ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.04.2019
Просмотров: 326
Скачиваний: 4
Расчет отдельных добавочных потерь при нагрузке проводят обычно лишь для машин большой мощности. Для машин общего назначения эти потери учитывают приближенно. Согласно ГОСТ 11828—86 добавочные потери при нагрузке для асинхронных и синхронных машин и машин постоянного тока с компенсационной обмоткой при расчете берут равными 0,5 % потребляемой номинальной мощности, а для машин постоянного тока без компенсационной обмотки 1 %.
6.6. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
Общее выражение для коэффициента полезного действия имеет вид
η = Р2/Р1. (6.10)
Для генераторов Р2 — активная мощность, отдаваемая в сеть; Р1 — механическая мощность, затрачиваемая на вращение вала генератора. Для двигателей Р2 — механическая мощность на валу и Р1 — активная электрическая мощность, потребляемая двигателем.
Расчет электрических машин обычно проводят, исходя из заданной мощности Р2, поэтому для любых значений нагрузки КПД, %, удобнее рассчитывать по формуле
(6.11)
где Р1 и Р2 — потребляемая мощность, Вт, и нагрузка, для которой определяется КПД; ΣP — сумма всех потерь в машине при данной нагрузке, Вт.
Современные электрические машины имеют высокий КПД. Так, КПД машин мощностью несколько тысяч и более киловатт достигает 95. ..98 %, мощностью несколько сот киловатт — 88. ..92 %, мощностью около 10 кВт — 83... 88 %. Лишь КПД машин малой мощности, до нескольких десятков ватт, составляет 30.. .40 %.
КПД электрической машины изменяется с изменением ее нагрузки. При увеличении нагрузки от холостого хода до номинальной КПД сначала быстро увеличивается, достигает максимального значения, после чего несколько снижается. Для оценки нагрузки, при которой КПД будет наибольшим, разделим все виды потерь в машине на три группы: постоянные, не изменяющиеся от нагрузки потери, обозначим для номинального режима П1, потери, пропорциональные току, П2, потери, пропорциональные квадрату тока, П3. К первой группе отнесем все виды механических и вентиляционных потерь и потери в стали, ко второй — например, электрические потери в щеточном контакте, к третьей — электрические потери в обмотках.
Введем понятие коэффициента нагрузки, равного отношению нагрузки электрической машины к ее номинальной мощности:
kнаг = Р2/Рном. (6.12)
При условии, что во время работы машины ее частота вращения, напряжение сети, ток возбуждения и cos φ остаются постоянными, можно записать
kнаг = Р2/Р2ном =I/Iном. (6.13)
Тогда КПД при любой нагрузке электрической машины с учетом принятых обозначений групп потерь
(6.14)
Для определения условия, при котором КПД будет максимальным, приравняем к нулю производную этой функции:
=
0
(6.15)
Таким образом, наибольший КПД у электрической машины будет при такой нагрузке, при которой потери, зависящие от квадрата тока (k2нагП3), будут равны потерям, не зависящим от нагрузки, П1. С известным приближением это условие сводится к условию равенства электрических потерь в обмотках сумме механических, вентиляционных и магнитных потерь в машине.
Электрические потери в машине данной мощности определяются, в основном, плотностью тока, потери в стали — уровнем индукций на участках магнитопровода. Рекомендации современных методик проектирования электрических машин по выбору электромагнитных нагрузок дают такое соотношение потерь в машине, что наибольшего значения КПД составляет при kнаг = 0,7—0,8. Это оправдано тем, что при дискретной шкале мощностей электрические машины, особенно двигатели, в большинстве случаев работают c нагрузкой, несколько меньшей, чем номинальная мощность [6].
Если в техническом задании предлагается спроектировать машину с наибольшим КПД в номинальном режиме, то выбор электромагнитных нагрузок должен быть проведен так, чтобы электрические потери в обмотках в номинальном режиме (kнаг = 1) были равны сумме потерь в стали, механических и вентиляционных. Для этого должна быть несколько увеличена индукция по сравнению с обычно рекомендуемыми значениями и уменьшена плотность тока в обмотках.