Материал: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие

Потери в двигателях можно условно разделить иа постоянные (к) и переменные (v) потери, т.е.

Под постоянными подразумеваются потери мощности, не зависящие от тока нагрузки. К ним относятся потери в стали, механические потери от трения в подшипниках и вентиляционные потери. Для синхронных двигателей, а также двигателей постоянного тока с независимым воз­

буждением к постоянным по­ терям могут быть отнесены потери в обмотках возбужде­ ния. «Постоянные» потери в действительности не являют­ ся постоянными, т. е. неиз­ менными. Они изменяются при изменении скорости дви­ гателя, питающего напряже­ ния, частоты сети. Однако при работе двигателя на естественной характеристике его скорость в большинстве случаев изменяется незначи­ тельно. Это позволяет при­ нять постоянные потери неиз­ менными по величине, и рав­ ными своему номинальному

значению. Под переменными подразумевают потери мощ­ ности, зависящие от тока нагрузки, т. е. потери в меди обмоток двигателя, по которым протекает ток нагрузки.

Для двигателей постоянного тока

где индекс «и» относится к номинальным значениям тока и потерь.

Для асинхронных двигателей

v = 3/fi?x + ЗПИ'а = 3П {R2 + § t

где а = I'JIi можно найти в зависимости от скольжения и тока холостого хода с помощью кривых иа рис. 10-1;

ая — Дн/Дн ~ 0,85-i-0,95.

474

где а = k/vH— коэффициент потерь.

Для большинства двигателей нормального исполне­ ния в зависимости от номинальных мощности и скорости значение а изменяется в пределах от 0,5 до 2.

Потери в механических передачах определяются тре­ нием и могут быть приближенно представлены в виде

электропривода представляет собой отношение мощности на рабочем органе к мощности, потребляемой из сети:

где Цмех = Рро/Рм — к. п. д. механической передачи; %B = P J P \ — к. и. д. двигателя.

Если принять, что для рабочего участка естественной характеристики х = Ш н » Рм/Ры.в, то для к. п. д. дви­ гателя можно записать:

475

В номинальном режиме х = 1 и

На рис. 10-2 показан характер зависимости ц от х. Для двигателей, имеющих коэффициент потерь ot с 1, максимум к. п. д. имеет место при нагрузках, меньших номи­ нальной (а:опт<1). Напротив, при а > 1 г|Макс наступает при нагрузках, больших номиналь­ ной (хопт > 1). Если а = 1, то

Хот = 1 И Циане = Цн- Номи­

нальные значения к. и. д., как правило, растут с увеличением габаритов машины. Чем круп­ нее машина, тем труднее отво­ дится ее тепло наружу. По­ этому с ростом мощности ма­ шины приходится уменьшать относительные электромагнит­

ные нагрузки, в частности плотность тока, что вызывает относительное уменьшение потерь и повышение к. п. д.

Для машин переменного тока важным энергетическим показателем является коэффициент мощности. Асинхрон­ ные двигатели потребляют от питающей сети значительную реактивную мощность, необходимую для создания рабо­ чего магнитного потока машины и потоков рассеяния обмо­ ток статора и ротора. Коэффициент мощности определя­ ется выражением

coscp =

476

Выразим реактивную мощность через активную в виде

Рр= Р“ l^ ^ - 1 =jPafc°fP-

Для подавляющего большинства асинхронных двига­ телей cos фн те 0,840,9. Тогда

(0,5-0,75) Л ,

т. е. асинхронные машины на 1 кВт активной мощности потребляют из сети 0,5—0,75 квар реактивной мощности. Чем ниже cos срн, тем больше загружаются питающие сети

показан на рис. 10-3. Если нагрузка отсутствует (Рм = 0), то двигатель потребляет незначительную активную мощ­ ность, практически равную постоянным потерям (Ра = = /Г), и значительную реактивную мощность, расходуе­ мую в основном на создание главного поля машины (Рр те З / д Ж д ). совф при этом мал. С ростом нагрузки по­ требление реактивной мощности вначале изменяется не­ значительно, так как мощность главного поля (З/дХд) несколько снижается из-за уменьшения намагничиваю­ щего тока, а мощность полей рассеяния ( 3 + 31'lXi) незначительно увеличивается. При этом соэф растет. При дальнейшем увеличении нагрузки реактивная мощность за счет потоков рассеяния увеличивается в большей сте­ пени, чем активная мощность,.и совф уменьшается.

У синхронного двигателя коэффициент мощности в за­ висимости от нагрузки изменяется, равно как и у асин­ хронного двигателя. В отличие от асинхронного синхрон-

477

ный двигатель допускает регулирование cos ср изменением своего тока возбуждения. С увеличением тока возбуждения уменьшается доля тока статора в создании результирую­ щего поля машины. Уменьшение реактивного тока ста­ тора обусловливает повышение cos <р машины. При неко­

тором значении тока возбуждения результирующее

энергии с отдачей этой энергии в сеть. Возможные режимы синхронного двигателя в отношении реактивной мощности характеризуются так называемыми U-образными кривыми (рис. 10-4). Минимальное значение тока статора имеет ме­ сто при cos ф = 1, когда машина потребляет нз сети только активный ток.

10-2. ПОТЕРИ МОЩНОСТИ В УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМАХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Выбор того илн иного способа регулирования скорости двигателей определяется в конечном счете его экономич­ ностью. Понятие экономичности способа регулирования весьма многогранное, включающее в себя большое число факторов. Сюда относятся капитальные затраты и эксплу­ атационные расходы, надежность работы, количество изготовляемых электроприводов, их назначение и т. п. Трудно установить общий критерий, определяющий выбор того иди иного способа регулирования. В каждом конкрет­ ном случае выбору способа регулирования электропри­ вода должно предшествовать его подробное технико-эко­ номическое обоснование. Тем не менее, чтобы сделать общую оценку экономичности способа регулирования, воспользуемся такими энергетическими показателями, как

478