3.5. Определение коэффициента постоянных потерь

Известно [2], что максимуму коэффициента полезного действия в установившихся режимах работы двигателя постоянного тока соответствует примерное равенство мощностей постоянных и переменных потерь: . Двигатели имеют максимальное значение коэффициента полезного действия при нагрузках несколько меньших номинальной нагрузки.

Рис 18. График тока и его аппроксимация

Рис 19. Аппроксимация трапецеидального графика тока

Примем, что максимуму к.п.д. соответствует мощность на валу (механическая мощность), равная . Тогда максимальное и номинальное значения к.п.д. можно определить следующим образом:

				(3.26)
			(3.27)

Из приведенных выражений следует, что:

(3.28)

(3.29)

Следовательно,

(3.30)

Для большинства двигателей , а отличие от составляет 0,01. .0,04.

К сожалению, обычно значения и неизвестны, вследствие чего воспользоваться полученным выражением не всегда удается. Поэтому рассмотрим другой способ определения значения .

Для двигателя постоянного тока мощность номинальных потерь можно определить, используя одно из следующих выражений:

		(3.31)
		(3.32)

Переменная часть номинальных потерь равна

(3.33)

Значение следует определить с учетом сопротивлений всех обмоток (якорной, компенсационной, добавочных полюсов) и привести к рабочей температуре двигателя. В качестве рабочей температуры можно принять 60" или 75°. Мощность постоянных потерь определяется просто:

(3.34)

Для двигателей переменного тока мощность номинальных потерь определяется в соответствии с (3.31). Номинальная мощность переменных потерь выделяемых в асинхронном двигателе, определяется согласно выражению:

(3.35)

где - сопротивления фазных обмоток статора и ротора соответственно; - номинальные токи в соответствующих обмотках.

Для синхронных машин

(3.36)

По вычисленным значениям и определяется коэффициент постоянных потерь:

3.6. Метод эквивалентного момента

На этапе предварительного выбора двигателя и оценки его работоспособности приходится пользоваться графиками моментов на валу двигателя. В этом случае для оценки работоспособности двигателя по условиям нагревания целесообразно использовать метод эквивалентного момента.

При однозонном регулировании скорости двигателя постоянного тока с независимым возбуждением электромагнитный момент двигателя пропорционален току якоря. Домножив каждую из частей выражений (3.22) и (3.24) на постоянный множитель , получим следующие условия эквивалентирования нагрузочных диаграмм и оценки работоспособности в случае принудительной вентиляции двигателя:

(3.37)

При естественной вентиляции двигателя

(3.38)

Для асинхронных и синхронных двигателей, работающих в разомкнутых системах, в частотно-регулируемых электроприводах со скалярным управлением и в системах, реализованных с использованием тиристорных регуляторов напряжения, а также для двигателей с последовательным и смешанным возбуждением метод эквивалентного момента имеет ограниченное применение. Этот метод можно использовать только для тех режимов работы асинхронного двигателя, в которых его коэффициент мощности остается неизменным. В частотно-регулируемых электроприводах с векторным управлением в первой зоне регулирования существует линейная зависимость между моментом и одной из составляющих тока статора. В этом случае соотношения (3.37), (3.38) удовлетворительно характеризуют работоспособность асинхронного двигателя по условиям нагревания. Во второй 'зоне регулирования электроприводов на основе двигателей постоянного тока и асинхронных электроприводов с векторным частотным управлением пропорциональность между током и моментом нарушается из-за изменения потоков возбуждения двигателей. С целью правильной оценки нагревания двигателей во второй зоне регулирования вводятся фиктивные моменты. Для каждого из участков нагрузочной диаграммы, характеризующегося постоянством развиваемого двигателем момента при скорости, превышающей ее номинальное значение , значение фиктивного момента определяется в соответствии с выражением

(3.39)

где М - значение момента, с которым работает электродвигатель на рассматриваемом участке. На приведенных на рис.20 тахограмме и нагрузочной диаграмме фиктивным момент отображен пунктирной линией. Здесь

На интервалах, где фиктивный момент изменяется, нужно ввести эквивалентный для этих участков неизменные моменты, показанные на рис.20 линией с точками. Вычисление соответствующих эквивалентных моментов осуществляется согласно выражению, аналогичному (3.25).

Рис.20. Тахограмма и нагрузочная диаграмма электроприводов.