424 (9)

424 11. Straty mocy i sprawność maszyn prądu przemiennego

Wystarczającą dokładność, potrzebną do obliczenia sprawności maszyny, otrzymuje się wyznaczając straty mocy w jarzmie ze wzoru

B^mykgj

w którym:    — współczynnik wzrostu strat mocy w jarzmie na skutek

procesów technologicznych zawierający się w przedziale od 1,3 do 1,8; B_n — indukcja maksymalna w jarzmie; m, — masa jarzma; kg, — współczynnik uwzględniający nierównomierny rozkład oraz eliptyczny przebieg pola — rys. 11.1.

Rys 11.1. Współaynmk do obliczania strat mocy w jarzmie. Oznaczenia na osi odciętych, jak na tys. 7.15

11.3.2. Dodatkowe straty mocy w rdzeniu

11.12.1. Uwagi ogólne. Wyższe harmoniczne przestrzennego rozkładu indukcji w szczelinie, spowodowane rozwarciami żłobkowymi, jak również dyskretnym rozmieszczeniem cewek wytwarzających przepływ wywołują w poruszających się względem pola magnetycznego elementach rdzenia zmienne strumienie magnetyczne o dużych częstotliwościach. Pod ich wpływem powstają w rdzeniu dodatkowe straty mocy wskutek prądów wirowych oraz histerezy. Ze względu na dużą częstotliwość przemagnesowywania dodatkowe straty wskutek prądów wirowych są znacznie większe niż wskutek histerezy.

Biorąc pod uwagę przyczyny występowania wyższych harmonicznych w rozkładzie pola magnetycznego, rozróżnia się straty dodatkowe:

—    reluktancyjne, związane ze zmianami przewodności magnetycznej, wywołane przede wszystkim rozwarciami żłobków,

—    schodkowe (obciążeniowe), związane ze schodkowym, a ściślej z trapezowym, rozkładem przepływu uzwojenia o cewkach rozmieszczonych w żłobkach.

Choć nie jest to w pełni słuszne, utożsamia się straty reluktancyjne ze stratami dodatkowymi w rdzeniu maszyny podczas biegu jałowego, straty schodkowe zaś ze stratami dodatkowymi w rdzeniu maszyny w stanie zwarcia. W maszynie indukcyjnej o dużym prądzie magnesującym występują bowiem przy biegu jałowym zarówno straty reluktancyjne, jak i schodkowe. W stanie zwarcia natomiast — oprócz strat schodkowych, wywołanych strumieniami dużej częstotliwości — występują również straty spowodowane rozproszonym strumieniem magnetycznym o częstotliwości podstawowej.

Podział strat mocy na reluktancyjne oraz schodkowe jest dogodny ze względów obliczeniowych. W rzeczywistości występuje w maszynie jedno pole magnetyczne, którego rozkład przestrzenny wynika z jednoczesnego wpływu reluktancji żłobkowych oraz w wyższych harmonicznych przestrzennych rozkładu przepływu. Straty dodatkowe należałoby więc obliczać posługując się harmonicznymi indukcji pola wypadkowego. W maszynach, w których współczynnik mocy jest bliski jedności, kąt przesunięcia fazowego między napięciem a prądem jest Miski zeru, kąt zaś przesunięcia (azowego między strumieniem głównym a prądem jest bliski 90°. Amplitudy B„ indukcji wyższych harmonicznych wywołanych reluktancją są w fazie ze strumieniem głównym, amplitudy natomiast B„ wyższych harmonicznych indukcji wywołanych schodkowym rozkładem przepływu są w fazie z prądem. Kąt przesunięeia fazowego między harmonicznymi B_w oraz B„ tego samego rzędu v, wywołanymi różnymi przyczynami, jest więc w tym przypadku Miski 90°. Straty mocy w rdzeniu są proporcjonalne do kwadratu indukcji; jeśli więc posłużyć się indukcją wypadkową B, = s/Bi+Bi,, to otrzymuje się taki sam wynik, jak przy oddzielnym obliczaniu strat reluktancyjnych oraz schodkowych.

Ze względu na miejsce występowania rozróżnia się dodatkowe straty mocy:

—    powierzchniowe, wywiązujące sę w przyszczelinowych warstwach rdzeni stojana oraz wirnika;

—    pulsacyjne, wywiązujące się w całej objętości zębów oraz jarzm.

Całkowite straty dodatkowe w rdzeniu są zatem sumą wieiu składników,

przy czym niektóre z nich, jak npj histerezowe we wszystkich elementach oraz pulsacyjne w jarzmach, są na tyle małe, że można je w obliczeniach pominąć.

Jednym z trudniejszych zagadnień, jakie napotyka się w analizie strat dodatkowych, jest określenie przenikalności magnetycznej rdzenia dla wyższych harmonicznych przy jednoczesnym występowaniu w nim pola magnetycznego o częstotliwości małej. Frzenikalność ta jest potrzebna do obliczania rozkładu gęstości prądu w rdzenia Wyższe częstotliwości żłobkowe są kilkanaście do kilkadziesiąt razy większe niż częstotliwość podstawowa. Na dynami-