§ 3. Потери в двигателях при переходных процессах. Потери в двигателе


Потери асинхронного электродвигателя.

В асинхронном двигателе, являющемся трёхфазным, возникает два типа потерь. Вот эти потери:

1. Постоянные или фиксированные потери.

2. Переменные потери.

Постоянные или фиксированные потери

Постоянными потерями называют такие потери, которые остаются постоянными в нормальном режиме работы асинхронного двигателя. Такие потери могут быть легко получены путём проведения теста без нагрузки трёхфазного двигателя. Эти потери подразделяются на следующие виды:

1. Потери железа или потери сердечника.

2. Механические потери.

3. Потери трения щёток.

Потери железа или потери сердечника

Данные потери также можно подразделить на гистерезисные потери и потери вихревого тока. Потери вихревого электрического тока минимизируются за счёт использования наслоения на сердечнике. Раз применяется наслоение на сердечнике, область уменьшается, и поэтому увеличивается сопротивление, вследствие чего уменьшаются вихревые токи.

Гистерезисные потери минимизируются при помощи кремнистой стали высокого качества. Потери сердечника зависят от частоты поступаемого напряжения. Частота статора всегда является подающейся частотой, f, а частота ротора является проскальзыванием, умноженным на подающуюся частоту, (sf), которая всегда меньше частоты статора.

Частота статора составляет 50 герц. Частота ротора составляет около 1,5 герц. Так происходит потому, что в нормальном рабочем состоянии проскальзывание составляет 3%. Отсюда потери сердечника ротора очень малы по сравнению с потерями сердечника статора, и ими обычно пренебрегают при рабочих состояниях.

Механические потери и потери трения щёток

Механические потери имеют место быть в подшипнике, потери трения щёток возникают в асинхронном двигателе с обмотанным ротором. Эти потери составляют ноль на старте. По мере того, как возрастает скорость, данные потери увеличиваются. В трёхфазных двигателях скорость обычно остаётся постоянной. Отсюда следует, что и данные потери почти остаются постоянными.

Переменные потери

Эти потери также называются потерями меди. Данные потери происходят из-за электрического тока, идущего по обмоткам статора и ротора. Когда нагрузка меняется, данный электрический ток также изменяется, а потому и потери эти тоже претерпевают изменения. Поэтому их и назвали переменными потерями. Их можно получить при помощи проведения теста с заблокированным ротором трёхфазного двигателя.

Основная функция асинхронного двигателя состоит в том, чтобы преобразовывать электрическую энергию в механическую энергию. В течение данного преобразования одной энергии в другую, энергия проходит через различные этапы. Данная энергия, проходящая через разные ступени, отображается на диаграмме течения энергии.

Как известно, на входе трёхфазного асинхронного двигателя трёхфазная подача. Так что эта трёхфазная подача идёт на статор трёхфазного электродвигателя.Допустим, Pin = электрическая энергия, которая идёт на статор трёхфазного двигателя,VL = линейное напряжение, поступающее статору трёхфазного двигателя,IL = линейный ток,Cos = коэффициент мощности трёхфазного двигателя.Вход электрической энергии на статор, Pin = 3VLILcos.

Часть этой энергии на входе используется для поддержки потери статора, которыми являются потери железа статора и потери меди статора. Сохраняющаяся энергия (электроэнергия на входе – потери статора) идёт на ротор как вход на ротор.Так что вход на ротор, P2 = Pin – потери статора (потери меди статора и потери железа статора). Теперь ротор должен преобразовать этот вход на ротор в механическую энергию, но этот завершённый вход не может быть преобразован в механический выход, поскольку он должен поддерживать потери ротора.

Бывает два типа потерь ротора, а именно потери меди и потери железа. Потери железа зависят от частоты ротора, которая очень мала, когда ротор вращается. Поэтому этим обычно пренебрегают. Так что можно сказать, что ротор имеет лишь потери меди. По этой причине вход на ротор должен поддерживать эти потери меди. После этой поддержки, оставшаяся часть входа ротора, P2 преобразовывается в механическую энергию, Pm.

Допустим, Pc будет потерями меди ротора,I2 будет током ротора в рабочем состоянии,R2 – сопротивлением ротора,Pm – общая производимая механическая энергия.Pc = 3I22R2Pm = P2 – Pc

Теперь эта создаваемая механическая энергия идёт на нагрузку за счёт вала, но появляются некоторые механические потери, такие как потери трения и потери сопротивления воздуха. Так что общая воспроизводимая механическая энергия должна быть подана на поддержание этих потерь.

Поэтому выход образуемой энергии идёт на вал, который в конечном итоге подаёт её нагрузке, Pout.Pout = Pm – механические потери (потери трения, а также потери, связанные с сопротивлением воздуха).Pout зовется энергией вала. Также его называют полезной энергией.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

elektronchic.ru

Потери и КПД асинхронного двигателя.

 

Преобразование электрической энергии в меха­ническую в асинхронном двигателе, как и в других электрических машинах, связано с потерями энер­гии, поэтому полезная мощность на выходе двигате­ля всегда меньше мощности на входе (потребляе­мой мощности) на величину потерь :

 

. (13.1)

 

Потери преобразуются в теплоту, что в ко­нечном итоге ведет к нагреву машины. Потери в электрических машинах разделяются на основные и добавочные. Основные потери включают в себя магнитные, электрические и механические.

Магнитные потери в асинхронном двигателе вызваны потерями на гистерезис и потерями на вих­ревые токи, происходящими в сердечнике при его перемагничивании. Величина магнитных потерь пропорциональна частоте перемагничивания , где . Частота перемагничивания сердеч­ника статора равна частоте тока в сети , а частота перемагничивания сердечника ротора . При частоте тока в сети Гц и номинальном скольжении частота перемагничивания ротора Гц, поэтому магнитные потери в сердечнике ротора настолько малы, что их в практи­ческих расчетах не учитывают.

Электрические потери в асинхронном двигателе вызваны нагревом обмоток статора и ротора прохо­дящими по ним токами. Величина этих потерь про­порциональна квадрату тока в обмотке (Вт):

электрические потери в обмотке статора

 

; (13.2)

электрические потери в обмотке ротора

 

. (13.3)

 

Здесь и – активные сопротивления обмоток фаз статора и ротора пересчитанные на рабочую температуру :

 

, (13.4)

где: и – активные сопротивления обмоток при температу­ре 9 ; – температурный коэффициент, для меди и алю­миния .

 

Электрические потери в роторе прямо пропорциональны скольжению:

 

, (13.5)

где: – электромагнитная мощность асинхронного двигателя, Вт:

 

. (13.6)

 

Из (13.5) следует, что работа асинхронного двигателя эконо­мичнее при малых скольжениях, так как с ростом скольжения рас­тут электрические потери в роторе.

В асинхронных двигателях с фазным ротором помимо пере­численных электрических потерь имеют место еще и электричес­кие потери в щеточном контакте , где – переходное падение напряжения на пару щеток.

Механические потери – это потери на трение в подшип­никах и на вентиляцию. Величина этих потерь пропорциональна квадрату частоты вращения ротора . В асинхронных двигателях с фазным ротором механические потери происходят еще и за счет трения между щетками и контактными кольцами ротора.

Добавочные потери включают в себя все виды трудноучитываемых потерь, вызванных действием высших гармоник МДС, пульсацией магнитной индукции в зубцах и другими причинами. В соответствии с ГОСТом добавочные потери асинхронных двига­телей принимают равными 0,5% от подводимой к двигателю мощ­ности :

 

. (13.7)

 

При расчете добавочных потерь для неноминального режима следует пользоваться выражением

 

. (13.8)

где: – коэффициент нагрузки.

 

Сумма всех потерь асинхронного двигателя (Вт)

 

. (13.9)

 

На рис. 61 представлена энергетическая диаграмма асин­хронного двигателя, из которой видно, что часть подводимой к двигателю мощности затрачивается в статоре на магнитные и электрические потери. Оставшаяся после этого электромагнитная мощность [см. (13.6)] передается на ротор где частично расходуется на электрические потери и преобра­зуется в полную механическую мощность . Часть мощности идет на покрытие механических и добавочных потерь , а оставшаяся часть этой мощности составляет полезную мощ­ность двигателя.

 

Рис. 61. Энергетическая диа­грамма асинхронного двигателя

 

У асинхронного двигателя КПД

 

. (13.10)

 

Электрические потери в об­мотках и являются пере­менными потерями, так как их величина зависит от нагрузки дви­гателя, т. е. от значений токов в обмотках статора и ротора [см. (13.2) и (13.3)]. Переменными яв­ляются также и добавочные потери (13.8). Что же касается магнитных и механических , то они практически не зависят от нагруз­ки (исключение составляют двига­тели, у которых с изменением на­грузки в широком диапазоне меняется частота вращения).

Коэффициент полезного дей­ствия асинхронного двигателя с изменениями нагрузки также ме­няет свою величину: в режиме хо­лостого хода КПД равен нулю, а затем с ростом нагрузки он увели­чивается, достигая максимума при нагрузке . При дальнейшем увеличении нагрузки КПД незначительно снижается, а при перегрузке он резко убывает, что объясняется ин­тенсивным ростом переменных потерь , величина которых пропорциональна квадрату тока статора, и уменьшением коэффициента мощности. График зависимости КПД от нагрузки Для асинхронных двигателей имеет вид, рис. 62.

КПД трехфазных асинхронных двигателей общего назначения при номинальной нагрузке составляет: для двигателей мощностью от 1 до 10 кВт , для двигателей мощностью более 10 кВт .

Коэффициент полезного действия является одним из основ­ных параметров асинхронного двигателя, определяющим его энер­гетические свойства – экономичность в процессе эксплуатации. Кроме того, КПД двигателя, а точнее величина потерь в нем, рег­ламентирует температуру нагрева его основных частей и в первую очередь его обмотки статора. По этой причине двигатели с низким КПД (при одинаковых условиях охлаждения) работают при более высокой температуре нагрева обмотки статора, что ведет к сниже­нию их надежности и долговечности.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Механические потери двигателя | Теория

Если мощность, снимаемую с коленчатого вала, сравнить по величине с мощностью, развиваемую газами в цилиндре, то окажется, что первая меньше второй. Это уменьшение индикаторной мощности обусловлено механическими потерями.

Механические потери индикаторной мощности складываются из следующих потерь:

  1. Потери мощности на трение (Nт) составляют большую часть всех механических потерь. Главным образом эти потери приходятся на следующие пары:
    • поршень и поршневые кольца — стенки цилиндра;
    • шейки коленчатого и распределительного валов — подшипники скольжения;
    • поршневой палец — бобышки поршня и верхняя головка шатуна;
    • стержень клапана — втулка.

    Потери на трение увеличиваются с ростом нагрузки на двигатель, увеличением частоты вращения коленчатого вала, при грубой обработке поверхности сопряженных деталей, неоправданном увеличении их размеров, применении некачественных масел, нарушении нормальной работы смазочной системы и системы охлаждения, ухудшении технического состояния двигателя.

  2. Потери мощности на совершение насосных ходов поршнем (Nнас) (или насосные потери). Для того чтобы всосать свежий заряд в цилиндр и вытолкнуть отработанные газы, необходимо затратить энергию. Поэтому для выполнения этой работы от полученной индикаторной мощности будет использована какая-то ее часть. Величина этих потерь определяется величиной сопротивления впускных и выпускных трубопроводов, которая растет с увеличением частоты вращения коленчатого вала, или степенью прикрытия дроссельной заслонки.На рисунке показаны диаграммы насосных потерь при различных частотах вращения коленчатого вала и нагрузках. На величину насосных потерь также влияют размеры и конструкция деталей, участвующих в газообмене, и их техническое состояние.
  3. Потери мощности на привод вспомогательных механизмов (Nпр). К вспомогательным механизмам относятся жидкостной, масляный и топливный насосы, генератор, прерыватель-распределитель, вентилятор. Данный вид потерь зависит от конструкции этих агрегатов, их размеров и технического состояния.

    Рис. Диаграммы насосных потерь в дизеле при различных частотах вращения коленчатого вала (а) и нагрузках (б)

  4. Потери мощности на механический привод нагнетателя (Nк). Имеется в виду механический привод компрессора в двигателях с наддувом, сюда не относятся двигатели с турбонаддувом, так как у них для привода компрессора используется кинетическая энергия отработавших газов, уже вне цилиндра. Так как механический привод нагнетателя воздуха или компрессора применяется довольно редко, а затраты мощности на него значительны, этот вид потерь выделен отдельно.
  5. Гидравлические потери мощности (Nг) учитывают затрату мощности на преодоление сопротивления движению деталей кривошипно-шатунного механизма в картерном пространстве.

Таким образом, внутренние потери индикаторной мощности, т. е. мощность механических потерь, представляет собой сумму перечисленных выше видов потерь:

Nм = Nт + Nнac + Nпp + Nк + Nг

Механические потери и их значения относительно индикаторной мощности приведены ниже.

Вид механических потерь, Nм %:

  • Общие потери на трение: До 75
    • поршневых колец и поршня: 42—50
    • подшипников коленчатого вала: 16—19
    • механизма газораспределения: 4—6
  • Насосные потери: До 15
  • Общие потери на привод вспомогательных агрегатов: 12—17
    • жидкостного насоса: 2—3
    • вентилятора: 6—8
    • масляного насоса: 1—2
    • электрооборудования: 1—2
    • топливного насоса: 2
  • Потери на привод нагнетателя: До 10

Примечание. Меньшие значения механических потерь относятся к двигателям с искровым зажиганием, большие — к дизелям.

Кроме мощности Nм механические потери оцениваются средним давлением механических потерь pм и механическим КПД nм.

Среднее давление механических потерь определяется аналогично механическим потерям индикаторной мощности:

Рм = Рт + Рнас + Рпр + Рк + Рг

, где все слагаемые — средние значения давлений механических потерь на трение, насосные ходы поршня, приводы вспомогательных механизмов, нагнетатели, гидравлику.

Чтобы дать определение механическому КПД, необходимо рассмотреть эффективные показатели работы двигателя.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Про механические потери в двигателе — DRIVE2

Как же поднять кпд и повысить мощь мотора?Рассмотрим сегодня один из методов повышения кпд. И попробуем применять свои действия для мотора ВАЗ Будем бить по мех потерям." Под механическими потерями понимают потери на все виды механического трения, осуществление газообмена, привод вспомогательных механизмов(водяного, масляного, топливного насосов, вентиляторов, генератора и пр.), вентиляционные потери, связанные с движением деталей двигателя при больших скоростях в среде воздушно-масляной эмульсии и воздуха."( это цитата из учебников).Итак основная часть механических потерь- это потери на трение, а их у нас набежало аж до 80%.Рейтинг их примерно таков:1 место- поршень-гильза, поршневые кольца-гильза тут скопилось 45-55% всех внутренних потерь на трение.2-ое место — потери на трение в подшипниках составляют до 20%остальную мощь от мотора отнимают привод вспомогательных механизмов и механизм ГРМ. Думаю углубляться в описание того что может мешать не стоит и так всем понятно.Итак при сборке двс нужно обратить внимание на возможность уменьшения мех потерьПоршневая группаНапример при сборке двигателя ВАЗ 2112 или 2108 можно заменить поршневую группу на поршневые группы от более молодых двигателей 21126 и 21116. Единственным минусом в этом будет то что необходимо заменить и шатуны.Но значительно меньший вес ШПГ, меньшая площадь трения поршня и меньшая площадь трения поршневых колец в дальнейшем думаю ВАС обрадуют. Я думаю что такая модернизация скажется на экономичности и приемистости мотора.На выбор поршневых колец необходимо уделить особое внимание.Так как кольцо является деталью которая больше всего контактирует с гильзой, оное и является предметом повышенного внимания. На поршневое кольцо помимо газовых сил еще действует собственная сила упругости. Например для приора или гранто моторов существуют несколько производителей поршневых колец. Как думаю всем известные Польские кольца. Сила упругости этих колец слишком велика (я думаю не один моторист подтвердит это). Так же на рынке представлены и Чешские поршневые кольца которые имеют меньшую упругость и более высокое качество изготовления. Эти кольца отлично зарекомендовали себя в автоспорте, цилиндры меньше изнашиваются, меньше масла уходит на угар.Так же при эксплуатации ШПГ (приора гранта) мы ликвидируем еще одну пару трения. Это пара трения ШАТУН- ЩЕКА коленвала шатунной шейки. Дело в том, что фиксация шатуна от осевых перемещений производится в поршне по верхней головке шатуна и нижние плоскости шатуна при работе не касаются коленчатого вала.Трение в подшипникахДумаю в данном случае кроме правильной сборки и установки качественных подшипников скольжения с меньшей площадью трения но опять же в разумных пределах. Так же необходимо добиться нужного температурного режима для масла во избежании фатальных ситуаций с граничным трением.Насосные потери и потери на вспомогательные механизмы можно уменьшить путем снижения оборотов этих механизмов(не для маслонасоса). Для это и меняю передаточное число для шкивов генератора и помпы(причем для водяного насоса уменьшение оборотов ведет так же к уменьшению кавитации охлаждающей жидкости при высоких частотах вращения двс).Трение в ГРМВлияние сил от давления газов на механизм грм мы сейчас рассматривать не будем.Рассмотрим пружины клапанов которые воздействуют на силы трения в паре КУЛАЧОК распредвала- ТОЛКАТЕЛЬИз своей практике скажу что сам неоднократно сталкивался с предложением поставить супер жесткую пружину для клапана грм. Причем клиент не собирался крутить мотор в космос. Мне например очень не понятно такое желание отнять у мотора лошадиные силы.Как показывает практика например для мотора 2112 достаточно установить облегченные клапана и легкие тарелки пружин. После прожима пружин при комплектации механизма ГРМ облегченными клапанами и тарелками двигатель работает и в режиме в 8200 об.мин без каких либо негативных явлений связанных с зависанием клапанов.Главное проследить за качеством и необходимой жесткостью пружин. К сожалению стандартные пружины имеют разброс в упругости в несколько килограмм. А если в дополнение снабдить гбц бронзовыми седлами, то можно и окончательно позабыть про такое вредное явление, как отскок клапана от седла с коим не справится даже более жесткая пружина(в разумных пределах).ИТОГИтак при выполнении вышеописанных работ карбюраторный мотор 21083 (с установленной в него гранто ШПГ) мощностью в 67л.с. начал выдавать 71 л.с. Моментная характеристика подросла и стала более широкой При этом потребление топлива снизилось.При измерениях на моторном стенде(не с колес) становится более чем очевидным плюсом проведения таких работ с двс.4 л.с. прибавки с моторного стенда не вмешиваясь в кубатуру, фазы грм, степень сжатия(поршни доработаны до стандартной кубатуры) и доработку ГБЦ, я считаю достойным результатом.

Нравится 43 Поделиться: Подписаться на автора

www.drive2.ru

7.3 Потери и кпд асинхронного двигателя

Преобразование электрической энергии в механическую в двигателе связано с потерями энергии, поэтому полезная мощность на выходе двигателя Р2 всегда меньше потребляемой мощности P1 на величину потерь

(7.3)

Потери разделяются на основные и добавочные. Основные потери включают в себя магнитные, электрические и механические.

Магнитные потери Pм в асинхронном двигателе вызваны потерями на гистерезис и потерями на вихревые токи, происходящими в сердечнике ротора и статора при его перемагничивании. Величина магнитных потерь пропорциональна частоте перемагничивания

, β = 1,3÷1,5.

(7.4)

Частота перемагничивания сердечника статора равна f=50 Гц, соответственно, магнитные потери в сердечнике статора значительны, а частота перемагничивания сердечника ротора при номинальном скольжении составляет f=50∙s = (2…4)Гц и магнитные потери в сердечнике ротора малы, которые на практике не учитывают.

Электрические потери вызваны нагревом обмоток статора и ротора проходящими по ним токами:

и ,

(7.5)

где r1 и r2– сопротивления обмоток фаз статора и ротора; m – число фаз.

В асинхронных двигателях с фазным ротором дополнительно имеются электрические потери в щеточном контакте.

Механические потери Рмех — это потери на трение в подшипниках и на вентиляцию. Величина этих потерь пропорциональна квадрату частоты вращения ротора

(7.6)

В двигателях с фазным ротором механические потери происходят еще и за счет трения между щетками и контактными кольцами ротора.

Добавочные потери включают в себя все виды трудноучитываемых потерь, вызванных пульсацией магнитной индукции в зубцах и другими причинами. В соответствии с ГОСТом добавочные потери асинхронных двигателей принимают равными 0,5% от подводимой к двигателю мощности Р1.

Таким образом, часть подводимой к двигателю мощности затрачивается в статоре на магнитные РМ и электрические потери РЭ1. Оставшаяся электромагнитная мощность РЭМ передается на ротор, где расходуется на электрические потери РЭ2 и преобразуется в полную механическую мощность. Часть этой мощности идет на покрытие механических и добавочных потерь, а оставшаяся мощность Р2 – полезная мощность двигателя.

Электрические потери в обмотках являются переменными потерями, так как их величина зависит от нагрузки двигателя, то есть от значений токов в обмотках статора и ротора. Переменными являются и добавочные потери. Магнитные и механические потери практически не зависят от нагрузки.

Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя определяется

(7.7)

С изменениями нагрузки КПД меняет свою величину: в режиме холостого хода КПД равен нулю, а с ростом нагрузки КПД увеличивается, достигая максимума при нагрузке равной (0,7÷0,8)Рном.

КПД трехфазных асинхронных двигателей общего назначения при номинальной нагрузке составляет: для двигателей мощностью от 1 до 10 кВт η= 75÷88 %, а для двигателей мощностью более 10 кВт η = 90÷94 %.

Коэффициент полезного действия один из основных параметров асинхронного двигателя, который определяет его энергетические свойства — экономичность в процессе эксплуатации. Кроме того, КПД двигателя, а точнее величина потерь в нем, регламентирует температуру нагрева его основных частей и в первую очередь обмотки статора. По этой причине двигатели с низким КПД (при одинаковых условиях охлаждения) работают при более высокой температуре нагрева обмотки статора, что ведет к снижению их надежности и долговечности.

studfiles.net

§ 3. Потери в двигателях при переходных процессах

Пусковые токи двигателя значительно превышают номинальные, а поэтому и переменные потери в двигателе при пуске значительно возрастают. Так как время пуска и торможения, как правило, невелико, то определяют только переменные потери при пуске и торможении, а постоянными потерями пренебрегают. Согласно выражению (29) потери энергии на нагрев обмоток ротора за время пуска tП можно определить из уравнения

, (34)

где I2– ток ротора в А;

r2– сопротивление фазовой обмотки ротора в Ом;

т – число фаз.

С другой стороны, потери мощности на нагрев обмотки ротора составляют

. (35)

Решая совместно уравнения (17), (34) и (35) с учетом формулы (2) и допуская в целях упрощения, что МC = 0, а разгон происходит до скорости , получим

. (36)

Формула (36) показывает, что потери энергии в цепи ротора двигателя при пуске вхолостую равны кинетической энергии, сообщаемой движущимся массам машины, и не зависят ни от времени пуска, ни от наличия реостата в цепи ротора.

Потери энергии в обмотках статора можно определить, зная величину активных сопротивлений обмоток статора и ротора. Так как мощность, теряемая на активных сопротивлениях, пропорциональна этим сопротивлениям, то

, (37)

где ∆А1П – потери энергии на нагрев обмоток статора в Дж;

r1 – сопротивление фазовой обмотки статора в Ом;

r2 – сопротивление цепи фазовой обмотки ротора, приведенное к цепи статора, в Ом.

Общие потери энергии на нагрев обмоток двигателя при пуске вхолостую составляют

. (38)

В тех случаях, когда требуется уменьшить пусковые потери, применяют двигатели с повышенным скольжением, имеющие повышенное активное сопротивление обмоток ротора, или двигатели с фазовым ротором с пусковым реостатом. В обоих случаях согласно формуле (37) увеличение сопротивления цепи обмоток ротора приводит к уменьшению потерь в обмотках статора, вследствие чего допустимое число включений двигателя возрастает. Кроме того, при применении пускового реостата уменьшаются потери энергии на нагрев обмоток ротора, так как общие потери энергии в цепи ротора распределяются на обмотках ротора и пускового реостата пропорционально их активным сопротивлениям.

С учетом момента сопротивления (МС = const) формула для пусковых потерь на нагрев ротора асинхронного двигателя принимает вид

. (39)

Полные пусковые потери в асинхронном двигателе определяются выражением

. (40)

Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором приближенно можно считать r2 ≈ r1. Тогда выражение (40) примет вид

. (41)

Потери энергии на нагрев обмоток двигателя при торможении противовключением можно найти аналогичным образом, учитывая, что в этом случае

. (42)

Потери на нагрев цепей ротора при торможении противовключением составят

. (43)

Полные потери на нагрев обмоток асинхронного двигателя при торможении противовключением определятся формулой

. (44)

Из формул (41) и (44) следует, что при торможении противовключением и МС = 0 потери на нагрев обмоток двигателя в 3 раза превышают потери при холостом его пуске.

Потери на нагрев обмоток двигателя при динамическом торможении в общем случае можно найти из соотношения

. (45)

Исходное уравнение (35) справедливо как для асинхронных двигателей, так и для двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением. Поэтому при тех же предположениях потери в цепях якоря двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением можно определять по формулам (36), (39), (43), полученным для потерь в цепи ротора асинхронного двигателя. Потери в обмотке возбуждения двигателя входят в состав постоянных потерь.

studfiles.net

Механические потери в двигателе

Механические потери в двигателе

Механические (внутренние) потери состоят из потерь всех видов механического трения, потерь на привод вспомогательных механизмов (жидкостного, масляного, топливного насосов, вентилятора, генератора и др.), на осуществление газообмена, вентиляционных потерь, возникающих при движении подвижных деталей двигателя при больших скоростях в воздушно-масляной среде, а также на привод компрессора. Газодинамические потери на перетекание заряда между полостями разделенной камеры сгорания также относят к механическим потерям.

Потери на трение в общем объеме механических потерь достигают 80 %. Потери на трение между поршневой группой и цилиндром составляют 45...55 %, а в подшипниках — до 20% от всех

механических потерь.

Факторы, влияющие на уровень механических потерь: силы, нагружающие трущиеся подвижные сочленения двигателя; средние по времени значения сил инерции, действующих в подвижных сопряжениях, определяют потери на трение;

силы упругости поршневых колец не зависят от режима работы двигателя; они особенно велики при сгорании в области ВМТ, когда мала скорость движения кольца, что изменяет режим трения и вызывает повышенный износ верхней части гильзы;

тепловой режим двигателя влияет на вязкость смазочного масла и, следовательно, на характер трения;

частота вращения (при ее увеличении) вызывает рост сил инерции и относительных скоростей трущихся пар, повышает температуру и снижает вязкость масла, обусловливая увеличение потерь на трение;

нагрузка (при ее увеличении) приводит к росту газовых сил и повышению температуры двигателя, что вызывает снижение вязкости масла; однако потери на трение сравнительно мало зависят

от нагрузки;

эксплуатация двигателя — на начальной стадии жизненного цикла двигателя в процессе приработки деталей потери на трение постепенно снижаются, затем стабилизируются, а на завершающей стадии растут.

Потери на газообмен связаны с неодинаковыми величинами работ впуска и выпуска, сумма которых в основном отрицательна. Она может быть положительной при наддуве четырехтактного двигателя от компрессора, приводимого коленчатым валом, а также на отдельных режимах при газотурбинном наддуве. Потери на газообмен возрастают:

при увеличении сопротивления впускной и выпускной систем

и скорости движения газов; с ростом частоты вращения;

при уменьшении нагрузки в двигателе с искровым зажиганием из-за прикрытия дроссельной заслонки (растет сопротивление системы впуска и снижается положительная работа при впуске). В высокооборотных двигателях с газотурбинным наддувом потери на газообмен могут составлять более 25 % от механических потерь. Это обусловлено ростом работы выталкивания при установке на выпуске газовой турбины.

www.auctionservice.ru