2. Потери, кпд, нагрев и охлаждение электрических машин постоянного тока

Потери в машине постоянного тока разделяются на:

1) магнитные потери в стали якоря Pc и в поверхностном слое полюсных наконечников Р_п;

2) механические потери от трения: в подшипниках, вращающихся частей о воздух (сюда же надо отнести вентиляционные потери — на вращение вентилятора, если он имеется), щеток о коллектор, Рмех;

3) электрические потери в обмотках цепи якоря и в переходных контактах щеток, Рэ;

4) потери на возбуждение, Рв;

5) потери добавочные, Р_доб.

Первые две группы потерь в сумме дают потери холостого хода (Р_с+Р_п+Р_мех=Р₀), так как соответствующую мощность машина потребляет при холостом ходе.

Электрические потери

,

где ∑r_х — сумма сопротивлений обмоток якорной цепи; 2∆U_щ — падение напряжения в переходных контактах щеток, которое принимается равным 2 В для угольных, графитных и электрографитированных щеток и равным 0,6 В в для металлоугольных щеток.

Потери на возбуждение:

- Р_в = UI в при параллельном возбуждении;

- потери в последовательной обмотке возбуждения определяются вместе с электрическими потерями Р_э в цепи якоря.

Добавочные потери в обмотке и стали якоря при нагрузке Р_доб вызываются полями коммутируемых секций и искажением поля из-за реакции якоря. Их принимают равными:

- при номинальной нагрузке для машин без компенсационной обмотки Р_доб = 0,01 U_нI_н;

- для машин с компенсационной обмоткой Р_доб = 0,005 U_нI_н и считают пропорциональными квадрату тока I_а.

Коэффициент полезного действия генератора

.

Коэффициент полезного действия двигателя

,

где ∑P — сумма перечисленных выше потерь.

Значения к.п.д. современных машин постоянного тока при номинальной нагрузке приведены в виде кривой на Рис.6.

Рис. 6.