, развивая крутящий момент в клетке белка.
Для максимального крутящего момента ротор выполнен с относительно высоким сопротивлением.
Двигатели с заштрихованным полюсом используются там, где допустимый крутящий момент является приемлемым (например, вентиляторы) и обычно составляет менее 1/4 л.с. Из-за их очень низкой эффективности двигатели с заштрихованным полюсом следует использовать только в тех приложениях, где двигатель либо очень мал, либо работает в течение очень коротких промежутков времени (например, двигатель душевого вентилятора).
Процедура расчета
Четырехполюсный двигатель с заштрихованным полюсом (рисунок 2) имеет следующие данные, связанные с ним:
- Номинальное напряжение 120 В,
- Полноприводная мощность 2, 5 мПа (миллихорсовая мощность),
- Частота 60 Гц,
- 350 мА полной нагрузки,
- 12-Вт полная мощность,
- 1525 об / мин полной нагрузки,
- 1760 об / мин без нагрузки,
- 6.6 Вт потребляемая мощность без нагрузки,
- Ток без нагрузки 235 мА и
- Сопротивление статора измерено с DC 30.
Рисунок 2 - Четырехполюсный двигатель с затененным полюсом с ротором с короткозамкнутым ротором
Рассчитайте потери и эффективность при полной нагрузке.
Шаг №1 - Рассчитайте ротационные потери
Из условий без нагрузки следует учитывать, что вращательные потери трения и обмотки равны входной мощности меньше потерь на статор-медь. Сопротивление статора, измеренное с помощью постоянного тока, оказалось равным 30 Ом.
Это не то же самое, что и эффективное значение переменного сопротивления, на которое влияет неравномерное распределение тока по сечению проводников (скин-эффект). Увеличение сопротивления ac по сравнению с постоянным током может изменяться от 10 до 30 процентов, причем нижние значения для малых или многожильных проводников и более высокие значения для больших сплошных проводников.
Предположим, что для этой проблемы значение составляет 15%. Ротационные потери P fw равны:
P fw = P NL - I NL 2 (R dc) = 6, 6 Вт - (235 × 10 -3 А) 2 (30 Ом) (1, 15) = 6, 6 Вт - 1, 905 Вт = 4, 69 Вт
(R dc - постоянный коэффициент коррекции постоянного тока)
Шаг №2 - Рассчитать потери статора-меди при полной нагрузке
При полной нагрузке потери статора-меди P scu:
P scu = I FL 2 (R dc) (350 × 10 -3 А) 2 (30 Ом) (1, 15) = 4, 23 Вт
Шаг №3 - Вычислить проскальзывание
Синхронная скорость для четырехполюсной машины получается из отношения n = 120 f / p, где f частота в Гц и p - количество полюсов.
Таким образом, n = (120) (60) / 4 = 1800 об / мин.
Так как фактическая скорость составляет 1525 об / мин при полной нагрузке, скорость скольжения составляет 1800-1525 = 275 об / мин, а скольжение составляет (275 об / мин) / (1800 об / мин) = 0, 153 или 15, 3 процента.
Шаг №4 - Рассчитать потери ротора-меди при полной нагрузке
В индукционных машинах потери ротора-меди равны мощности, передаваемой через воздушный зазор, умноженный на проскальзывание. Мощность, передаваемая через воздушный зазор, равна входной мощности минус потери статора и меди. Таким образом, при полной нагрузке:
P rcu = (12 Вт - 4, 23 Вт) (0, 153) = 1, 2 Вт
Шаг №5 - Подведите итоги полной загрузки
| Потеря статора-меди | 4, 23 Вт |
| Роторно-медная потеря | 1, 2 Вт |
| Трение и потери мощности | 4, 69 Вт |
| Общие потери | 10, 12 Вт |
Шаг №6 - Рассчитайте эффективность
Двигатель обеспечивает 2, 5 л.с. Входной сигнал составляет 12 Вт или (12 Вт) (1 л.с. / 746 Вт) = 16, 1 мПа.
Поэтому эффективность:
η = (выход) (100 процентов) / вход = (2, 5 mhp) (100 процентов) / 16, 1 mhp = 15, 5 процента
В качестве альтернативы, развитая механическая мощность равна мощности, передаваемой через воздушный зазор, умноженной на:
(1 - с) или (12 Вт - 4, 23 Вт) (1 - 0, 153) = 6, 58 Вт.
Из этого следует вычесть потери на трение и ветвление:
6, 58 - W 4, 69 Вт = 1, 89 Вт или (1, 89 Вт) (1 л.с. / 746 Вт) = 2, 53 м.д.
Эффективность:
η = (вход - потери) (100 процентов) / вход = (12 Вт - 10, 12 Вт) (100 процентов) / 12 Вт
η = 15, 7%.
Рекомендации:
- Электрические двигатели - Справочник по энергоэффективности CEA Technologies Inc.
- Руководство по расчетам электрической энергии Х. Уэйн Беати