- •Раздел 4 Энергетика электропривода
- •Тема 4.1 Энергетические показатели работы электропривода
- •4.1.1 Потери мощности и энергии в установившемся режиме работы электропривода
- •4.1.2 Потери энергии при пуске и торможении электроприводов
- •4.1.3 Кпд электроприводов
- •4.1.4 Коэффициент мощности эп
- •4.2 Расчет мощности, выбор и проверка электродвигателей
- •4.2.1 Нагрузочные диаграммы двигателей. Расчет мощности двигателей при различных режимах работы
- •4.2.2 Выбор двигателя
- •4.2.3 Проверка выбранного двигателя
Раздел 4 Энергетика электропривода
Тема 4.1 Энергетические показатели работы электропривода
4.1.1 Потери мощности и энергии в установившемся режиме работы электропривода
В общем случае потери мощности и энергии в электроприводе складываются из потерь в электродвигателе, механической передаче, силовом преобразователе и устройстве управления.
Потери мощности в ЭД. Потери мощности в ЭД составляют основную долю потерь в ЭП и представляются сумой постоянных С, Вт, и переменных V, Вт, потерь, т.е.
Р = C + V
Под постоянными потерями подразумеваются потери мощности, не зависящие от токов двигателя (нагрузки). К ним относятся потери в стали магнитопровода, потери в обмотках возбуждения, механические потери от трения в подшипниках и вентиляционные потери.
Под переменными потерями подразумеваются потери, выделяемые в обмотках двигателя при протекании по ним токов, определяемых механической нагрузкой ЭП.
Для двигателей постоянного тока (ДПТ) переменные потери мощности равны
(1) где I – соответственно ток, протекающий в цепи якоря двигателя, А;, R – сопротивление цепи якоря двигателя., Ом;
IНОМ – номинальный ток якоря, А;
χ – кратность тока;
– номинальные переменные потери, Вт.
В трехфазных асинхронных двигателях (АД) переменные потери мощности определяются по формуле
(2)
где V1,V2 – переменные потери мощности соответственно в цепях статора и ротора; Вт;
I1 – ток статора, А;
I2́' – приведенный ток ротора, А;
R1 и R2' – активные фазные сопротивления соответственно обмотки статора и приведенное обмотки ротора, Ом.
В синхронных двигателях переменные потери равны
(3)
Таким образом, из формул (1) – (3) следует, что независимо от типа электродвигателя переменные потери в нем определяются номинальными переменными потерями кратностью тока.
Полные потери мощности в двигателе:
(4) где – коэффициент потерь.
Для всех видов двигателей коэффициент потерь принимается равным от 0,5 до 2.
В номинальном режиме ( при ) потери в двигателе можно рассчитать по паспортным данным с помощью номинального КПД ηНОМ и номинальной мощности РНОМ:
(5)
Тогда постоянные потери мощности определим по формуле
(6)
Потери мощности в преобразователе. Являются электрическими и определяются по формулам. При использовании полупроводниковых преобразователей потери в них складываются из потерь в вентилях, трансформаторах, реакторах, фильтрах и элементах устройств искусственной коммутации.
Потери мощности в системах управления. Обычно они не превышают нескольких десятков ватт и принимаются во внимание только при выполнении точных энергетических расчётов.
Потери мощности в механической передаче. Определяются главным образом трением в движущихся частях и существенно зависят от передаваемого момента. Потери обычно оцениваются с помощью КПД, значения которого приводятся в справочной литературе.
Потери энергии. За время работы tp, с, двигателя с постоянной нагрузкой, полные потери энергии обусловленные ΔP определяются по формуле
При работе двигателя с циклически изменяющейся нагрузкой, полные потери энергии за весь цикл равны
где – соответственно полные потери мощности на i-том участке цикла, Вт;
– время работы на i-том участке цикла, с;
n – число отдельных участков цикла.
tц = - время цикла.