Вопрос 12. Потери и кпд коллекторной машины постоянного тока. Зависимость кпд от нагрузки.

Классификация потерь мощности: 1. Переменные – зависящие от тока нагрузки и постоянные – независящие от тока нагрузки; 2. Основные – механические, потери в стали, меди обмотки, контактирующем слое щёток и добавочные. Механические потери: *в подшипниках , где - коэф.трения каения; F – сила давления; - диаметр окружности по центру ролика или шарика; - линейная скорость цапфы. *трение в щётках , где - удельное нажатие щётки; - сечение щётки; - окружная скорость коллектора. *от вентиляции , где - объём воздуха. В итоге получаем, механические потери мощности равны: . Потери в стали (магнитные): *за счёт перемагничивания железа якоря магнитным полем; *за счёт пульсации магнитного потока вследствие зубчатого строения якоря.

Потери в меди (электрические):*в обмотке якоря , *в обмотке возбуждения , *в контакте «щётка-коллектор» . Добавочные потери обусловлены вторичными факторами, от перемагничивания в обмотках наводится ЭДС и протекают токи. КПД: суммарные потери в машине , *для генератора , , , *для двигателя η = , , при Р2=0 КПД=0. КПД достигает максимума, когда потери от тока становятся равными потерям, не зависящим от тока. Максимальный КПД имеет место при нагрузке 70-8-% от номинальной.

 

 

Вопрос 45. Рабочие характеристика АД. Скоростная характеристика. Зависимость M₂ = f (P₂). Зависимость cosф = f (P₂). Вид и анализ характеристик. Рабочие характеристики – это зависимости частоты вращения n₂, момента на валу M₂, тока статора I₁, коэффициента мощности cosф, подведенной к двигателю мощности Р₁, КПД от полезной мощности на валу двигателя P₂ при постоянном напряжении и частоте тока. При этом указанные зависимости определяются только на рабочем участке механической характеристике, т.е. скольжение не должно превышать критическое. Сила тока I₁ потребляемого двигателем из сети, неравномерно изменяется с увеличением нагрузки на валу двигателя. При холостом ходе соs j мал и ток имеет большую реактивную составляющую и очень малую активную составляющую. При малых нагрузках на валу двигателя активная составляющая тока статора меньше реактивной составляющей, а потому изменение нагрузки, т. е. изменение активной составляющей тока, вызывает незначительное изменение силы тока I₁ (определяющейся в основном реактивной составляющей). При больших нагрузках активная составляющая тока статора становится больше реактивной и изменение нагрузки вызывает значительное изменение силы тока I₁. Потребляемая двигателем мощность Р₁ при графическом изображении имеет вид почти прямой линии, незначительно отклоняющейся вверх при больших нагрузках, что объясняется увеличением потерь в обмотках статора и ротора с увеличением нагрузки.

Изменение коэффициента мощности при изменении нагрузки на валу двигателя происходит следующим образом. При холостом ходе соsj мал (порядка 0,2), так как активная составляющая тока статора, обусловленная потерями мощности в машине, мала по сравнению с реактивной составляющей этого тока, создающей магнитный поток. При увеличении нагрузки на валу соsj возрастает (достигая наибольшего значения 0,8—0,9) в результате увеличения активной составляющей тока статора. При очень больших нагрузках происходит некоторое уменьшение соsj, так как вследствие значительного увеличения скольжения и частоты тока в роторе возрастает реактивное сопротивление обмотки ротора.

 

Кривая к. п. д. имеет такой же вид, как в любой машине или трансформаторе. При холостом ходе к. п. д. равен нулю. С увеличением нагрузки на валу двигателя к. п. д. резко увеличивается, а затем уменьшается. Наибольшего значения к. п. д. достигает при такой нагрузке, когда потери мощности в стали и механические потери, не зависящие от нагрузки, равны потерям мощности в обмотках статора и ротора, зависящим от нагрузки. Опыт холостого хода. Питание асинхронного двигателя при опыте х.х. осуществля­ется через индукционный регулятор напряжения ИР или регулировочный автотрансформатор, позволяющие изменять напряжение в широких пределах. При этом вал двигателя должен быть свободным от механической нагрузки. Опыт начинают с повышенного на­пряжения питания U₁ = 1,15 U_ном, затем постепенно понижают напряжение до 0,4 U_ном так, чтобы снять показания при­боров в 5—7 точках. При этом один из замеров должен соответствовать номи­нальному напряжению U_1ном. Измеряют линейные значения напряжений и токов и вычисляют их средние значения:

U_ср = (U_АВ + U_ВС + U_СА)/ 3 I_0ср = (I_ОА + I_ОВ + I_OC)/ 3

а затем в зависимости от схемы соедине­ния обмотки статора определяют фазные значения напряжения и тока х.х.: при соединении в звезду U₁ = U_ср/ ; I₀ = I_ср

при соединении в треугольник U₁ = U_cp; U₀ = I_0cp/ .

По результатам измерений и вычислений строят характери­стики х.х. I₀, P₀, P^/₀и соs φ₀ = f (U₁), на которых отмечают значе­ния величин I_0ном, Р_0ном, Р^/_0ном и соs φ₀ соответствующих номи­нальному напряжению U_1номЕсли график Р^/₀ = f (U₁) продолжить до пересечения с осью ординат (U₁ = 0), то получим величину потерь Р_мех. Определив величину механических потерь Р_мех, можно вычис­лить магнитные потери:

Р_м = Р^/₀ – Р_мех