МЕТОДЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ И КПД

Для непосредственного определения потерь и КПД используют сле­дующие методы.

Метод измерения механической мощности

Механическая мощность на валу машины определяется как произве­дение измеренного вращающего момента на угловую частоту вращения. Эта мощность в случае двигателя является отдаваемой, а в случае ге­нератора - подводимой. Вращающий момент находят с помощью динамо­метра, а при испытании двигателя также с помощью электромагнитного, механического или гидравлического тормоза.

Метод измерения электрической мощности

Он применяется при необходимости определить потери и КПД агре­гата, состоящего, как минимум, из двух механически соединенных ма­шин (двигатель-генератор). С помощью электроизмерительных приборов находят подводимую и отдаваемую мощность агрегата; разность их оп­ределяет полные потери в машинах, составляющих агрегат.

Метод тарированной вспомогательной машины

Испытуемая машина соединяется с тарированной; в зависимости от того, двигателем или генератором является испытуемая машина, тари­рованная машина должна быть соответственно генератором или двигате­лем. Тарирование вспомогательной машины, т.е. определение ее подво­димой и отдаваемой мощности, производится (для повышения точности) методом отдельных потерь.

При испытании двигателя КПД находит как отношение суммы мощнос­ти, отдаваемой тарированной машиной, и потерь в ней к мощности, под­водимой к испытуемой машине. При испытании генератора КПД опреде­ляется как отношение мощности, отдаваемой испытуемой машиной, к раз­ности между мощностью, подводимой к тарированной машине и потерями в ней. При всех перечисленных методах непосредственного определения КПД его находят по формуле

где Р₁ и Р₂ - соответственно подводимая, и отдаваемая мощности.

Методы косвенного определения потерь и КПД

Косвенный метод определения потерь и КПД, называемый также методом отдельных потерь, основан на том, что опытным или расчетным путем находят отдельно каждый вид потерь, суммируют их, а КПД рассчитывают по формуле

где Р_Σ – сумма потерь.

Известны следующие методы косвенного определения потерь и КПД.

Метод взаимной нагрузки

Две одинаковые машины определяются механически и электрически таким образом, что одна из них работает в режиме двигателя и передает всю развиваемую ею механическую мощность второй машине, работающей в режиме генератора и возвращающей всю генерируемую ею электрическую мощность первой машине. Тогда сумма потерь в одной машине может быть определена по формуле

Метод ненагруженного двигателя

Этим способом можно определить потери в стали и механические в машинах всех видов, допускающих вращение в режиме ненагруженного двигателя. Испытуемую машину вращают вхолостую с номинальной час­тотой при изменяемом напряжении от значения, при котором обычно снимается характеристика холостого хода, но не менее 110% номи­нального напряжения, и до наименьшего напряжения, обеспечивающего вращение с этой частотой.

В асинхронных машинах, работающих в режиме ХХ, коэффициент мощности имеет малые значения. Поэтому для повышения точности измерений потребляемой мощности рекомендуется применять специальные ваттметры, которые предназначены для измерения коэффициента мощности при низких значениях.

Для определения искомой суммы потерь в стали и механических следует вычесть из измеренной подводимой мощности основные электрические потери, создаваемые в обмотках рабочей цепи машины потребляемым при опыте током, и потери в переходных контактах щеток. При расчете основных электрических потерь, равных произведению квадрата тока в рабочей цепи на ее сопротивление, последнее должно быть измерено немедленно по окончании опыта.

Разделение суммы потерь в стали и механических на составляющие производят, строя зависимость суммы потерь в стали и механических (Р_с + Р_мех) от квадрата приложенного напряжения. Нижняя прямолинейная часть построенной зависимости, экстраполированная на нулевое значение приложенного напряжения, на оси ординат механические потери, т.к. при напряжении равном нулю, потери в стали также равны нулю.

В машинах постоянного тока с номинальным напряжением 100В сумму потерь в стали и механических строят от квадрата ЭДС в якоре.

Метод самоторможения и калориметрический

Эти методы достаточно сложны и имеют ограниченную область применения – лишь для гидрогенераторов с вертикальным валом.

При использовании метода самоторможения испытуемая машина подвергается свободному выбегу и затормаживается потерями в ней или какой-либо нагрузкой, поддающейся достаточно точному измерению. Потери определяются отрицательным ускорением самоторможения в момент прохождения частоты вращения через номинальное значение

где Р – потери, Вт; n_н – номинальная частота вращения, об/мин; С= – постоянная торможения, Дж.

При использовании калориметрического метода потери в испытуемой машине определяются по количеству теплоты, создаваемой потерями в машине. Потери вычисляются как произведение расхода охлаждающей среды на превышение ее температуры с учетом теплоты, рассеиваемой в окружающую среду. Потери могут быть также найдены путем определения тарировочной характеристики, представляющей зависимость превышения температуры охлаждающей среды от потерь, выделяемых в машине, при условии, что потери могут быть измерены непосредственно электрическими методами. Потери выносимые из машины охлаждающей средой, равны

где Q – измеренный расход этой среды; с – ее теплоемкость; γ – плотность и Δv = v₂ - v₁ – превышение ее температуры на выходе v₂ над температурой на входе v₁.