Коэффициент полезного действия

Общие положения. Коэффициент полезного действия определяется как отношение полезной, или отдаваемой, мощности Р₂ к потребляемой мощности Р_г:

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 т] = / (Р₂) сначала быстро растет с увеличением нагрузки, затем к. п. д. достигает максимального значения (обычно при нагрузке, близкой к номинальной) и при больших нагрузках уменьшается (рис. 7-1). Последнее объясняется тем, что отдельные виды потерь (электрические 1'аГа и добавочные) растут быстрее, чем полезная мощность.

Прямой и косвенный методы определения к. п. д. Прямой метод определения к. п. д. по экспериментальным значениям Р_х и Р_г согласно формуле (7-10) может дать существенную неточность, поскольку, во-первых, Р_г и Р₂ являются близкими величинами и, во-вторых, их экспериментальное определение связано с погрешностями. Наибольшие трудности и погрешности вызывает измерение механической мощности.

Если, например, истинные значения мощности Р_г = 1000 кет и Р₂ = 950 кет могут быть определены с точностью 2%, то вместо истинного значения к. п. д.

Так как более удобно и точно можно измерять электрические мощности (для двигателей Р_х и для генераторов P_z), то для двигателей более подходящей является формула (7-12) и для генераторов — формула (7-13). Методы экспериментального определения отдельных потерь и суммы потерь р₂ описываются в стандартах на электрические машины и в руководствах по испытанию и исследованию, электрических машин [25—29]. Если даже ps определяется со значительно меньшей точностью, чем Р_х или Р₂, при использовании

вместо выражения (7-10) формул (7-12) и (7-13) получаются все же значительно более точные результаты.

Условия максимума к. п. д. Различные виды потерь различным образом зависят от нагрузки. Обычно можно считать, что одни виды потерь остаются постоянными при изменении нагрузки, а другие являются переменными. Например, если генератор постоянного тока работает с постоянной скоростью вращения и постоянным потоком возбуждения, то механические и магнитные потери являются также постоянными. Наоборот, электрические потери в обмотках якоря, добавочных полюсов и компенсационной изменяются пропорционально 1%, а в щеточных контактах — пропорционально 1_а. Напряжение генератора при этом также приблизительно постоянно, и поэтому с определенной степенью точности" Р₂ -~ /_о.

Таким образом, в общем, несколько идеализированном, случае можно положить, что

Это уравнение удовлетворяется, когда его знаменатель равен бесконечности, т. е. при &_нг = оо. Этот случай не представляет интереса. Поэтому необходимо положить равным нулю числитель. При этом получимТаким образом, к. п. д. будет максимальным при такой нагрузке, при которой переменные потери к^тРг, зависящие от квадрата нагрузки, становятся равными постоянным потерям р₀.

Значение коэффициента нагрузки при максимуме к. п. д., согласно формуле (7-18),

Если машина проектируется для заданного значения ц_маес, то, поскольку потери Ъ_тр_г обычно относительно малы, можно считать, что

Po + Pa«aPs = const.

Изменяя при этом соотношение потерь р₀ и р₂, можно достичь максимального значения к. п. д. при различных величинах нагрузки. Если машина работает большей частью при нагрузках, близких к номинальной, то выгодно, чтобы знанение к_ш [см. формулу (7-19)1 было близко к единице. Если машина работает в основном при малых-нагрузках, то выгодно, чтобы значение k_ac [см. формулу (7-19)1 было соответственно меньше.

Дата добавления: 2015-07-18