9.7. Построение характеристики коэффициента полезного действия

Характеристика КПД представляется зависимостью , где – полезная мощность турбогенератора. В относительных единицах . В пояснительной записке курсового проекта приводится зависимость при токах нагрузки . Значение коэффициента полезного действия генератора при номинальной нагрузке (подп. 8.3.14) составляет 0,984, а суммарные потери (подп. 8.3.13) рассчитываются по формуле

Обычно в расчетах зависимости потери подразделяют на постоянные, не зависящие от нагрузки, и переменные, зависящие от нагрузки. К постоянным потерям, так называемым потерям холостого хода, относят потери в железе и механические. К переменным потерям относят электрические потери мощности в обмотках генератора. За исключением механических потерь практически все потери, представленные в формуле расчёта (подп. 8.3.13) зависят от нагрузки.

С изменением нагрузки изменяется магнитный поток машины. Косвенно изменение магнитного потока (индукции в железе магнитопровода) в зависимости от нагрузки характеризуется коэффициентом (табл. 9.1). Потери в железе магнитопровода при постоянной частоте перемагничивания зависят квадратично от индукции, и, в зависимости от тока нагрузки, могут быть пересчитаны по формуле

, кВт.

Электрические потери в обмотках зависят квадратично от токов в обмотках и пересчитываются по формулам:

• в обмотке статора

, кВт;

• в обмотке возбуждения

, кВт,

где – коэффициент, характеризующий изменение тока возбуждения в зависимости от нагрузки генератора (табл. 9.1).

Суммарные потери в зависимости от тока нагрузки

,

где – суммарные механические потери; =154,5 кВт.

Полезная активная мощность турбогенератора пропорциональна току нагрузки, поэтому

,

где – номинальная мощность турбогенератора, кВт.

КПД генератора в зависимости от тока нагрузки

.

Формулы и расчеты КПД целесообразно свести в табл. 9.5.

Таблица 9.5

, о.е.	0,25	0,5	0,75	1,0	1,25
(табл. 9.1)	0,935	0,954	0,977	1,0	1,028
, кВт	226,7	236,06	247,6	259,4	302,5
, кВт	19,2	76,9	172,95	307,5	480,4
(табл. 9.1)	0,535	0,675	0,823	1,0	1,177
, кВт	61,1	97,24	144,55	213,4	295,65
, кВт	461,57	564,68	719,6	934,78	1233,1
, кВт	15000	30000	45000	60000	75000
, о.е.	0,970	0,981	0,9842	0,9846	0,9838

Зависимость представлена на рис. 9.9. КПД у спроектированного турбогенератора достигает максимального значения 98,46 % при номинальной нагрузке. Спроектированный турбогенератор несколько уступает по КПД серийному турбогенератору ТВФ 60-2 (см. табл. В2), у которого КПД = 98,5 %.

Рис. 9.9. Зависимость КПД от тока нагрузки

Обычно в электрических машинах и трансформаторах зависимость КПД от тока нагрузки объясняется соотношением постоянных и переменных потерь. С ростом нагрузки растут переменные потери, возрастает КПД и достигает своего максимального значения при равенстве переменных потерь постоянным потерям. При дальнейщем увеличении нагрузки переменные потери становятся больше постоянных потерь, и КПД начинает снижаться.