1. Потери энергии в установившихся режимах электропривода

Анализ потерь энергии в двигателях дает возможность оценить тепловые режимы электродвигателя, обеспечить рациональный выбор двигателя по нагреву.

Мощность потерь в двигателе удобно представить в виде постоянных и переменных потерь: 

(1.9)

где – постоянные потери, не зависящие от нагрузки, они содержат в себе потери в стали -, механические потери -и для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением и синхронного – потери в обмотке возбуждения -;

–переменные потери, которые зависят от нагрузки, их называют потерями в меди, они пропорциональны квадрату тока и сопротивлению обмотки.

Для ДПТ переменные потери:

Для АД переменные потери:

Для СД переменные потери:

Номинальные переменные потери (при работе двигателя в номинальном режиме на естественной характеристике) можно определить по паспортным данным двигателя. Поэтому переменные потери при любой нагрузке удобно выразить через номинальные потери и относительные коэффициенты.

Определим кратность тока при любой нагрузке:

для ДПТ: ; для АД:; для СД:

Выражение для переменных потерь при любой нагрузке:

(1.10)

Отношение постоянных потерь к номинальным переменным выражается коэффициентом постоянных потерь:

(1.11)

Коэффициентзависит от мощности электродвигателя, его скорости, и от исполнения электродвигателя. Обычно.

С учетом относительных коэффициентов, суммарные потери при любой нагрузке:

(1.12)

Выражение потерь в двигателе через механические координаты.

Для ДПТ с независимым возбуждением величина потерь, выраженная через механические величины – момент и перепад скоростей двигателя имеет вид:

, (1.13) где – мощность, потребляемая из сети;– электромагнитная мощность.

Для определения потерь через относительный перепад скоростей домножим и разделим (1.13) на :

(1.14)

2. Потери энергии в регулируемом электроприводе

С точки зрения энергетики, регулирование скорости при , означает изменение мощности механической энергии на валу двигателя. Регулирование скорости может осуществляться:

1) за счет отвода энергии, которая рассеивается в виде тепла (реостатная схема управления);

2) передачи высвобожденной энергии в сеть (каскадные схемы);

3) потребление из сети количества энергии, необходимого в каждый момент времени (питание от управляемых силовых преобразователей).

В регулируемом электроприводе постоянные потери изменяются пропорционально квадрату скорости:

(1.15)

где – потери на возбуждение при регулировании тока возбуждения.

Для регулируемого электропривода суммарные потери в установившемся режиме движения:

(1.16)

В регулируемом электроприводе суммарные потери зависят как от величины постоянных и переменных потерь, так и от установившейся скорости.

3. Потери энергии в переходных режимах электропривода

В переходных режимах токи двигателя существенно превышают номинальные значения, что вызывает увеличение переменных потерь . Для ряда электроприводов динамический режим является основным. Суммарные потери энергии за время переходного процесса:

(1.17)

Поскольку токи двигателя в переходных режимах существенно выше номинальных, то часть потерь энергии, которая обусловлена постоянными потерями незначительна и ею можно принебречь, считая:

Выражая переменные потери через механические координаты электропривода получим потери энергии в переходных процессах:

(1.18)

где – скорость идеального холостого хода (при) механической характеристики по которой перемещается рабочая точка во время переходного процесса.