Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Потери и коэффициент полезного действия коллекторной машины постоянного тока
В машинах постоянного тока, как и в других электрических машинах, имеют место магнитные, электрические и механические потери (составляющие группу основных потерь) и добавочные потери. Магнитные потери Рм происходят только в сердечнике якоря, так как только этот элемент магнитопровода машины постоянного тока подвергается перемагничиванию. Величина магнитных потерь, состоящих из потерь от гистерезиса и потерь от вихревых токов, зависит от частоты перемагничивания f = pn/60, 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 обусловлены нагревом обмоток и щеточного контакта. Потери в цепи возбуждения определяются потерями в обмотке возбуждения и в реостате, включенном в цепь возбуждения: Pэ.в = UвIв. (29.18) Здесь UB — напряжение на зажимах цепи возбуждения. Потери в обмотках цепи якоря А.в = I 2∑r (29.19) где сопротивление обмоток в цепи якоря ∑r приведенное к расчетной рабочей температуре θраб, определяется по (13.4) с учетом данных, приведенных в § 13.1. Электрические потери также имеют место и в контакте щеток: Рэ.щ = ΔUщIа, (29.20) где ΔUщ — переходное падение напряжения, В, на щетках обеих полярностей, принимаемое в соответствии с маркой щеток по табл. 27.1. Электрические потери в цепи якоря и в щеточном контакте зависят от нагрузки машины, поэтому эти потери называют переменными. Механические потери. В машине постоянного тока механические потери складываются из потерь от трения щеток о коллектор Рк = kтpSщ f щVк, (29.21) трения в подшипниках Рп и на вентиляцию Рвен Рмех = Рк +Рп +Рвен, (29.22)
где kтp — коэффициент трения щеток о коллектор (kтр = 0,2 ÷ 0,3); Sщ — поверхность соприкосновения всех щеток с коллектором, м2; [ f щ — удельное давление, Н/м2, на щетки [для машин общего назначения f щ = (2÷3)104 Н/м2]; окружная скорость коллектора (м/с) диаметром Dк (м) Vк = πDкn/60. (29.23) Механические и магнитные потери при стабильной частоте вращения (n = const) можно считать постоянными. Сумма магнитных и механических потерь составляют потери х. х.: Pо = Рм + Рмех. (29.24) Если машина работает в качестве двигателя параллельного возбуждения в режиме х. х., то она потребляет из сети мощность P1o = UIa0 + UвIв = Рм + Рмех + Iао2 ∑r + ΔUщIа0 + UвIв (29.95) Однако ввиду небольшого значения тока Ia0 электрические потери Iао2 ∑r и ΔUщIа0 весьма малы и обычно не превышают 3% потерь Ро = Рм + Рмех. Поэтому, не допуская заметной ошибки, можно записать Р10 — UIа0 – UBIB = Р0 + UвIв, откуда потери х. х. Р0 = Р10 – UвIв (29.26) Таким образом, потери х. х. (магнитные и механические) могут быть определены экспериментально. В машинах постоянного тока имеется ряд трудно учитываемых потерь — добавочных. Эти потери складываются из потерь от вихревых токов в меди обмоток, потерь в уравнительных соединениях, в стали якоря из-за неравномерного распределения индукции при нагрузке, в полюсных наконечниках, обусловленных пульсацией основного потока вследствие зубчатого якоря, и др. Добавочные потери составляют хотя и небольшую, но не поддающуюся точному учету величину. Поэтому, согласно ГОСТу, в машинах без компенсационной обмотки значение добавочных потерь Рд принимают равным 1 % от полезной мощности для генераторов или 1 % от подводимой мощности для двигателей. В машинах с компенсационной обмоткой значение добавочных потерь принимают равным соответственно 0,5 %. Мощность (Вт) на входе машины постоянного тока (подводимая мощность): для генератора (механическая мощность) Р1 ген = М1ω = 0,105М1n, (29.27) где М1 — вращающий момент приводного двигателя, Н*м;
для двигателя (электрическая мощность) Р1дв = UI (29.28)
Мощность (Вт) на выходе машины (полезная мощность): для генератора (электрическая мощность) P2ген = UI (29.29) для двигателя (механическая мощность) Р2дв = 0,105М2n. (29.30) Здесь М1 и М2 — момент на валу электрической машины, Н*м; n — частота вращения, об/мин. Коэффициент полезного действия. Коэффициент полезного действия электрической машины представляет собой отношение мощностей отдаваемой (полезной) Р2 к подводимой (потребляемой) Р1: η= P2/Pl. Определив суммарную мощность вышеперечисленных потерь ∑Р= Рм + Рмех + Рэ.в + Рэа + Рэщ + Рд, (29.31) можно подсчитать КПД машины по одной из следующих формул: для генератора ηг = P2/Pl = UI/(UI + ∑P) = 1 – ∑P/(UI + ∑P); (29.32) для двигателя ηдв = P2/Pl = UI – ∑P /(UI) = 1 – ∑P(UI. (29.33)
Обычно КПД машин постоянного тока составляет 0,75—0,90 для машин мощностью от 1 до 100 кВт и 0,90—0,97 для машин мощностью свыше 100 кВт. Намного меньше КПД машин постоянного тока малой мощности. Например, для машин мощностью от 5 до 50 Вт η = 0,15÷0,50. Указанные значения КПД соответствуют номинальной нагрузке машины. Зависимость КПД машины постоянного тока от нагрузки выражается графиком η= f (Р2), форма которого характерна для электрических машин (рис. 29.13). Коэффициент полезного действия электрической машины можно определять: а) методом непосредственной нагрузки по результатам измерений подведенной Р1 и отдаваемой мощностей; б) косвенным методом по результатам измерений потерь. Рном Рис. 29.13. Зависимость η = f (P2)
Метод непосредственной нагрузки применим только для машин малой мощности, для остальных случаев применяется косвенный метод, как более точный и удобный. Установлено, что при η>80 % измерять КПД методов непосредственной нагрузки нецелесообразно, так как он дает большую ошибку, чем косвенный метод. Существует несколько косвенных способов определения КПД. Наиболее прост способ холостого хода двигателя, когда потребляемая машиной постоянного тока мощность затрачивается только на потери х. х. [см. (29.26)]. Что же касается электрических потерь, то их определяют расчетным путем после предварительного измерения электрических сопротивлений обмоток и приведения их к рабочей температуре.
Пример 29.1. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения (см. рис. 29.3) включен в сеть с напряжением 220 В. При номинальной нагрузке и частоте вращения nном = 1500 об/мин он потребляет ток Iном = 43 А. Определить КПД двигателя при номинальной нагрузке, если ток х. х. I0 = 4 А, а сопротивления. цепей якоря — 0,25 Ом и возбуждения гв = 150 Ом. При каком добавочном сопротивлении rдоб, включенном последовательно в цепь якоря, частота вращения двигателя будет n = 1000 об/мин (нагрузочный момент M2= const)? Решение. Ток возбуждения Iв = U/rB = 220/150 = 1,47 А. Ток якоря в режиме х. х. Ia0 = I0 — Iв = 4 — 1,47 = 2,53 А. Ток якоря номинальный Iа ном = Iном — Iв = 43—1,47 = 41,53 А. Сумма магнитных и механических потерь P0 = Pм + Рмех = UIа0 — Iао2 ∑r = 220-2,53 — 2,532-0,25 = 555 Вт. Электрические потери в цепи возбуждения по (29.18) Рэ.в = UIв = 220*1,47 = 323,4 Вт. Электрические потери в цепи якоря по (29.19) Рэа = Iаном2 ∑r = 41,532*0,25 = 431 Вт. Электрические потери в щеточном контакте по (29.20) Рэ.щ = ΔUщIа ном = 2*41,53 = 83 Вт. Подводимая к двигателю мощность по (29.28) Р1 ном = UIном = 220*43 = 9460 Вт. Добавочные, потери Рдоб = 0,01Р1 ном = 0,01*9460 = 94,6 Вт.
Суммарные потери по (29.31) ∑Р= 555 + 323,4 + 431 + 83 + 94,6 = 1487 Вт.
Полезная мощность двигателя Pном = P1ном - ∑Р= 9460-1487 = 7973 Вт. КПД двигателя при номинальной нагрузке ηнoм = Рном/P1ном = 7973/9460=0,843. Из выражения (29.5) получим ЭДС якоря при частоте вращения 1000 об/мин по (25.20) Еа = сеФп = 0,14-1000 = 140 В. Так как ток якоря прямо пропорционален моменту Ia= М [см. (25.24)], то при М = const сила тока Ia после включения гдов останется прежней: Ia= Iаном = 41,53 А. Из выражения тока якоря (29.2) получим 0,25 = 1,68 Ом. Электрические потери в добавочном сопротивлении Рэ.доб = I2aдоб = 41.532-1,68 = 2897 Вт. Полезная мощность двигателя при частоте вращения 1000 об/мин P2 ≈Pном - Pэ. доб = 7973 - 2897 = 5076 Вт. Расчет полезной мощности Р2 является приближенным, так как он не учитывает уменьшение механических потерь двигателя при его переходе на меньшую частоту вращения.
Date: 2015-09-05; view: 1796; Нарушение авторских прав |