10. Технико-экономические требования к источникам питания. Кпд и коэф. Мощности. Потери энергии в источниках питания.

Технико-экономические показатели. К этим показателям относятся коэффициент полезного действия (к.п.д.), коэффициент мощности (соs ), габаритные размеры, массы, показатели надежности, эргономические (размещение) и технологические показатели конструкции источников, соответствие правилам безопасности и т. п.

Коэффициент полезного действия характеризует потери энергии в самом источнике

_И = N_Д 100/ N_C,

где N_Д – мощность дуги, N_C – мощность, потребляемая из сети.

Для различных источников питания дуги _И находится в широких пределах и составляет 45 – 98%.

Коэффициент мощности и к.п.д.

Большие индуктивные сопротивления обмоток трансформаторов с усиленными магнитными полями рассеяния приводят к большим индуктивным падениям напряжения, низкому коэффициенту мощности и большо­му потреблению реактивной мощности из сети. Практически при нагрузках, близких к номинальным, коэффициент мощности cos _ 0,50,55, а при холостом ходе cos _ 0,10,12.

Для увеличения cos _ и компенсации реактивной мощности параллельно первичной обмотке в некоторых типах трансформаторов включают емкости в виде конденсаторных батарей, обеспечивающих cos _{ } 0,8. На рисунке 9 приведена зависимость cos _ от коэффициента нагрузки :

I_2H=500А (6)

К.п.д. сварочного трансформатора:

(7)

где P_Д - мощность сварочной дуги, a P₁ = U₁ I₁ cos _ = S₁ cos _ — активная мощность, потребляемая трансформатором из сети. Произведение действующих значений первичного напряжения и первичного тока называют полной первичной мощностью трансформатора S₁ . Полная мощность измеряется в киловольт-амперах. Из выражения (7) следует, что

S₁=U₁I₁ (8)

Коэффициент с =  cos ₁ называют коэффициентом использования полной мощности трансформатора.

Выражение для к.п.д. (8) можно написать иначе если подставить вместо Р_Д и Р₁ их значения. Мощность сварочной дуги равна

P_Д = U_Д I₂ _Д (9)

P₂ = U₂ I₂ _Д

где д = 0,850,95 учитывает снижение активной мощности дуги из-за искажения форм кривых тока и напряжения на дуге по сравнению с синусоидой. Коэффициент д тем меньше, чем сильнее ис­кажение. Активная мощность, потребляемая из сети:

P₁ = U₁ I₁ cos ₁ = P_Д + P_ОБМ + P_C + P_ДОБ (10)

где P_ОБМ = I₁² R₁ + I₂² R₂ — потери на нагрев обмоток; P_C —потери на нагрев стали сердечника трансформатора от вихревых токов и от перемагничивания; P_ДОБ — добавочные потери на нагрев кожуха и других конструктивных элементов трансформатора из-за вихревых токов, индуктируемых усиленными полями рассеяния. Эти по­тери составляют около 3% от Р_Д. С учетом сказанного выражение (7) примет вид

(11)

На рисунках 5.6, 5.7 приведены зависимости к.п.д. и cos ₁ от коэффициента нагрузки . Наибольшее значение  имеет при   0,5. При некотором дальнейшем увеличении нагрузки  мало изменяется, а затем резко снижается.

Рис. 5.6 - Зависимость cos ₁ трансформатора от коэффициента нагрузки

Рис. 5.7 - Зависимость к.п.д. трансформатора от коэффициента нагрузки