Меню

Потери кпд машины постоянного тока это

Потери и КПД машины постоянного тока.

В машинах постоянного тока имеют место магнитные, электрические и механические потери (составляющие группу основных потерь) и добавочные потери.

Магнитные потери.Магнитные потери Рм происходят только в сердечнике якоря, т.к. только этот элемент магнитопровода машины постоянного тока подвергается перемагничиванию. Величина магнитных потерь, состоящих из потерь на гистерезис, и потерь от вихревых токов, зависит от частоты перемагничивания (от частоты вращения якоря), значений магнитной индукции в зубцах и спинке якоря, толщины листов электротехнической стали, ее магнитных свойств и качества изоляции этих листов в пакете якоря.

Электрические потери. В коллекторной машине постоянного тока электрические потери обусловлены нагревом обмоток и щеточного контакта. Потери в цепи возбуждения определяются потерями в обмотке возбуждения и в реостате, включенном в цепь возбуждения: . Потери в обмотках цепи якоря , где — сопротивление обмоток в цепи якоря. Электрические потери также имеют место и в контактных щетках: , где — переходное падение напряжения. Электрические потери в цепи якоря и в щеточном контакте зависят от нагрузки машины, поэтому их называют переменными.

Механические потери. В машине постоянного тока механические потери складываются из потерь от трения щеток о коллектор , трения в подшипниках и потерь на вентиляцию: . Механические и магнитные потери при стабильной частоте вращения можно считать постоянными. Сумма магнитных и механических потерь составляют потери хх

В машинах постоянного тока имеется ряд трудно учитываемых потерь, называемых добавочными. Эти потери складываются из потерь от вихревых токов в меди обмоток, потерь в уравнительных соединениях, в стали якоря и тд. Они принимаются равными от 0,5 до 1% от полезной мощности.

КПД. Представляет собой отношение мощностей: отдаваемой (полезной) Р2 к подводимой (потребляемой) Р1: η=Р2/Р1.

Определяем суммарную мощность выше перечисленных потерь

можно посчитать КПД машины:

для генератора

для двигателя

КПД можно определить 2 методами:1)Методом непосредственной нагрузки по результатам измерений подведений Р1и отдаваемой Р2.2)Косвенным методом по результатам измерений и последующих вычислений потерь.

27. Механические характеристики двигателя постоянного тока.

Рассмотрим двигатель с параллельным возбуждением в установившемся режиме работы (рис. 14). Обмотка возбуждения подключена параллельно якорной обмотке. , откуда

(6)

Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения якоря n2 от момента на валу M2 при U = const и Iв = const.
Уравнение (6) является уравнением механической характеристики двигателя с параллельным возбуждением.
Рис. 14

Эта характеристика является жесткой. С увеличением нагрузки частота вращения такого двигателя уменьшается в небольшой степени (рис. 15).

На рисунке 16 изображен двигатель последовательного возбуждения. Якорная обмотка и обмотка возбуждения включены последовательно.

Рис. 15 Рис. 16

Ток возбуждения двигателя одновременно является током якоря. Магнитный поток индуктора пропорционален току якоря.

где k — коэффициент пропорциональности.
Момент на валу двигателя пропорционален квадрату тока якоря.

Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения является мягкой (рис. 17).

Рис. 17 Уравнение механической характеристики двигателя последовательного возбуждения выглядит следующим образом:

С увеличением нагрузки скорость двигателя резко падает.
С уменьшением нагрузки на валу двигатель развивает очень большую частоту вращения. Говорят, что двигатель идет вразнос. Работа двигателя последовательного возбуждения без нагрузки недопустима.
Двигатель смешанного возбуждения имеет механическую характеристику, представляющую собой нечто среднее между механическими характеристиками двигателя параллельного и последовательного возбуждения.
Двигатели с параллельным возбуждением применяются для привода станков и различных механизмов, требующих широкой, но жесткой регулировки скорости.
Двигатели с последовательным возбуждением применяются в качестве тяговых двигателей электровозов, трамваев и т.д., когда жесткость, то есть рывки момента недопустимы.

28.Торможение двигателей постоянного тока

Читайте также:  Чем больше время тем меньше сила тока

При необходимости быстрой остановки или уменьшения частоты вращения осуществляют торможения двигателя. Торможение с использованием электромагнитного момента электрической машины называется электрическим торможением.

Различают три вида торможения: рекуперативное, динамическое и противовключением.

Рекуперативное торможение является наиболее экономичным, так как оно основано на переводе двигателя в генераторный режим с отдачей энергии в сеть.

Если при работе двигателя в режиме холостого хода к его валу приложить момент, направленный в сторону вращения якоря, то частота вращения, а следовательно и ЭДС начнут возрастать.

Когда ЭДС достигнет напряжения U ,машина не будет потреблять из сети ток. При дальнейшем увеличении внешнего момента ЭДС станет больше напряжения U, а в цепи якоря появится ток, но другого направления. При этом машина перейдет в генераторный режим. Электромагнитный момент машины также меняет свое направление и становится тормозящим по отношению к внешнему моменту, действующему на вал машины. Величина тормозного момента регулируется током возбуждения.

Динамическое торможение основано на том, что обмотка якоря двигателя отключается от сети и замыкается на нагрузочное сопротивление. При этом механическая энергия вращающейся части преобразуется в электрическую энергию, которая расходуется на нагрев нагрузочного сопротивления. Ток якоря в этом режиме меняет свое направление, а создаваемый им электромагнитный момент оказывает тормозящее действие.

Торможение противовключением применяется при необходимости интенсивного торможения. Сущность его состоит в том, что путем изменения тока в обмотке возбуждения (либо в обмотке якоря) меняют направление электромагнитного момента двигателя, который становится тормозящим.

Источник

Потери и кпд машин постоянного тока

date image2015-03-20
views image10281

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

В машинах постоянного тока при работе происходит потеря энергии, которая складывается из трех составляющих.
Первой составляющейявляются потери в стали Рст на гистерезис и вихревые токи, возникающие в сердечнике якоря. При вращении якоря машины сталь его сердечника непрерывно перемагничивается. На ее перемагничивание затрачивается мощность, называемая потерями на гистерезис.

Одновременно при вращении якоря в магнитном поле в сердечнике его индуктируются вихревые токи. Потери на гистерезис и вихревые токи, называемые потерями в стали, обращаются в тепло и нагревают сердечник якоря.
Потери в стали зависят от магнитной индукции и частоты перемагничивания сердечника якоря.

Магнитная индукция определяет эдс машины или, иначе, напряжение, а частота перемагничивания зависит от частоты вращения якоря. Поэтому при работе машины постоянного тока в режиме генератора или двигателя потери в стали будут постоянными, не зависящими от нагрузки, если напряжение на зажимах якоря и частота его вращения постоянны.

Ковторой составляющей относятся потери энергии на нагревание проводов обмоток возбуждения и якоря проходящими по ним токами, называемые потерями в меди, — Робм.
Потери в обмотке якоря и в щеточных контактах зависят от тока в якоре, т. е. являются переменными — меняются при изменениях нагрузки.

Третья составляющая — механические потери Рмех, представляющие собой потери энергии на трение в подшипниках, трение вращающихся частей о воздух и щеток о коллектор. Эти потери зависят от частоты вращения якоря машины. Поэтому механические потери также постоянны, не зависят от нагрузки.
Кпд машины в процентах:
= P2/P1 x 100%
гдеР2 — полезная мощность; Р1 — потребляемая машиной мощность.

При работе машины генератором полезная мощность P2 = UI,
где U — напряжение на зажимах генератора; I — ток в нагрузке.

Потребляемая мощность
P1 = P2 + Pст + Pобм + Pмех = UI + Pст + Pобм + Pмех

и кпд = (UI/(UI + Pст + Pобм + Pмех)) x 100%.

При работе машины двигателем потребляемая мощность
P1 = UI,
где U— напряжение питающей сети;I — ток, потребляемый двигателем из сети.

Читайте также:  Ударило током при замене лампочки

Полезная мощность
P2 = P1 — Pст — Pобм — Pмех = UI — Pст — Pобм — Pмех
и кпд
= ((UI — Pст — Pобм — Pмех)/UI) x 100%.

ИЛИ

В машинах постоянного тока различают следующие основные виды потерь мощности:

1. Потери мощности в сопротивлениях цепи якоря: ΔРя = Iя 2 rя. Как видно, потери мощности ΔРя зависят от нагрузки машины. Поэтому их называют переменными потерями мощности.

2. Потери мощности в стали ΔРc, вызванные главным образом вихревыми токами и перемагничиванием магнитопровода якоря при его вращении. Частично эти потери возникают из-за вихревых токов в поверхностном слое полюсных наконечников, вызванных пульсацией магнитного потока при вращении якоря.

3. Механические потери мощности ΔРмех , причиной которых является трение в подшипниках, щеток о коллектор, вращающихся частей о воздух.

Потери ΔРс, ΔРмех , ΔРв при изменении нагрузки машин меняются незначительно, вследствие чего их называют постоянными потерями мощности.

КПД машин постоянного тока

где Р2 — полезная мощность машины (у генератора — это электрическая мощность, отдаваемая приемнику, у двигателя — механическая мощность на валу); Р1 — подводимая к машине мощность (у генератора — это механическая мощность, сообщаемая ему первичным двигателем, у двигателя — мощность, потребляемая им от источника постоянного тока; если генератор имеет независимое возбуждение, то P1 включает в себя также мощность, необходимую для питания цепи обмотки возбуждения).

Рис. 9.36. Зависимость КПД машин постоянного тока от полезной мощности

где ΔP — сумма перечисленных выше потерь мощности.

С учетом последнею выражения

Когда машина работает вхолостую, полезная мощность Р2 равна нулю и η = 0. Характер изменения КПД при увеличении полезной мощности зависит от значения и характера изменения потерь мощности. Примерный график зависимости η (Р2) приведен на рис. 9.36.

При увеличении полезной мощности КПД сначала возрастает при некотором значении Р2, достигает наибольшего значения, а затем уменьшается. Последнее объясняется значительным увеличением переменных потерь, пропорциональных квадрату тока. Машины рассчитывают обычно таким образом, чтобы наибольшее значение КПД находилось в области, близкой к номинальной мощности Р2ном . Номинальное значение КПД машин мощностью от 1 до 100 кВт лежит примерно в пределах от 0,74 до 0,92 соответственно.

Источник



Потери и кпд машин постоянного тока

Потери энергии можно разделить на магнитные (потери в стали), электрические (потери в меди), механические (потери на трение) и добавочные. Величина потерь оценивается их мощностью.

Мощность магнитных потерь Рмаг. зависит от частоты перемагничивания f=pn/60 и от величины максимальной индукции В. Она тем больше, чем больше f и В.

Мощность электрических потерь Рэл. в обмотках возбуждения и якоря определяются:

а). Для машины параллельного возбуждения

б). Для машины последовательного возбуждения

в). для машины смешанного возбуждения

Электрические потери имеют место также в щеточных контактах. Они определяются по формуле

Мощность электрических потерь зависит от нагрузки и пропорциональна ей.

Механические потери складываются из потерь от трения в подшипниках, от трения щеток о коллектор, трения якоря о воздух и вентиляцию. Мощность механических потерь зависит от скорости вращения якоря и пропорциональна ей.

Добавочные потери трудно поддаются учету. Обычно их принимают равными до 1% от номинальной мощности машины.

Таким образом, полная мощность потерь равна Рп = Рмаг. + Рэл. + Рмех. + Рдоб.

Коэффициентом полезного действия машины наз. отношение полезной мощности Р2 к полной мощности Р1

Читайте также:  Расчетное значение тока это

Если машина работает генератором, то полезная мощность Р2=UI, отдаваемая в сеть, меньше полной мощности Р1 на величину мощности потерь и КПД.

При работе машины двигателем полная подводимая мощность Р1 = UI больше полезной мощности Р2, развиваемой на валу, на величину мощности потерь и КПД.

КПД машин малой мощности h = 0,70 – 0,85

КПД машин средней мощности h = 0,85 – 0,92

КПД машин большой мощности h = 0,92 – 0,97

Указанные значения действительны для номинальной нагрузки.

С изменением нагрузки изменяется и ее КПД. При ХХ КПД = 0, так как Р2 = 0. При увеличении нагрузки КПД сначала быстро растет и достигает максимума при нагрузке равной 75 – 100% номинальной. Дальнейший рост нагрузки приводит к уменьшению КПД, так как рост потерь начинает превышать прирост полезной мощности.

Дата добавления: 2014-04-17 ; просмотров: 988 ; Нарушение авторских прав

Источник

ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И КПД МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Преобразование электрической энергии в механическую с помощью двигателей и механической в электрическую с помощью генераторов сопровождается потерями энергии, чему соответствуют определенные потери мощности. От значений потерь мощности зависит важнейший энергетический показатель машин постоянного тока – их КПД. Потери мощности в машинах приводят к их нагреванию.

Рис. 45. Зависимость КПД машин постоянного тока от полезной мощности

В машинах постоянного тока различают следующие основные виды потерь мощности.

1. Потери мощности в сопротивлениях цепи якоря: ΔPя =Iя 2 rя. Как видно, потери мощности ΔPя зависят от нагрузки машины. Поэтому их называют переменными потерями мощности.

2. Потери мощности в стали ΔPс, вызванные главным образом вихревыми токами и перемагничиванием магнитопровода якоря при его вращении.

Частично эти потери возникают из(за вихревых токов в поверхностном слое полюсных наконечников, вызванных пульсацией магнитного потока при вращении якоря.

3. Механические потери мощности ΔPмех, причиной которых является трение в подшипниках, щеток о коллектор, вращающихся частей о воздух.

4. Потери мощности в цепи параллельной или независимой обмотки возбуждения: ΔPв = UвIв = I 2 в rв.

Потери ΔPс, ΔPмех, ΔPя при изменении нагрузки машин меняются незначительно, вследствие чего их называют постоянными потерями мощности.

КПД машин постоянного тока:

где Р2 – полезная мощность машины (у генератора это электрическая мощность, отдаваемая приемнику, у двигателя – механическая мощность на валу);

Р1 – подводимая к машине мощность (у генератора это механическая мощность, сообщаемая ему первичным двигателем, у двигателя – мощность, потребляемая им от источника постоянного тока; если генератор имеет независимое возбуждение, то Р1 включает в себя также мощность, необходимую для питания цепи обмотки возбуждения).

Мощность Р1 может быть выражена следующим образом:

где ΔP – сумма перечисленных выше потерь мощности.

С учетом последнего выражения η = P2 / (P1 + SΔP).

Когда машина работает вхолостую, полезная мощность Р2 равна нулю и η = 0. Характер изменения КПД при увеличении полезной мощности зависит от значения и характера изменения потерь мощности.

График зависимости η (Р2) приведен на рисунке 45.

При увеличении полезной мощности КПД сначала возрастает при некотором значении Р2, достигает наибольшего значения, а затем уменьшается. Последнее объясняется значительным увеличением переменных потерь, пропорциональных квадрату тока. Машины рассчитывают обычно таким образом, чтобы наибольшее значение КПД находилось в области, близкой к номинальной мощности Р2ном. Номинальное значение КПД машин мощностью от 1 до 100 кВт лежит примерно в пределах от 0,74 до 0,92 соответственно.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник