9.3.1 Потери в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением

Постоянные потери двигателя:

∆P_c=∆P_в+∆P_cт+∆P_мех.дв.

Мощность потерь на возбуждение:

∆P_в=I_в²(R_в+ R_в.доб)=U_в·I_в. (9.7)

Потери в стали машины зависят от квадрата индукции [1] и от частоты перемагничивания магнитопровода и имеют место только во вращающемся якоре, частота перемагничивания стали которого пропорциональна угловой скорости двигателя:

. (9.8)

Механические потери в двигателе, считая момент сухого трения и момент вентилятора собственного охлаждения постоянными, будeт:

(9.9)

Переменные потери двигателя: ∆P_v= I_я²(R_яц+ R_я.доб). (9.10)

Приведенные выше уравнения справедливы и для двигателя со смешанным возбуждением, если I_в- ток обмотки независимого возбуждения. Для двигателя с последовательным возбуждением в этих формулах следует принимать I_в=0, так как R_яц включает в себя сопротивление последовательной обмотки возбуждения, и при расчетах иметь в виду, что поток двигателя в этом случае определяется током якоря Ф(I_я).

9.3.2 Потери в асинхронном двигателе

Для асинхронного двигателя частота перемагничивания стали статора есть частота приложенного к статору напряжения, а для ротора пропорциональна скольжению. Поэтому постоянные потери АД можно рассчитать по формуле:

(9.11)

Первое слагаемое в (9.11) приближенно учитывает потери от протекания тока намагничивания по цепи статора, условно выделенные из общих потерь, пропорциональных квадрату тока статора. Потери в стали определены как сумма потерь в статоре и роторе исходя из примерного равенства их объемов, при s=1 принято ∆P_2ст.н=∆P_1ст.н .

Переменные потери асинхронного двигателя:

(9.12)

Здесь приближенно принято I₁=I'₂, так как потери от тока холостого хода уже условно учтены в постоянных потерях.

Для синхронного двигателя по аналогии с асинхронным двигателем, положив s=0, можно записать уравнение полных потерь:

(9.13)

При необходимости определения энергетических показателей электропривода полные потери мощности в двигателе и его цепях позволяют рассчитать КПД двигателя с использованием уравнения (9.3).

9.4 Энергетика переходных режимов электропривода

Как было показано в разделе 7, переходные процессы при быстрых изменениях управляющих воздействий могут сопровождаться большими бросками момента и тока, т.е. значительными потерями энергии. Кроме того, при циклическом характере технологического процесса, переходные процессы вносят основную долю выделяющегося в двигателе тепла.

Проведем анализ переходных процессов для случая, когда фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется мгновенно, например, когда пуск двигателя осуществляется прямым включением в сеть, а переходный процесс протекает в соответствии со статическими характеристиками конкретного двигателя.