2tom169

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 340

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 340

Charakterystykę tę można wyrazić analitycznie za pomocą funkcji

£ ^P“ //„+*.<!-// pu)	(5.101 a)
w której
E
^£pu~uH	(5.101 b)
j ^1 f pu r ^lfo	(5.101c)

Współczynnik nasycenia maszyn bez uzwojenia kompensacyjnego zawiera się w przedziale 1,35    1,6, a maszyn z uzwojeniem kompensacyjnym — w przedziale 1,6-t-1,8.

Wzbudnice maszyn synchronicznych charakteryzują się natomiast jeszcze większym współczynnikiem k_n — równym nawet 3,2.

Częstotliwość podstawowa wielkości okresowo zmiennych w twomiku — prądu w cewce, strumienia magnetycznego i indukcji w rdzeniu twornika — jest wprost proporcjonalna do prędkości obrotowej

(5.102)

W maszynach o dużym zakresie regulacji prędkości obrotowej częstotliwość f_a dochodzi nawet do kilkuset herców. Przy znamionowej prędkości obrotowej zwykle jednak nie przekracza ona 75 Hz.

— silnika
p mcc	UI-P,
tfs p ^rcl	Ul
— prądnicy
Pd	Ul
p ^r mec	UI+P,

= i--

Sprawność maszyny prądu stałego wyraża się następującymi zależnościami:

A

VI

(5.103a)

(5.103b)

(5.104)

UI+P,

Całkowite straty mocy są sumą następujących składników:

P, = P o + P/ś-Py_c + P_c + P_c,+P_b + P_ad

Straty mocy w obwodzie twornika wyraża się wzorem

*. = (*-*.+**+*»+*/.)£    (5-105)

przy czym:    — współczynnik strat dodatkowych w uzwojeniu twornika zależny ra.in. od

wymiarów przewodów, ich rozmieszczenia, składu harmonicznych prądu w cewce uzwojenia twornika (dla uzwojenia wykonanego z drutu o przekroju kołowym k_M, = 1 -r 1,05, zaś z drutu o przekroju prostokątnym k._di = 1,1 -s-1,7); R_a, R_pk, R_k, R_js — rezystancja przy prądzie stałym uzwojenia odpowiednio: twornika, biegunów komutacyjnych, kompensacyjnego, wzbudzającego szeregowego.

Straty mocy w obwodzie wzbudzenia bocznikowym lub oddzielnie zasilanym (np. w maszynie obcowzbudnej) określa zależność

P_f = U j-I _f    (5.106)

Straty mocy w rdzeniu twornika P_Fc wyznacza się zwykle doświadczalnie w stanie jałowym przy zadanej prędkości obrotowej n i przy zadanym prądzie wzbudzenia l_f, a więc przy zadanym strumieniu magnetycznym głównym 0. Obliczenie tych strat —poza fabryką, w której maszyna została wykonana — jest bowiem mało dokładne.

Straty mocy P_Fe, występujące przy prędkości obrotowej ri # n oraz przy strumieniu <P'    <t> można obliczyć na podstawie pomierzonych strat P_Fc. Wyznacza się je w na

stępujących przypadkach w przybliżeniu ze wzorów:

— jeżeli rdzeń twornika jest wykonany z blachy walcowanej na gorąco, to

(5.107a)

115 + n' ri (V V 115 + n

— jeżeli rdzeń twornika jest wykonany z blachy walcowanej na zimno, to

P_Fca P_Fe

22+ri ri 22+n n

(5.107b)

Straty mocy w zestyku ślizgowym są sumą dwóch składników

Pc = P<„ + P"    (5.108a)

przy czym:

—    straty mocy tarcia

P_eft — 2v_pp_Bp_B S_B    (5.108b)

—    straty mocy wywołane przez prąd twornika

P_ci = 2 U_eJ_a    (5.108c)

w których: v_p — prędkość obwodowa na powierzchni komutatora, m/s; p_B — współczynnik tarcia szczotki względem komutatora; p_B — ciśnienie między szczotką a komutatorem, Pa; S_B — całkowite pole powierzchni styczności szczotek jednej biegunowości, m²; 2 U_c

—    suma spadków napięcia w zestyku ślizgowym, V; I_a — prąd twornika, A.

Straty mocy wentylacyjne P_c oraz straty mocy w łożyskach P_b można wyznaczyć razem ze stratami tarcia w zestyku ślizgowym P_cp na podstawie wyników próby biegu jałowego jako tzw. mechaniczne straty mocy.

Dodatkowe straty mocy można oszacować wg następujących wzorów:

—    w maszynie bez uzwojenia kompensacyjnego

(5.109a)

P_ad = 0,01P,

— w maszynie z uzwojeniem kompensacyjnym

P_ad = 0,005 P„    (5.109b)

Dodatkowe straty mocy zależą od bardzo wielu czynników konstrukcyjnych i technologicznych orazmogą znacznie różnić się od strat obliczonych wg zależności (5.109) [5.13].

5.53.2. Stany nieustalone

Stan nieustalony może być spowodowany np. nagłą zmianą napięcia zasilania, prądu wzbudzenia, prądu obciążenia, rezystancji w jednym z obwodów, momentu obrotowego na wale, prędkości obrotowej. Ze względu na różnorodność układów połączeń uzwojeń, duże zmiany stopnia nasycenia obwodu magnetycznego oraz oddziaływanie prądów wirowych w masywnych elementach maszyny prądu stałego — analiza ich stanów nieustalonych jest rozległa, a jej dokładne ilościowe ujęcie — bardzo złożone. Niektóre zagadnienia można rozwiązać w sposób przybliżony przy założeniu np. stałej prędkości