Pierderi în mașină de curent continuu

dispoziţii generale

Atunci când mașina electrică din energia consumată se pierde este inutil și disipată sub formă de căldură. Puterea a pierdut de energie este numit pierderi de putere sau pur și simplu o pierdere.

Pierderile în mașinile electrice sunt împărțite în bază și suplimentare. Pierderile majore apar la care apar în mașina principalele procese electromagnetice și mecanice, și pierderile suplimentare datorate diferitelor fenomene secundare. În rotativ mașină electrică pierderea de bază, împărțit 1) pierderile mecanice, 2) pierderi magnetice sau fier pierdere. și 3) pierderile electrice.

Prin pierderile electrice includ pierderile în înfășurări, care este, de asemenea, numit pierdere de cupru. deși înfășurarea nu este întotdeauna realizat din cupru; pierdere ajustarea reostat și pierderile în rezistența de tranziție a contactelor periei.

Considerat în aceste probleme de fire sunt în mare parte comune mașini AC și DC.

pierderi mecanice

Pierderile PMH mecanice constau din 1) pierderea în lagăre, 2) pierderea de frecare a periilor pe inelele colectorului sau de alunecare, și 3), pierderile de ventilație, care includ pierderea de frecare a pieselor de mașini de aer și alte pierderi asociate aparatelor de ventilație (puterea cinetică de evacuare a aerului și a pierderilor din ventilatorul de energie). În unele cazuri, mașinile electrice nu răcesc aerul, și hidrogen sau apă și pierderile corespunzătoare se aplică și ventilație.

Pierderile în lagăre ppodsh calculate de relațiile care sunt acoperite în cursurile de piese de mașini și proiectarea mașinilor electrice. Aceste pierderi depind de tipul de lagăre (rulare sau alunecare), starea suprafețelor de frecare, tipul de lubrifiere și așa mai departe. Este important să se sublinieze faptul că activitatea acestei mașini, aceste pierderi depind numai de viteza de rotație și nu depinde de sarcină.

perii pierdere prin frecare poate fi calculată cu ajutorul formulei

pentru ventilație pierderi pvent depind de proiectarea mașinii și tipul de ventilație. Detalii privind calcularea acestor pierderi sunt luate în considerare în proiectarea cursurilor de masini electrice. În cazul în care ventilația nu este construit în mașină, și un ventilator detașat, mașini de pierderi de ventilație include energia consumată de către unitatea ventilatorului.

La mașinile cu ventilator încorporat centrifugal auto-ventilate pentru pierderile de ventilație în wați, uneori, calculat aproximativ prin următoarea formulă empirică:

în cazul în care Q - cantitatea de aer forțat prin masina, m³ / s; v - viteza circumferențială a aripilor de ventilație pe diametrul exterior lor, m / s.

Deoarece Q este, de asemenea, proporțională cu v. apoi de la (2), că pierderea pvent proporțională cu puterea a treia a vitezei mașinii.

Pierderile mecanice generale

Astfel cum rezultă din cele de mai sus, în fiecare dintre pierderile mașinii PMH depinde numai de viteza de rotație și nu depinde de sarcină. La mașinile de curent continuu de putere 1-50 kW pierdere PMH sunt, respectiv, 2-0.5% din puterea nominală a mașinii.

pierderi magnetice

Pierderile magnetice PMG includ pierderile datorate histerezis și curenți turbionari. inversare cauzate de miezuri de oțel activ. Pentru a calcula aceste pierderi de bază este împărțit în părți, în fiecare dintre care inducția magnetică este constantă. De exemplu, mașinile de curent continuu sunt calculate separat pierderile în miez pentru armături

și în dinții armăturii

Acolo p1,0 / 50 și p1,5 / 50 - pierderi specifice de fier pe unitatea de masă, la o frecvență f = 50 Hz și inducție B = 1,0, respectiv, T și T B = 1,5; Ba și Bz - inducție medie la partea din spate a dinților și a armăturii; GCA și GCz - greutatea oțelului și spatele dinților armăturii; kda și KDZ - coeficienții luând în considerare o creștere a pierderii datorate prelucrarea oțelului (durificării în timpul formării, închiderea în pachetul de foi), datorită distribuției inegale de inducție și drept variația în timp non-sinusoidală de inducție.

Prin pierderile magnetice includ, de asemenea, astfel de pierderi suplimentare care depind de valoarea fluxului primar al mașinii (poli de curgere) și sunt determinate de structura miezului crestate. Aceste pierderi sunt denumite uneori pierderile suplimentare de mers în gol, așa cum există ele în aparatul excitat chiar și la mers în gol.

Figura 1. Câmpul magnetic în întrefier atunci când ancora dințată

Pentru aceste pierderi în mașini de curent continuu sunt în primul rând pierderile de suprafață ppov din piesele polare, cauzate de armatură dințate. Având în vedere dinții și canelurile densitatea fluxului magnetic rotativ pentru armături în fiecare punct al impulsurilor pol de suprafață bucată (a se vedea figura 1), cu frecvență

Este maximă atunci când punctul în cauză este împotriva ancorele dintelui și minim, atunci când împotriva acestui punct este fanta de ancorare. În consecință, piesele polare sunt induși curenți turbionari, și apar numai într-un strat subțire de suprafață, deoarece ordinul fz mii hertz sau mai mult. Aceste pierderi sunt dependente de 1) amplitudinea pulsații, care este sloturi mai deschise la ancoră, 2) fz frecvență pulsație și 3) grosimea polilor tablă de oțel și de gradul lor de izolare unul față de celălalt pe suprafața vârfului pol.

În cazul în care canelurile sunt în piesele polare mașinii de curent continuu (în cazul în care o compensație de lichidare), dinții de armătură și poli, ca urmare a deplasării lor reciproce apar pulsație fluxului magnetic. Fluxurile în maxim cuțitelor când dintele armăturii se află vizavi dinte pol și joasă atunci când se află în canelura dintelui. Frecvența acestor pulsații este de asemenea mare. Acest lucru produce un fluctuant pierderi ppuls dinți de suprafață și, de asemenea, pierderile la suprafața exterioară a armăturii.

Pierderile de suprafață și a pulsațiilor similare cauzate de structura dințat miezurilor și independent de fluxul magnetic principal, apar, de asemenea, în mașinile de curent alternativ. ppuls ppov pierderi și calculate în conformitate cu formulele conținute în cursurile de design de mașini electrice.

Pentru o sarcină pierderi suplimentare sunt, de asemenea, pierderi care apar în bandaje sârmă obmotkoderzhatelyah și alte detalii când se rotesc într-un stâlp de câmp magnetic.

Pierderile magnetice generale

pierderea de putere

Pel pierderile electrice în fiecare înfășurare se calculează cu formula Pel = I ² × r. Bobinaj rezistență este dependentă de temperatură. Prin urmare, GOST 25941-83 implică pierderi care determină în bobinele atunci când este activat de temperatura (75 ° C pentru înfășurări clasele A, E și B și 115 ° C până la F și gradul H). La mașinile normale de curent continuu, există două circuite: ancora lanț și lanțului de acționare. Prin urmare, pierderea este de obicei tratată într-un lanț pel.a armătură și circuitul de excitație pel.v.

Pierderile în înfășurări pot fi exprimate prin j densitatea curentului în înfășurarea bobinei și sol (fără izolație) G. Într-adevăr,

unde l - lungimea totală a înfășurării conductorului; s - secțiune a conductorului; γ - densitatea conductorului; ρ - rezistivității.

De exemplu, cuprul pentru γ = 8,9 g / cm și la 75 ° C ρ = 1/4600 ohm x mm ² / cm. Dacă ne exprimăm, apoi, j în A / mm, atunci obținem

Astfel, formula (7) definește în pierdere wați în greutate din cupru de înfășurare G kg la 75 ° C și la un curent de densitate j A / mm².

Prin pierderile electrice includ, de asemenea pierderi în ajustarea reostat și pierderile din rezistențele de trecere de perii rotative. Pierderile în rezistențele tranzitorii ale contactelor cu perii pentru perii de aceeași polaritate sunt calculate conform formulei

în cazul în care ΔUsch - cădere de tensiune pe un contact perie. Deoarece ΔUsch depinde într-un mod complicat pe diferite variabile și factori, pentru a simplifica calculele, în conformitate cu GOST 11828-86, „Mașini electrice rotative. Metode generale de încercare“, adoptat pentru cărbune și grafit Perii ΔUsch = 1 și perii metallougolnyh ΔUsch = 0 3 B.

pierderi suplimentare

ES pierderi suplimentare GP. Acest grup include pierderile cauzate de diverse fenomene secundare, cu o sarcină a mașinii. Prin urmare, aceste pierderi depind de curentul de sarcină, de asemenea, menționată uneori de pierderi suplimentare în sarcină.

La mașinile dc o parte considera pierdere apare ca urmare a distorsiunii câmpului magnetic în întrefier curbei la o sarcină sub influența reacției armătură laterală. Drept rezultat, fluxul magnetic distribuit de-a lungul dinților și secțiunea din spate a armăturii inegal de la o margine a vârfului pol și dinții de inducție, în partea din spate a armăturii este redusă, iar celălalt capăt este mărit. Un astfel de flux maldistribution determină o creștere a pierderilor magnetice, la fel ca și actuala distribuție neuniformă în conductorul (de exemplu, ca rezultat al efectului pielii) determină o creștere a scurgerilor electrice. Datorită acestei suprafețe de distribuție a fluxului neuniforma creste, de asemenea, pierderile din piesele polare. În prezența bobinei de compensare a considerat o parte din pierderile suplimentare practic absente.

Figura 2. Fluxuri magnetice imprastiere secțiune

O altă parte a pierderilor suplimentare în mașinile de curent continuu este asociat cu comutare. La schimbarea de fluxuri de timp comutată împrăștiind secțiuni (a se vedea figura 2) sunt induși curenți turbionari în conductoarele înfășurării. Curentul secundar de comutare determină, de asemenea, pierderi suplimentare. Există, de asemenea, alte cauze pierderi suplimentare (curenți turbionari în elementele de fixare și altele asemenea).

Datorită naturii complexe a pierderilor suplimentare ale formulei de calcul se obțin de complex și, în plus, nu sunt deosebit de precise. Determinarea experimentală a acestor pierderi și dificile. În practică, prin urmare, pierderi suplimentare adesea evaluate pe baza datelor experimentale sub forma unui procent din puterea nominală. În conformitate cu GOST 11828-86, sunt luate aceste pierderi pentru mașini de curent continuu la sarcina nominală: în absența compensării înfășurării egală cu 1,0%, iar în prezența bobinei compensatoare este egală cu 0,5% din puterea de ieșire a generatorului și motorul de intrare de alimentare. Pentru alte sarcini, aceste pierderi sunt recalculate proporțional cu pătratul curentului de sarcină.

Toate tipurile de pierderi suplimentare care nu sunt direct legate de procesele electrice în circuitele înfășurărilor mașinii sunt acoperite de o putere mecanică la arborele mașinii.

Pierderea totală sau totală

Pierderea totală sau completă pΣ reprezintă suma pierderilor: