4.8. Расчет потерь и к.П.Д. Двигателя

К.П.Д. определяют по формуле:

(4.8)

Сумма потерь, в Вт:

(4.9)

где – основные потери в меди (электрические);

–основные потери в стали при холостом ходе (магнитные);

–добавочные потери при нагрузке;

–потери на трение щеток о коллектор;

–потери в переходном слое под щетками;

–потери на трение в подшипниках;

–мощность, затрачиваемая на вентиляцию.

4.8.1. Основные потери в двигателе – это и;

(4.10)

где и– соответственно сопротивления обмоток ТЭД.

Ранее мы рассматривали, что все сопротивления были подсчитаны при температуре 20 °С. При определение КПД потери в меди обмоток согласно ГОСТ 2582-81 расчитывают обычно при t = 115 ºС → для изоляции кл. «В», при t = 130 ºС → для изоляции кл. «F» и «Н».

Исходным является выражение:

(4.11)

где и– масса стали ярма и зубцов якоря, кг;

и – удельные потери в стали ярма и зубцов, Вт/кг.

(4.12) (4.13)

где – удельные потери в ярме на гистерезис;

–удельные потери в ярме на вихревые токи;

(Гц) – частота перемагничивания при рассматриваемом режиме;

, – индукция, соответствующая возбуждению двигателя при рассматриваемом режиме его работы, Гс.

(4.14)

где – ширина зубца по окружности и по дну паза;

–число зубцов якоря;

–активная длинна якоря;

–коэффициент, учитывающий изоляцию, = 0,94 ÷ 0,97;

–удельный вес стали кг/см³.

Масса стали сердечника якоря,

(4.15)

где – наружный диаметр втулки якоря;

–диаметр вентиляционного отверстия;

–число вентиляционных отверстий.

К основным потерям в стали относят обычно и потери в бандажах, расположенных на активной длине якоря, т.е. считают:

(4.16)

4.8.2. Добавочные потери при нагрузке включают в себя:

а) коммутационные потери;

б) потери в меди якоря от главного пазового поля;

в) увеличение потерь в стали от искажения магнитного поля машины при нагрузке.

При определении КПД двигателя пользуются простым способом оценивания добавочных потерь (по ГОСТ 2582-81) – по коэффициенту К_Д в долях основных потерь в стали:

(4.17)

Рис. 4.9. Зависимость К_Д от I_Д/I_Н

4.8.3. Потери механические, на вентиляцию и в переходном слое под щетками

Потери от трения щеток о коллектор, Вт,

(4.18)

где – общая площадь прилегания щеток к коллектору, см²;

–удельное давление на щетку; = 0,30 ÷ 0,50 кгс/см² – для ТЭД с опорно-осевым подвешиванием;

= 0,25 ÷ 0,35 кгс/см² – для машин, которые устанавливают в кузове;

= 0,15 ÷ 0,17 – коэффициент трения щеток по коллектору;

–окружная скорость коллектора, м/с.

Потери на трение в подшипниках, Вт оценивают величиной 0,002 от подведенной мощности при номинальном режиме

(4.19)

Потери на вентиляцию оценивают, Вт определяют по формуле

(4.20)

где Q – объемный расход воздуха, м³/с;

Н – напор, мм.

КПД вентилятора:

а) для встроенного в машину вентилятора – = 0,15;

б) для отдельных вентиляторов – = 0,5.

Для машин с самовентиляцией входят в сумму потерь, определяющих КПД двигателя.

Для машин с независимой вентиляцией при определении КПД эти потери не учитывают, но подсчитывают их и указывают отдельно.

Потери в переходном слое под щетками, Вт

(4.21)

где – падение напряжения в щеточном контакте;

= 2В – при армированных щетках;

= 3В – при щетках без армирования.