1.28. Потери и кпд эмпт.

1. Энергетические диаграммы генератора и двигателя, представлены на рисунках 1.47, 1.69.

К.п.д. – это отношение полезной мощности к подведенной.

, (1.191)

где – полезная мощность или преобразованная мощность, подведенная мощность.

При этом неизбежны потери преобразования энергии.

С учетом потерь, к.п.д. может быть записан в следующем виде

, (1.192)

где – полезная мощность или преобразованная мощность,

– подведенная мощность,

– суммарные потери преобразования

К.п.д. можно выразить через электрические параметры

Для генератора Для двигателя

(1.193)

Поэтому при определении к.п.д. важнейшим моментом является определение потерь всех видов, их классификация.

Потери в ЭМПТ делятся на:

1. Электрические

2. Магнитные

Рассмотрим потери ЭМПТ:

1. Электрические потери: потери в обмотке якоря:

, (1.194)

, где 75 – рабочая температура для класса изоляции А, Е, В, – для H, G, F;

Потери в щеточном контакте

(1.195)

2. Магнитные потери в ЭМПТ подразделяются на основные и добавочные.

Основные потери.

К основным потерям относятся потери на гистерезис при перемагничивании и потери на вихревые токи:

(1.196)

Потери магнитные пропорциональны квадрату индукции и частоте перемагничивания сердечника

. (1.197)

Для вычисления магнитных потерь сердечник подразделяется на части, в каждом из них В = const (спинка сердечника якоря, зубцы).

Добавочные потери.

Добавочные потери, зависят от величины и вызваны зубчатым строением сердечника (их называют потерями холостого хода, так как они существуют в возбужденной ЭМПТ уже при холостом ходе).

Недостаток: – пульсационные потери.

Если пазы есть в полюсных наконечниках, то в зубцах якоря и полюсах в результате их взаимного перемещения возникают пульсации магнитного потока.

– в зубцах максимум, когда зубец расположен против зубца и минимум, когда зубец – против паза.

, (1.198)

где – поверхностные потери, обусловленные зубчатостью якоря.

Ввиду наличия пазов и зубцов на якоре, в каждой точке полюсного наконечника

пульсирует с частотой

. (1.199)

Индукция против точки находится зубец. против точки находится паз.

К добавочным потерям относят также потери, которые возникают в проволочных бандажах, обмоткодержателях, и в других деталях при их вращении в магнитном поле полюсов.

3. Механические потери связаны с вращением якоря ЭМПТ

, (1.200)

где – потери на трение в подшипниках (зависит от типа подшипников качения скольжения; от вида смазки) ; – потери на трение в щётках , здесь ; – вентиляционные потери , здесь – количество воздуха пропущенного через ЭМ.

Механические потери зависят от скорости вращения.

Потери важно классифицировать как потери, не зависящие от нагрузки. Так называемые постоянные потери и потери, зависящие от нагрузки, так называемые переменные потери.

Постоянные потери.

Магнитные и механические потери не зависят от нагрузки и поэтому называются постоянными.

(1.201)

Переменные потери зависят от нагрузки, выражаемой через коэффициент нагрузки:

. (1.202)

, (1.203)

где , , .

К переменным относятся и добавочные потери

. (1.204)

Добавочные потери составляют небольшую часть от подводимой мощности, не более 1% .

Обычно к.п.д. ЭМПТ записывают в виде выражения, которое включает в себя постоянные и переменные потери

Для генератора постоянного тока:

. (1.205)

Это выражение удобно тем, что оно позволяет исследовать кривую к.п.д. и определить максимум к.п.д.

Это принципиально важно по ряду причин: к.п.д. является важнейшей характеристикой ЭМПТ; выбор режимов с ЭМПТ не может производиться без учета изменения кривой к.п.д

. (1.206)

где ,

.

Для определения максимума к.п.д. необходимо взять производную и приравнять её нулю

. (1.207)

Полученный при этом к.п.д. будет максимальным

, (1.208)

Откуда

,

где ,

– не зависит от нагрузки, – переменные потери, зависящие от , – переменные потери, зависящие от ,

– потери в щёточных контактах малы и зависят от нагрузочной мощности.

108