Потери мощности и кпд машин постоянного тока

В машинах постоянного тока, как и в других электрических машинах, имеют место четыре вида потерь: магнитные, электрические, механические потери (составляющие группу основных потерь) и добавочные потери.

Магнитные потери происходят только в сердечнике якоря, так как только этот элемент магнитопровода машины постоянного тока подвергается перемагничиванию. Величина магнитных по­терь, состоящих из потерь от гистерезиса и потерь от вихревых токов, зависит от частоты перемагничивания значений магнитной индукции в зубцах и спинке якоря, толщины листов электротехнической стали, ее магнитных свойств и качества изо­ляции этих листов в пакете якоря.

Электрические потерив коллекторной машине постоянного тока обусловлены нагревом обмоток и щеточного контакта. Поте­ри в цепи возбуждения определяются потерями в обмотке возбуж­дения и в реостате, включенном в цепь возбуждения:

(9.15)

Здесь — напряжение на зажимах цепи возбуждения. Потери в обмотках цепи якоря

(9.16)

где сопротивление обмоток в цепи якоря , приведенное к рас­четной рабочей температуре , определяется по с учетом данных, приведенных в литературе.

Электрические потери также имеют место и в контакте щеток:

(9.17)

где — переходное падение напряжения, В, на щетках обеих полярностей, принимаемое в соответствии с маркой щеток.

Электрические потери в цепи якоря и в щеточном контакте за­висят от нагрузки машины, поэтому эти потери называют пере­менными.

Механические потери.В машине постоянного тока механиче­ские потери складываются из потерь от трения щеток о коллектор Р_к, трения в подшипниках и на вентиляцию

(9.18)

Механические и магнитные потери при стабильной частоте вращения можно считать постоянными.

Сумма магнитных и механических потерь составляют потери х.х.:

. (9.1924)

В машинах постоянного тока имеется ряд трудно учитывае­мых потерь — добавочных. Эти потери складываются из потерь от вихревых токов в меди обмоток, потерь в уравнительных соедине­ниях, в стали якоря из-за неравномерного распределения индукции при нагрузке, в полюсных наконечниках, обусловленных пульса­цией основного потока из-за наличия зубцов якоря, и др. Добавоч­ные потери составляют хотя и небольшую, но не поддающуюся точному учету величину. Поэтому, согласно ГОСТу, в машинах без компенсационной обмотки значение добавочных потерь принимают равным 1% от полезной мощности для генераторов или 1% от подводимой мощности для двигателей. В машинах с компенсационной обмоткой значение добавочных потерь прини­мают равным соответственно 0, 5%.

 

КПД машин постоянного тока

 

η = P₂/P₁, (9.20)

 

где

- Р₂ — полезная мощность машины (у генератора — это электрическая мощность, отдаваемая приемнику, у двигателя — механическая мощность на валу);

- Р₁ — подводимая к машине мощность (у генератора — это механическая мощность, сообщаемая ему первичным двигателем, у двигателя — мощность, потребляемая им от источника постоянного тока; если генератор имеет независимое возбуждение, то P₁ включает в себя также мощность, необходимую для питания цепи обмотки возбуждения).

Рис. 9.5. Зависимость КПД машин постоянного тока от полезной мощности

Очевидно, мощность Р₁ может быть выражена следующим образом: Р₁ = Р₂ + Σ Δ P,

где Δ P — сумма перечисленных выше потерь мощности.

 

С учетом последнею выражения

 

η = P₂/(P₂ + Σ Δ P). (9.21)

 

Когда машина работает вхолостую, полезная мощность Р₂ равна нулю и η = 0. Характер изменения КПД при увеличении полезной мощности зависит от значения и характера изменения потерь мощности. Примерный график зависимости η =f(Р₂) приведен на рис. 9.5.

При увеличении полезной мощности КПД сначала возрастает при некотором значении Р₂, достигает наибольшего значения, а затем уменьшается. Последнее объясняется значительным увеличением переменных потерь, пропорциональных квадрату тока. Машины рассчитывают обычно таким образом, чтобы наибольшее значение КПД находилось в области, близкой к номинальной мощности Р_2ном. Номинальное значение КПД машин мощностью от 1 до 100 кВт лежит примерно в пределах от 0, 74 до 0, 92 соответственно.

 

Литература: Кацман М.М. Электрические машины. Глава 29.

§29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6, 29.8, 29.10

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Популярное:

1. I. Ранняя философия древнегреческого Востока и Запада
2. V. Регламент переговоров машиниста и помощника машиниста по поездной радиосвязи
3. VI. Регламент переговоров ДСП станции с машинистами поездов (ТЧМ) при приеме, отправлении и пропуске поездов по железнодорожной станции
4. VI. Регламент переговоров ДСП станции, машинистов (ТЧМ) и составителя поездов при маневровой работе
5. Агрегатированные холодильные машины
6. Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя, и при необходимости определение мощности батарей конденсаторов для сети напряжением выше 1 кВ
7. Анализ использования строительных машин и механизмов
8. Анализ проектов с различающимися по величине денежными потоками
9. Асинхронный двигатель переменного тока
10. Ассемблерный код и машинные команды
11. Боевая мощь остальных соединений, которым удалось избежать окружения, также значительно ослаблена. Потери противника в живой силе очень велики.
12. В каких диапазонах варьируется КПД производства электроэнергии на различных ТЭС?