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, – дляH, 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 производнуюи 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.

122