440 (10)

440 11. Straty mocy i sprawność maszyn prądu przemiennego

W maszynach indukcyjnych o użłobkowanej powierzchni, zarówno rdzenia stojana, jak i wirnika, cały strumień wirującego pola magnetycznego w szczelinie pozostaje wprawdzie praktycznie stały, ale w poszczególnych zębach mogą występować duże lokalne pulsacje strumienia. Częstotliwość / tych pulsacji wyznacza się ze wzoru

(11.48)

przy czym n — prędkość obrotowa rdzeni względem siebie w obr/min.

Największy strumień magnetyczny w zębach stojana i wirnika występuje w chwili ustawienia ich naprzeciw siebie — rys. 11.8a. Najmniejszy strumień w zębie stojana pojawia się w momencie pokrycia się jego osi z osią żłobka wirnika — rys. 11.8b; w analogicznej sytuacji występuje minimalny strumień w zębie wirnika — rys. 11.8c

w zębach, b) najmnigpg indukcji w zębach stojana, c) najmniejszej indukcji w zębach wirnika

Ry*. 11.8. Wzajemne położenie żłobków stojana i oraz wirnika 2 przy: a) największej indukcji

W obliczeniach pulsacyjnych strat mocy podstawowe znaczenie ma wyznaczenie amplitudy pulsacji indukcji w zębach. Występuje wprawdzie również pulsacja strumienia w jarzmowych odcinkach rdzenia; jej amplituda jest jednak tak mała, że straty mocy w jarzmach zwykle się pomija. Amplitudę pulsacji indukcji w zębie oblicza się ze wzoru

(11.49)

w którym: fc* — współczynnik pulsacji; B_d — indukcja w zębie obliczona wg zależności (9.41).

Metody obliczania współczynnika pulsacji przedstawiono m.in. w pracach [11.4; 11-53- W obliczeniach projektowych można posługiwać się zależnością przybliżoną

Pfe t_tW(10ó + 2ł>ir((i)

(11.50)

przy czym: b_t — szerokość rozwarcia żłobka; t — podziałka żłobkowa; S — «7r7fJina robocza.

Pulsacyjne straty mocy oblicza się ze wzoru

Ppull(r) =    (k«»(r)BiiCrł) ^m*lin ~

= (Api/sojn(k®*w®<*w)² w*m

w którym: (Ap_ł/S0)_Pl — część stratnośd Wachy magnetycznej wywołana prądami wirowymi, w W/kg; Q — liczba żłobków, k₉ — współczynnik pulsacji wg zależności (11.50); B_d — indukcja w zębie, w T; m_d masa zębów, w kg; n — prędkość obrotowa, w obr/min.

11.4. Straty mocy w zestyku ślizgowym

Straty mocy w zestyku ślizgowym występują na skutek tarcia oraz na skutek spadku napięcia między stykiem nieruchomym — tj. szczotką a stykiem wirującym — tj. pierścieniem ślizgowym podczas przewodzenia prądu.

Straty tarcia w zestyku oblicza się ze wzoru

P«* = a,o,F/    (H-52)

w którym: a_r — liczba pierścieni ślizgowych w maszynie; v_f — prędkość obwodowa na powierzchni pierścienia, w m/s; F_f — całkowita siła tarcia, w N przy czym

v, = nd,£    Ul-53a>

oraz

Ff = M/Pk^Ss    (H-53b)

gdzie: d_p — średnica powierzchni ślizgowej pierścienia, w m; n — prędkość obrotowa, w obr/min; n_f — współczynnik tarcia między szczotką a pierścieniem; p* — ciśnienie średnie na powierzchni ślizgowej szczotki, w Pa; S_h — pole powierzchni ślizgowej wszystkich szczotek na pierścieniu, w m².

Straty mocy wywołane spadkiem napięcia w zestyku pod wpływem prądu oblicza się ze wzoru

P,*=.a,Aiy    (11.54)

w którym: a_r — liczba pierścieni ślizgowych; AU* — spadek napięcia w jednym zestyku; / — prąd doprowadzony do pierścienia ślizgowego.

Pole powierzchni S* szczotek dobiera się na podstawie dopuszczalnej gęstości prądu w zestyku. Gęstość prądu, współczynnik tarcia, dopuszczalna prędkość obwodowa na powierzchni ślizgowej oraz spadek napięcia przede wszystkim od gatunku szczotek i są podawane w katalogach tych wyrobów.