442 (11)

442 11 Straty mocy i sprawność maszyn prądu przemiennear,

11.5. Straty mocy w układzie wentylacyjnym oraz w łożyskach

Moc potrzebna na wprowadzenie w ruch czynnika chłodzącego oraz straty mocy wywołane tarciem wirnika o chłodziwo oraz tarciem w łożyskach mogą być obliczone tylko w sposób przybliżony — głównie na podstawie wzorów empirycznych.

W maszynach elektrycznych z łożyskami tocznymi straty mocy w łożyskach są bardzo małe w porównaniu z pozostałymi stratami tarcia. Przybliżoną ich wartość, w W, w jednym łożysku otrzymuje się ze wzoru

(11.55)

P_mb, = USF^- 10-*

dhe

w którym: F — siła promieniowa działająca na łożysko, w N; u — prędkość obwodowa na powierzchni bieżni łożyska, w m/s; d_bc — średnia średnica rozmieszczenia elementów tocznych łożyska, w m.

Straty mocy, w W, w łożysku ślizgowym promieniowym oblicza się ze wzoru

(11.56)

Fm be = FfVF

w którym:

— współczynnik tarcia

(11.57a)

— ciśnienie średnie na czop łożyska, w Pa

F

(11.57b)

gdzie: v — prędkość obwodowa na powierzchni czopa łożyska, w m/s; F — siła działająca na czop, w N; /,*, d_bc — długość oraz średnica czopa łożyskowego, w m; n — prędkość obrotowa, w obr/min.

Straty mocy w obu łożyskach turbogeneratora, w kW, oblicza się z zależności

(11.58)

w której: G, — ciężar wirnika, w t; p — liczba par biegunów; / — częstotliwość; pozostałe oznaczenia —jak w zależności (1 ł.57b).

Straty tarcia wirnika o powietrze, w kW, można oszacować ze

443

p^6of<0    Big

w którym: d„ l, — średnicą oraz długość rdzenia wirnika, w m; p — liczba par biegunów; / — częstotliwość.

Jeżeli wnętrze maszyny jest napełnione wodorem, to straty mocy obliczone ze wzoru (11.59) należy pomnożyć przez współczynnik

^{kH = PH}(l^5^+1_W)    ⁰¹⁶⁰¹

w którym: p_H — względne ciśnienie wodoru w stosunku do ciśnienia powietrza w otoczeniu maszyny; w — względna zawartość wodoru w czynniku chłodzącym, zwykle w = 0,97.

Istnieje bardzo dużo wzorów empirycznych do obliczania łącznych strat tarcia, tj. wentylacyjnych i w łożyskach. Na przykład w Zakładach Brown--Boveri w Szwajcarii straty mocy wskutek tarcia w maszynach o stopniu ochrony IP 23 lub w maszynach otwartych oblicza się ze wzoru, w kW

p..I(i.₊o.i5rvę(-_i5H    o

w którym: d_s, l, — średnica oraz długość rdzenia stojana, w m; n — prędkość obrotowa wirnika, w obr/min.

Współczynnik k = 30 w przypadku maszyn synchronicznych o biegunach jałowych; w przypadku maszyn indukcyjnych natomiast k = 25.

Inne zależności są podane nun. w pracach [4; 10; 113-

11.6. Sprawność maszyny

W projektowaniu maszyn ich sprawność wyraża się za pomocą stosunku mocy

U =

P_to

Po..

Po«+P,

(11.62)

przy czym: P_M — moc wyjściowa (elektryczna w prądnicy, mechaniczna w silniku); P,„ — moc wejściowa (mechaniczna w prądnicy, elektryczna w silniku); P_t — całkowite straty mocy. Ponieważ moc znamionowa P_N maszyny dotyczy mocy wydawanej na wyjściu, to sprawność przy obciążeniu znamionowym oblicza się z zależności

= i-

P,

P_N+P.

(11.63)

W