Pierderile si randamentul masinilor electrice

Pierderile si randamentul masinilor electrice

Pierderile ce apar in functionarea unei masini electrice se impart in

pierderi mecanice si de ventilatie

pierderi in partile active ale masinii ( in fier si in infasurari )

Pierderile mecanice sunt determinate de frecarile partilor in rotatie (frecarile din lagare, frecarea periilor de colector precum si excentricitatile constructive sau determinate de uzura ) ; in categoria pierderilor de ventilatie intra puterea necesara antrenarii ventilatorului masinii. Pierderile mecanice sunt aproximativ proportionale cu turatia masinii ( n ), iar cele de ventilatie cu patratul turatiei masinii (n² ). Deoarece pierderile prin ventilatie sunt sensibil mai mari decat cele uzuale prin frecari, putem asuma ca pierderile mecanice p_m+v, sunt grosso modo proportionale cu patratul turatiei masinii ; la turatie constanta, aceste pierderi intervin printr-o valoare fixa, independenta de sarcina.

Pierderile in fier P_Fe sunt determinate de variatia campului magnetic in miezul feromagnetic al masinii. La o magnetizare variabila in timp, se dezvolta pierderi ca urmare a fenomenului de hiesterezis magnetic si a curentilor turbionari indusi. Dupa cum am mai mentionat, pentru marirea rezistentei electrice pe calea curentilor turbionari din miezul de otel, acesta se realizeaza din tole izolate, iar pentru reducerea pierderilor prin hiesterezis, tolele se executa din otel electrotehnic aliat cu siliciu.

Pierderile determinate de armonica fundamentala de spatiu a campului magnetic din intrefier, sunt pierderile principale in fier, pe cand cele introduse de armonicile superioare ( de amplitudini mult mai mici ) se globalizeaza in categoria pierderilor suplimentare in fier.

Atat pierderile prin hiesterezis cat si cele prin curenti turbionari, depind cu aproximatie de patratul inductiei magnetice ( B² ) ; dar cum tensiunea electromotoare indusa este proportionala cu inductia magnetica B, rezulta ca pierderile in fier depind aproximativ de patratul tensiunii.

Pierderile electrice se produc in infasurari si la contactul de trecere al curentului intre colector si perii.

Pierderile de trecere la perii determinate de curentul I, sunt date de relatia

P_t = ΔU I , unde ΔU = 0,2 1,2 V caderea de tensiune la perii, dependenta de materialul periilor, densitatea de curent in suprafata de trecere si de natura suprafetei de contact.

Pierderile in infasurarile strabatute de curenti variabile in timp, se impart in pierderi principale si suplimentare.

Pierderile principale se calculeaza ca si cum densitatea de curent ar fi uniforma pe sectiunea conductorului cu o relatie de formap_{inf pr} =R_cc I² unde R_cc este rezistenta in curent continuu a infasurarii strabatuta de curentul I.

Pierderile suplimentare sunt provocate de curentii turbionari ce se stabilesc prin conductoare. In laturile din crestaturi si in partile frontale, patrunderea campului electromagnetic este incompleta. Curentii turbionari indusi de campurile de dispersie determina o repartitie neuniforma a densitatii de curent, echivalenta cu o reducere a sectiunii conductorului si o marire a rezistentei electrice.

Pierderile totale in infasurari se calculeaza cu o relatie de forma p_inf =R_ca I² unde R_ca este rezistenta pe care o prezinta infasurarea in curent alternativ R_ca =K R_cc ( K_r >1, este factorul de marire a rezistentei in curent alternativ, dependent de legea de variatie in raport cu timpul a curentului infasurarii si configuratia crestaturilor si partilor frontale ).

Masura in care K_r ≠ 1 exprima ponderea pierderilor suplimentare in pierderile totale ale infasurarilor ; la infasurarile strabatute de curent continuu, se ia K_r =1.

Pierderile electrice sunt in principal determinate de pierderile prin infasurari si depind strans de sarcina, modificandu-se practic proportional cu patratul densitatii de curent.

De regula pierderile suplimentare in fier si infasurari sunt reduse si se inglobeaza printr-un anumit procent in pierderile principale ( uneori insa ele sunt importante si trebuie evaluate separat ).

Randamentul unei masini este determinat de raportul dintre puterea utila cedata mediului exterior P₂ si puterea absorbita P₁

P₂ P₂

η = = -----------( 1.13 )

P₁ P₂ + Σp

unde Σp = p_m+v + p_fe + p_inf