Суммарные потери. КПД машин переменного тока

Суммарные потери представляют собой сумму всех потерь

 

∑Р=Р_эа+Р_н+Р_мх+Р_эщ+Р_g,

 

КПД η представляет собой отношение полезной (отдаваемой) мощности Р₂ к потребляемой Р₁

 

η = или η%= 100.

 

В двигателях потребляемая мощность – это электрическая мощность Р₁=U∙I, забираемая из сети а полезная – мощность на валу Р₂=Р₁-∑Р.

В генераторах полезной мощностью является мощность, отдаваемая в сеть Р₂=U∙I, подводимой – мощность, приложенная к его валу Р₁=Р₂+∑Р.

С учетом этого получаем формулы для определения КПД

 

Двигателя η = = ;

 

Для генератора η = = .

 

У машин большой и средней мощности КПД находится в пределах 0,85…0,95. У машин малой мощности КПД уменьшается до 0,25…0,3.

При экспериментальном определении КПД используются два метода: непосредственный и косвенный.

Непосредственный метод. КПД определяется по формуле η = . Для этого непосредственно измеряются мощности Р₁,Р₂.Электрическая мощность измеряется с помощью приборов, механическая мощность у двигателя – с помощью различных нагрузочных устройств, у генератора – при помощи тарированного двигателя, который вращает испытуемую машину. Данный метод определения КПД имеет низкую точность, т.к. ошибка в измерении Р₁ и Р₂ в таком же проценте скажется на значении КПД. Применяется для определения КПД у машин с η<0,85. При η≥0,85 в соответствии с ГОСТ 25941-83 рекомендуется применять косвенный метод. КПД таким образом определяют по формуле

η = или по формуле η = . При этом измеряется электрическая мощность(значительно точнее, чем механическая) и определяется сумма потерь .

Для определения находят её отдельные составляющие методами, которые изложены в ГОСТ 25941-83. Более высокая мощность достигается тем, что ошибки суммирования отдельных видов потерь в меньшей степени сказываются на КПД, чем ошибки при определении Р₂, Р₁ по первому методу.

Зависимость КПД от нагрузок представлена на рисунке.

Чтобы найти условие, при котором КПД машины будет иметь максимальные значение, разобьем суммарные потери на три группы :

Первая группа – это потери, которые не зависят от нагрузки. (от тока I_a). Это механические и магнитные потери, а также потери в тех обмотках возбуждения, в которых ток не изменяется при нагрузке. Такие потери называются постоянными потерями.

Вторая группа – это потери, которые зависят от I_a². Это электрические потери в обмотках цепи якоря и добавочные потери.

Третья группа – это потери, пропорциональные I_a.Это электрические потери в щеточном контакте.

Таким образом

 

.

 

КПД будет максимальным, когда отношение имеет минимальное значение. Разделим последнее уравнение на I_a, получим

 

.

 

Условие для η_мах найдем, если

Откуда А=С∙I_a².

Следовательно, максимум КПД получается при таком токе якоря, когда постоянные потери будут равны потерям, зависящим от I_a².

При проектировании машины соотношение между потерями подбирается так, чтобы η_мах получался при той нагрузке, при которой машина работает наибольшее время.

Максимальное КПД при нагрузках 0,65…0,7 от номинальной.

При малых нагрузках постоянные потери больше потерь, пропорциональных I_a², при больших нагрузках потери, пропорциональные I_a² больше постоянных.