Ответы на экзаменационные вопросы № 1-57 по дисциплине "Электропривод" (Электропривод, структурная схема, составные части. Расчет мощности и выбор типа двигателя), страница 27

При работе двигателя в установившемся режиме формула (1) упрощается
                                                 .         

51. Вопрос      

Потери в двигателях делят на постоянные и переменные
                                                       ,
где
         K – потери в стали магнитопровода, механические потери от трения в подшипниках и вентиляционные. Поскольку они практически не зависят от нагрузки, то их считают постоянными. Обычно это потери холостого хода. Для ДПТ НВ, а также СД к постоянным потерям можно также отнести потери в обмотках возбуждения;
         V – переменные потери (потери в меди), зависящие от квадрата действующего значения тока в обмотках машины. Величина тока, в свою очередь, определяется моментом сопротивления на валу двигателя.

Для машин постоянного тока
                                                  .

Для асинхронных двигателей
                                         ,
т.е. сумма потерь в обмотках статора и ротора.

Для синхронных двигателей
                                                .

С учетом выражения потерь (3) выражение для кпд (2) принимает вид
                                       .     

Поскольку входящие в (3) переменные потери V зависят от нагрузки, то и

кпд двигателя определяется величиной момента сопротивления на его валу. Типичная кривая  приведена на рис. 2.

Рис. 2

Максимальный кпд имеет место, когда переменные потери равны постоянным
                                                       ,
т.е. когда электрические потери в обмотках равны сумме магнитных, механических и вентиляционных потерь.

Электрические машины проектируют так, что кпд достигает наибольшего значения при
                                    .

Это оправдано тем, что в большинстве случаев двигатели работают с нагрузкой, несколько меньшей номинальной.

Если средняя нагрузка двигателя составляет менее 45% от номинальной, то целесообразно его замена на двигатель меньшей мощности.

Если двигатель загружен на (45-70)%, то целесообразность замены на менее мощный должна быть определена дополнительными расчетами.

Если нагрузка более 70% от номинальной, то замена двигателя нецелесообразна.

В сети переменного тока, питающей электропривод, циркулирует реактивная мощность, значение которой оценивается величиной . У асинхронных короткозамкнутых двигателей номинальный  составляет примерно 0,7-0,9. Недогрузка АД ведет к дальнейшему снижению  -рис. 3.

                                                        Рис. 3

Для увеличения коэффициента мощности целесообразно:
          а) замена малозагруженных АД двигателями меньшей мощности;
          б) ограничение холостого хода АД;
          в) применение СД вместо АД, если это возможно по условиям технологического процесса;
          г) применение устройств компенсации реактивной мощности – батарей статических конденсаторов, синхронных компенсаторов.

52. Вопрос

Нагрев и охлаждение двигателей

В процессе преобразования электрической энергии в механическую происходит нагрев двигателя вследствие выделения потерь в меди, стали и на трение. Необходимость анализа теплового состояния двигателя определяется следующими причинами:
          1) Недопустимостью перегрева отдельных элементов двигателя (обмотки, сердечников, коллекторов, контактных колец) выше установленных температур. Допустимый нагрев зависит от класса изоляции обмоток и температуры окружающей среды (для последней принимается +40  ^ОС в номинальном режиме).                          Таблица 1

Превышение допустимых температур ведет к разрушению изоляции обмоток и сокращению срока службы машины. Так, превышение допустимой температуры изоляции на 10 ^ОС сокращает срок службы в два раза.