- •Проектирование машин постоянного тока
- •11.1. Серии машин постоянного тока
- •(Пазы овальные полузакрытые, обмотка двухслойная всыпная из круглого эмалированного провода, напряжение до 600в)
- •11.2. Задание на проектирование машины постоянного тока
- •11.3. Выбор главных размеров
- •11.4. Расчет обмотки и пазов якоря
- •11.5. Расчет воздушного зазора под главными полюсами. Компенсационная обмотка
- •11.6. Расчет магнитной цепи
- •11.7. Расчет оемотки возбуждения
- •11.8. Расчет коммутации
- •11.9. Расчет добавочных полюсов
- •11.10. Потери и кпд. Рабочие характеристики
11.10. Потери и кпд. Рабочие характеристики
Коэффициент полезного действия машины, %,
, (11.92)
где — номинальная полезная мощность машины, кВт;— сумма потерь в машине, кВт; — потребляемая мощность, кВт.
Сумма потерь в машине в общем случае, кВт,
, (11.93)
где Pэа - электрические потери в обмотке якоря; Pэ.с - то же, в стабилизирующей обмотке; Pэ.в - то же, в обмотке параллельного возбуждения; Pэ.д - то же, в обмотке добавочных полюсов; Pэ.к - то ж компенсационной обмотке; Pщ - то же, в переходном контакте щеток; Pст - магнитные потери в стали якоря; Рмех - суммарные механические потери; Pдоб - добавочные потери.
Электрические потери в обмотке якоря, кВт,
. (11.94)
Электрические потери в стабилизирующей обмотке, кВт,
. (11.95)
Электрические потери в цепи обмотки параллельного возбуждения, кВт,
(11.96)
Электрические потери в обмотке добавочных полюсов, кВт,
. (11.97)
Электрические потери в компенсационной обмотке, кВт,
. (11.98)
Электрические потери в переходном контакте щеток, кВт,
. (11.99)
Значение определяют для конкретной марки щеток по табл. П4.2.
Магнитные потери в стали зубцов и ярма якоря, кВт,
. (11.100)
Масса стали зубцов якоря с овальными пазами, кг,
. (11.101)
Масса стали зубцов с прямоугольными пазами, кг,
. (11.102)
Масса спинки ярма станины, кг,
. (11.103)
При наличии аксиальных каналов в спинке ярма необходимо уменьшить площадь сечения стали ярма на значение, равное площадь поперечного сечения всех каналов. Сумма механических потерь, кВт,
, (11.104)
где — потери на трение щеток о коллектор;— потери на вентиляцию и трение в подшипниках.
При принятых значениях удельного нажатия на щетку и коэффициенте трения щеток о коллектор, составляющем 0,25, потери на трение в щеточном контакте, кВт,
, (11.105)
где — суммарная площадь контакта всех щеток, м2; — окружая скорость коллектора, м/с.
Средние значения потерь можно определить по рис. 11.28. Семейство кривых А на этом рисунке относится к машинам с вентиляторами, установленными на валу машины, семейство кривых Б — к машинам, приводные двигатели вентиляторов которых не установлены на машинах.
Добавочные потери при номинальной нагрузке, кВт:
для некомпенсированных машин
; (11.106)
для компенсированных машин
, (11.107)
где — предварительное значение КПД по рис. 11.7. При номинальной нагрузке КПД определяют в следующем порядке. Задают значения тока якоря ;;; …;;.
Для каждого значения тока определяют мощность, кВт,
. (11.108)
Рассчитывают суммарные потери . Для каждого значения тока определяют полезную мощность на валу и по (11.92) КПД.
Строят зависимости и для номинального значенияопределяют номинальное значение тока якоряи номинальный КПД.
Электромагнитная мощность при номинальном значении том якоря
. (11.109)
Номинальное значение ЭДС, В,
. (11.110)
Номинальное значение магнитного потока и суммарную МДС определяют по характеристике холостого хода машины по переходной характеристике рассчитывают размагничивают действие реакции якоря .
Номинальная частота вращения, об/мин,
. (11.111)
Номинальный ток обмотки параллельного возбуждения,
. (11.112)
Вращающий момент на валу двигателя, Н·м,
. (11.113)
Ток двигателя, А,
. (11.114)
Зависимости М, п, ,I от полезной мощности на валу определяют рабочие характеристики двигателя.
При расчете рабочих характеристик генераторов принимается частота вращения якоря п = const [6].
Напряжение на выводах генератора, В, определяется из основного уравнения напряжения
, (11.115)
где Е — ЭДС обмотки якоря; — сопротивления, определяются по (11.25), (11.48), (11.60), (11.90) соответственно; — падение напряжения в щеточном контакте, принимается согласно приложению 4.
Однако Е в (11.115) является сложной функцией тока якоря I, тока возбуждения Iв, и состояния магнитной цепи машины. Для определения ЭДС Е необходимо задаться током возбуждения Iв, током якоря I, рассчитать результирующую МДС:
. (11.116)
Далее по характеристике намагничивания определяется ЭДС Е.
Если при указанных расчетах напряжение на выводах генератора U = const, а рассчитывается зависимость тока возбуждения от тока нагрузки , то полученная характеристика называется регулировочной.
Если принимается полное сопротивление в цепи обмотки возбуждения = const и определяется зависимость напряжения на выходах машины от тока нагрузки: , то полученная характеристика является внешней характеристикой генератора. В этом случае МДС в (11.116)
,
—число витков обмотки возбуждения.
Путем расчета серии внешних характеристик для нескольких значений можно построить нагрузочную характеристику, дающую зависимость напряженияU на выводах машины от тока возбуждения I, для принятого значения тока нагрузки.