Раздел 4 Энергетика электропривода

Тема 4.1 Энергетические показатели работы электропривода

4.1.1 Потери мощности и энергии в установившемся режиме работы электропривода

В общем случае потери мощности и энергии в электроприводе складываются из потерь в электродвигателе, механической передаче, силовом преобразователе и устройстве управления.

Потери мощности в ЭД. Потери мощности в ЭД составляют основную долю потерь в ЭП и пред­ставляются сумой постоянных С, Вт, и переменных V, Вт, потерь, т.е.

Р = C + V

Под постоянными потерями подразумеваются потери мощности, не зави­сящие от токов двигателя (нагрузки). К ним относятся потери в стали магнито­провода, потери в обмотках возбуждения, механические потери от трения в под­шипниках и вентиляционные потери.

Под переменными потерями подразумева­ются потери, выделяемые в обмотках двигателя при протекании по ним токов, оп­ределяемых механической нагрузкой ЭП.

Для двигателей постоянного тока (ДПТ) переменные потери мощности равны

(1) где I – соответственно ток, протекающий в цепи якоря двигателя, А;, R – сопротивление цепи якоря двигателя., Ом;

I_НОМ – номинальный ток якоря, А;

χ – кратность тока;

– номинальные переменные потери, Вт.

В трехфазных асинхронных двигателях (АД) переменные потери мощности определяются по формуле

(2)

где V_1,V₂ – переменные потери мощности соответственно в цепях статора и ро­тора; Вт;

I₁ – ток статора, А;

I₂^́' – приведенный ток ротора, А;

R₁ и R₂' – активные фазные сопротивления соответственно обмотки статора и приведенное обмотки ротора, Ом.

В синхронных двигателях переменные потери равны

(3)

Таким образом, из формул (1) – (3) следует, что независимо от типа электродвигателя переменные потери в нем определяются номинальными переменными потерями кратностью тока.

Полные потери мощности в двигателе:

(4) где – коэффициент потерь.

Для всех видов двигателей коэффициент потерь принимается равным от 0,5 до 2.

В номинальном режиме ( при ) потери в двигателе можно рассчитать по паспортным данным с помощью номинального КПД η_НОМ и номинальной мощности Р_НОМ:

(5)

Тогда постоянные потери мощности определим по формуле

(6)

Потери мощности в преобразователе. Являются электрическими и определяются по формулам. При использовании полупроводниковых преобразователей потери в них складываются из потерь в вентилях, трансформаторах, реакторах, фильтрах и элементах устройств искусственной коммутации.

Потери мощности в системах управления. Обычно они не превышают нескольких десятков ватт и принимаются во внимание только при выполнении точных энергетических расчётов.

Потери мощности в механической передаче. Определяются главным образом трением в движущихся частях и существенно зависят от передаваемого момента. Потери обычно оцениваются с помощью КПД, значения которого приводятся в справочной литературе.

Потери энергии. За время работы t_p, с, двигателя с постоянной нагрузкой, полные потери энер­гии обусловленные ΔP определяются по формуле

При работе двигателя с циклически изменяющейся нагрузкой, полные по­тери энергии за весь цикл равны

где – соответственно полные потери мощности на i-том участке цикла, Вт;

– время работы на i-том участке цикла, с;

n – число отдельных участков цикла.

t_ц = - время цикла.