31.Потери и коэффициент полезного действия электрических машин

Потери. При работе электрической машины часть потребляемой ею энергии теряется бесполезно и рассеивается в виде тепла. Мощность потерянной энергии называют потерями мощности или просто потерями.

Потери в электрических машинах подразделяются на основные и добавочные. Основные потери возникают в результате происходящих в машине основных электромагнитных и механических процессов, а добавочные потери обусловлены различными вторичными явлениями. Во вращающихся электрических машинах основные потери подразделяются на 1) механические потери, 2) магнитные потери, или потери в стали, и 3) электрические потери.

Механические потери состоят из:

1)потерь в подшипниках,

2)потерь на трение щеток о коллектор или контактные кольца и

3)вентиляционных потерь, которые включают в себя потери на трение частей машины о воздух и другие потери, связанные с вентиляцией машины (мощность кинетической энергии отходящего воздуха и потери в вентиляторе). В ряде случаев электрические машины охлаждаются не воздухом, а водородом или водой, и соответствующие потери также относят к вентиляционным.

Магнитные потери включают в себя потери на гистерезис и вихревые токи, вызванные перемагничиванием сердечников активной стали.

К добавочным потерям холостого хода относятся также потери, которые возникают в проволочных бандажах, обмоткодержателях и в других деталях при их вращении в магнитном поле полюсов.

Электрические потери. Сопротивление обмотки зависит от ее температуры. Поэтому предусматривает определение потерь в обмотках при расчетной температуре в нормальных машинах постоянного тока имеются две электрические цепи: цепь якоря и цепь возбуждения.

Потери в обмотках можно выразить также через плотность тока в обмотке / и вес обмотки (без изоляции) G.

К электрическим потерям относят также потери в регулировочных реостатах и потери в переходных сопротивлениях щеточных контактов.

Добавочные потери. К этой группе относят потери, вызванные различными вторичными явлениями при нагрузке машины. Поэтому указанные потери, зависящие от тока нагрузки, называют иногда также добавочными потерями при нагрузке.:

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия определяется как отношение полезной, или отдаваемой, мощности Р2 к потребляемой мощности Рг:

Современные электрические машины имеют высокий к. п. д. Так, у машин постоянного тока мощностью 10 кет к. п. д. составляет 83—87%, мощностью 100 кет— 88—93% и мощностью 1000 кет —92—96%. Лишь малые машины имеют относительно низкие к. п. д.; например, у двигателя постоянного тока мощностью 10 вт к. п. д. 30—40%.

Кривая к. п. д. электрической машины сначала быстро растет с увеличением нагрузки, затем к. п. д. достигает максимального значения (обычно при нагрузке, близкой к номинальной) и при больших нагрузках уменьшается. Последнее объясняется тем, что отдельные виды потерь (электрические и добавочные) растут быстрее, чем полезная мощность.