Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

4.4. Потери и КПД асинхронного двигателя. 
 
Потери в асинхронных двигателях делятся на потери в обмотках статора и ротора Р
об
и 
магнитные потери в стальных сердечниках Р
с
. Потери в обмотках статора и ротора 
определяются как сумма: 
Р = Р
об1
+ Р
об2
= m
1
I
2
1
r
1
+ m
2
I
2
2
r
2
(4.10) 
Для статора число фаз в обмотке статора m
1
= 3, а для короткозамкнутого ротора m
2
= z
2
/p, 
где z
2
– число пазов ротора; р – число пар полюсов. Следует отметить, что активное 
сопротивление обмотки статора r
1
несколько больше ее сопротивления при постоянном токе, 
что обусловлено поверхностным эффектом. Это увеличение можно учесть коэффициентом, 
равным в среднем 1,05; этот коэффициент следует применить и при определении r
2
путем 
подключения обмотки статора к источнику постоянного тока. Что касается сопротивления 
обмотки ротора r
2
, то при вращающемся роторе оно такое же, как на постоянном токе, так 
как частота тока ротора весьма мала. Однако непосредственное измерение этой величины 
возможно у двигателя с фазовым ротором. Потери в обмотке короткозамкнутого ротора 
могут быть экспериментально определены лишь косвенным путем. Магнитные потери на 
гистерезис и вихревые токи приходятся почти полностью на стальной сердечник статора. В 
роторе эти потери весьма малы, так как они зависят от частоты тока, которая в роторе 
составляет лишь несколько процентов от частоты тока статора или сети. Поэтому можно 
магнитными потерями в роторе пренебречь и учитывать только потери в статоре. 
Механические потери состоят из потерь на трение в подшипниках и вентиляционных потерь, 

---

56 / 203 
а в двигателях с фазным ротором сюда прибавляются еще и потери на трение щеток о 
контактные кольца. В короткозамкнутых двигателях (без контактных колец) малой и средней 
мощности с шариковыми подшипниками механические потери малы по сравнению с 
другими группами потерь. 
Определим КПД асинхронного двигателя. Как мы уже говорили, в статоре потери 
складываются из потерь в обмотке и в стали Р
об1
и Р
с
, поэтому в ротор передается 
посредством вращающегося магнитного поля мощность Р' = Р
п
- Р
об1
- Р
с
, где Р
п
– 
подведенная к двигателю мощность. Эта мощность, называемая электромагнитной 
мощностью двигателя, может быть представлена как произведение вращающего момента 
электромагнитных сил на угловую скорость вращения поля: 
Р
эм
= Мω
1
= М (2πn
1
/ 60) (4.11) 
С другой стороны, механическая мощность ротора Р
2
, вращающегося со скоростью n, равна 
P2 = М (2πn
1
/ 60) = Р'(1 - s), поскольку n = n
1
(1 - s). (4.12) 
Мощность, соответствующая разности между Р' и Р
2
, превращается в теплоту, выделяемую в 
обмотке ротора, т е. 
Р
об2
= Р' - P
2 
= Р' - Р'(1 - s) = Р's (4.13) 
Таким образом, скольжение s является мерой потерь в обмотке ротора, т.е. отношением 
мощности, теряемой на выделение теплоты в роторе, ко всей электромагнитной мощности, 
полученной ротором. Очевидно, что при s = 1, т. е. при неподвижном двигателе, вся 
мощность, получаемая ротором, превращается в теплоту. В нормальных условиях работы 
малая величина s (примерно несколько процентов) является необходимым условием 
экономичной работы двигателя. Вычитая из мощности Р
2
механические потери Р
мх
, 
получаем полезную мощность на валу двигателя; Р = Р
2
- Р
мх
. Если пренебречь 
механическими потерями (Р
мх
= 0), то получим Р = Р
2
. Потери магнитные и механические 
составляют в сумме потери холостого хода и могут быть определены на основании опыта 
холостого хода, т.е. при вращении двигателя без всякой нагрузки, когда почти вся 
потребляемая мощность идет на покрытие потерь холостого хода. Потери в обмотке статора 
определяются путем измерения сопротивления статорной обмотки. Потери в обмотке ротора 
определяются путем измерения частоты вращения двигателя, а следовательно, скольжения s. 
Коэффициент полезного действия двигателя определяется по выражению: 
n = (P
1
- ∑P) / P
1
(4.14) 
где ∑P = Р
об1
+ Р
об2
+ Рс + Р
мх
+ Р
д
– сумма всех потерь в двигателе, Вт; Р
д
– дополнительные 
потери, Вт. По мере увеличения мощности двигателей их номинальный КПД растет.