ГОСТ IEC/TS 60034-31—2015
a) изменение КПД в зависимости от нагрузки является основной внутренней характеристикой дви
гателей; работа двигателя под нагрузкой, существенно отличающейся от номинальной, может приво
дить к изменению его КПД (см. рисунок 3);
b
) обычно КПД двигателей при полной нагрузке возрастает с увеличением их физических разме
ров и номинальной выходной мощности;
c) при одинаковой номинальной мощности двигатели с более высокой скоростью вращения обыч
но (но не всегда) имеют и более высокий КПД; однако это не значит, что всю аппаратуру следует ос
нащать высокоскоростными двигателями; в тех случаях, когда для получения более низкой скорости
требуются механизмы ее понижения (например, лебедки или редукторы), дополнительные потери из-за
применения двигателей с высокой скоростью вращения могут привести к уменьшению КПД до уровня
ниже обеспечиваемого низкоскоростным прямым приводом.
Существует определенная зависимость между номинальной скоростью вращения (об/мин) и КПД
асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: чем ниже номинальная скорость, тем меньше КПД,
поскольку мерой потерь в обмотке ротора является характеристика скольжения двигателя (скольжением
называется разность между синхронной и рабочей скоростью). Этот показатель, выражаемый в процентах,
равен разности скоростей, деленной на синхронную скорость и умноженной на 100. Таким образом, асин
хронные двигатели любой конструкции с короткозамкнутым ротором, характеризуемые скольжением мень
ше 5 %, всегда экономичнее, чем двигатели, имеющие большее скольжение, и потому имдолжно отдавать ся
предпочтение во всехслучаях, когда соответствующая прикладная система допускает их применение.
При таких нагрузках, как насосы, вентиляторы и воздушные компрессоры, можно получить су
щественную экономию энергии за счет использования многоскоростного двигателя или двигателя с
регулируемой скоростью. Следует, однако, отметить, что КПД многоскоростного двигателя на каждой
рабочей скорости оказывается несколько ниже, чем у односкоростного двигателя с сопоставимыми но
минальными характеристиками. Однообмоточные многоскоростные двигатели (например, с обмоткой
Даландера) обычно бывают более экономичными по сравнению с двухобмоточными.
Двигатели, которые работают непрерывно или в течение длительных периодов времени, предо
ставляют довольно богатые возможности для сокращения энергопотребления. Примерами таких сфер
применения являются технологические агрегаты, пневматическое оборудование, насосы и многие типы
промышленных установок.
Среди множества двигателей, работающих непрерывно, есть множество таких, которые исполь
зуются кратковременно и имеют очень малую суммарную наработку часов за год. Примерами такого
применения могут служить двигатели вентилей, приводы шлюзовых ворот, промышленные устройства
открывания дверей, пожарные помпы и канализационные насосы. Во всех этих случаях изменение КПД
двигателя не будет оказывать заметного влияния на суммарные энергозатраты, поскольку потребление
энергии мало и увеличение КПД может привести к ухудшению требуемых рабочих характеристик.
Небольшое увеличение КПД двигателя на несколько процентных пунктов может соответствовать
весьма существенному сокращению потерь в двигателе. Например, при неизменной выходной мощ
ности увеличение КПД с 75 до 78.9 %, с 85 до 87,6 % или с 90 до 91.8 % означает в каждом случае со
кращение энергетических потерь на 20 %.
Так как КПД. как правило, возрастает с увеличением размеров двигателя, высоковольтные элек
трические машины с выходной мощностью выше 1 МВт обычно имеют КПД больше 95 %.
П р и м е ч а н и е — Поскольку выходная мощность электродвигателя возрастает пропорционально квадра
тудиаметра его ротора, допустимое рассеяние тепла увеличивается почти линейно. Следовательно, необходимым
условием разработки более мощных двигателей является повышение их КПД.
5.2 Потери в двигателе
Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую и в этом процессе порож
дает потери энергии, которые могут быть охарактеризованы следующим образом:
a) Потери в электрической части (в статоре и роторе), зависящие от нагрузки. Ток, протекающий
через обмотки статора и ротора, порождает потери, пропорциональные произведению квадрата тока на
сопротивление обмоток (l2R); потери в роторе возрастают с увеличением скольжения.
b
)Потери в железе, обычно не зависящие от нагрузки. Потери этого типа порождаются главным
образом в шихтованном стальном сердечнике статора и (в меньшей степени) в роторе. Магнитное поле,
важное для создания крутящего момента двигателя, приводит к возникновению потерь из-за перемаг-
ничивания и вихревых токов.
4