Характеристика изменения КПД

Эта характеристика (рис. 5) имеет зависимость:

при и (21)

КПД двигателя связан с полезной мощностью соотношением

(22)

 

где - суммарные потери мощности в двигателе;

мощность, подводимая к двигателю из сети.

В общем случае суммарные потери мощности включают следующие составляющие:

 

(23)

Где ∆ - потери холостого хода;

∆ электрические потери мощности;

∆ добавочные потери.

Потери холостого хода в свою очередь состоят из механических ∆ Рмех и магнитных ∆ Рмаг потерь мощности, то есть

(24)

 

 

Рис. 13.5. Характеристика изменения КПД двигателя посто­янного тока параллельного возбуждения при изменении полезной мощности.

Механические потери ∆Рмех представляют собой потери мощности в подшипниках, потери, обусловленные трением щеток о коллектор и вентиляционные потери, связанные с трением о воздух вращающихся частей. Механические потери двигателя не зависят от нагрузки на его валу, а определяются частотой его вращения. Как правило они находятся в пределах (0,5...2) % от номинальной мощности машины.

Магнитные потери ∆Рмаг (иногда их называют потерями в стали) - это потери на гистерезис и вихревые токи, вызванные перемагничиванием активной стали якоря. В общем случае магнитные потери могут составлять примерно (2...6)%, а потери холостого хода ∆ -(3…8)% от номинальной мощности электрического двигателя[1,4,5,12]. Электрические потери представляют собой сумму следующих составляющих:

 

(25)

 

где ∆Рв - потери мощности в цепи обмотки возбуж­дения;

- потери мощности в цепи обмотки якоря;

∆Uщ∙Iя - потери мощности в переходном контакте между щетками и коллектором.

 

Потери мощности в обмотке возбуждения определяются как

(26)

 

и составляют в пределах (1... 3)% от номинальной мощности электродвигателя [12].

Если допустить, что сопротивление обмотки якоря во время работы двигателя остается. практически неизменным (хотя в действительности оно будет меняться в зависимости от температуры провода обмотки), то можно написать, что

Потеря напряжения в щеточных контактах имеет сложную зависимость от разных факторов. Поэтому для упрощения обычно принимают, что для металлоугольных щеток ΔU_щ=0,3 В, а для графитовых и угольных в среднем ΔU_щ=1В [1]. Поэтому, если считать потери напряжения в щеточных переходах с некоторыми допущениями постоянными, то справедливо, что ΔU_щ·I_я=I_я.

К электрическим потерям относят и потери в сопротивлениях, включаемых последовательно с обмоткой якоря и обмоткой возбуждения.

Добавочные потери ΔР_д, обусловлены вторичными процессами электромагнитного характера при работе электрического двигателя, в частности искажением основного магнитного поля из-за реакции якоря и магнитными полями, появляющимися в проводниках обмотки якоря в момент их коммутации щетками. Они также вызываются вихревыми токами в проволочных бандажах, в крепежных деталях и т.д. Эти потери пропорциональны квадрату тока обмотки якоря т.е. Р_д=I²я.

Добавочные потери имеют сложный расчет и определяются опытным путем. Как правило, они составляют 0,5% от номинальной мощности двигателя с компенсационной обмоткой и 1% - без компенсационной обмотки [1,3,5,12].

В выражении (23) некоторые составляющие суммарных потерь мощности, в частности, ΔРхх и ΔРв, выражение (26), как уже указывалось, не зависит от нагрузки двигателя (от тока обмотки якоря) и носят название постоянных потерь мощности ΔРп, выражение (15).

Потери же мощности в обмотке якоря, в щеточных контактах и добавочные потери, т.е. I²я·Rя, ΔU_щ·I_я и ΔР_д, зависят от нагрузки двигателя Р₂ и носят название переменных потерь мощности.

Значение КПД с увеличением полезной мощности Р₂ сначала, в пределах (0…0,25) номинальной мощности двигателя, растет, рис.13.5, и имеет практически прямопропорциональную зависимость.

Далее с увеличением Р₂ начинают сказываться электрические потери мощности, пропорциональные квадрату тока якоря, заметно замедляя рост КПД. В пределах от 0,5 до номинального значения мощности двигателя КПД остается практически неизменным. КПД достигает максимальной величины при равенстве постоянных и переменных потерь мощности, зависящих от тока в квадрате, то есть при

Как правило, КПД достигает своего наибольшего значения при 75% номинальной мощности двигателя.

Для примера в таблице1 приведены виды потерь и их значения машины постоянного тока мощностью 500 кВт, напряжением 460 В и с частотой вращения 375 об/мин [ 1 ].

 

Таблица 1. Потери мощности для машины постоянного тока мощностью 500 кВт

 

'Виды потерь мощности потерь	Потери мощности, ВТ	Значение потерь в % от полных
Механические Магнитные Электрические Добавочные	3 200 9 200 22 000 5 000	8,2 23,3 55,8 12,7
Полные потери	39 000

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: