Induction motor model taking into account ambient temperature and used in efficiency calculations

Sprawność jest jednym z najważniejszych parametrów branych pod uwagę przy wyborze silnika do układu napędowego. Od jej wartości zależą koszty eksploatacji silnika. Wpływ na sprawność silnika mają nie tylko warunki zasilania i obciążenia, ale również temperatura otoczenia. Temperatura otoczenia wpływa na temperaturę uzwojeń, a w konsekwencji rezystancję uzwojeń oraz straty mocy. W celu porównania strat mocy w różnych silnikach konieczne jest przeliczenie sprawności na jednakową temperaturę otoczenia. Pomiary sprawności silników są wykonywane w laboratoriach przy różnej temperaturze otoczenia. Dokładne wyznaczenie strat mocy w silniku w celu określenia kosztów eksploatacji wymaga obliczenia sprawności w warunkach panujących podczas jego pracy, w szczególności przy zadanej temperaturze otoczenia. W artykule przedstawiono model do obliczeń strat mocy oraz sprawności silnika indukcyjnego budowy zamkniętej, uwzględniający wpływ temperatury otoczenia. Opracowana sieć cieplna umożliwia obliczenie temperatury poszczególnych elementów silnika indukcyjnego oraz wytwarzanych w nich strat mocy przy zadanej temperaturze otoczenia. Przykładowe obliczenia strat mocy i sprawności wykonano dla silnika klatkowego budowy zamkniętej o mocy 3 kW.Efficiency is one of crucial parameters considered during selection of motor for a particular drive system. Motor’s operational costs depend on efficiency. Efficiency is influenced by supply and load conditions as well as ambient temperature. Ambient temperature affects windings’ temperature, subsequently also winding resistance and power losses. In order to compare power losses in different motors it is necessary to express efficiency at uniform ambient temperature. Precise determination of power losses in motor, aiming at calculation of operational costs, requires estimation of efficiency under actual operating conditions, and in particular at set ambient temperature. Model for calculation of power losses and efficiency of totally enclosed induction motor, which takes into account ambient temperature, is presented in the paper. The elaborated thermal network makes it possible to calculate temperatures of different parts of induction motor and their power losses, if ambient temperature is set. Example of power losses and efficiency calculations for cage induction totally enclosed motor rated at 3 kW is presented