Коэффициент полезного действия

Зная потери в машине, можно определить коэффициент полезного действия (к. п. д.) машины. Как известно, для генераторов к. п. д. представляет собой отношение электрической полезной мощности к механической мощности на валу: . Здесь , где — сумма всех потерь в машине; P₂=UI для генератора; U — напряжение на зажимах генератора; I — ток, отдаваемый им в сеть. Тогда для генератора

. (7.4)

В двигателях подводимая мощность P₁ = UI, где U — напряжение на зажимах двигателя, I — потребляемый двигателем ток. Тогда для двигателя

. (7.5)

Так как к. п. д. машины зависит от суммы потерь, то он — величина непостоянная, т. е. зависит от нагрузки. При х. х.машин, когда полезная мощность равна нулю, к. п. д. = 0. По мере увеличения нагрузки к. п. д. машины быстро увеличивается. Наибольшее значение он имеет при нагрузке, равной (0,8 — 1) Р_ном, когда постоянные потери равны переменным. При значительных перегрузках вследствие увеличения потерь в сопротивлениях цепи якоря к. п. д. снова снижается. На рис. 7.1 представлена зависимость к. п. д. машины η = f(I) при U= U_ном = const и n = n_ном = const.

Рис. 7.1. Зависимость к. п. д. от нагрузки

Современные электрические машины имеют высокий к. п. д. Так, для машин постоянного тока мощностью 10 кВт к. п. д. η = 0,83 0,87; мощностью 100 кВт; η = 0,88 0,93; мощностью 1000 кВт η = 0,92 0,96. Машины малой мощности имеют меньшее значение к. п. д., например для двигателя мощностью 10 Вт η = 0,3 0,4. Применяемые методы опытного определения к. п. д. разделяют на прямой и косвенный. Существует ряд способов прямого определения к. п. д. по экспериментальным значениям P₁ и Р₂:

а) способ двигателя-генератора, при котором две одинаковые машины соединяются на одном валу, причем одна из них работает двигателем, а другая — генератором;

б) способ тарированной машины, при котором испытуемая машина служит двигателем и приводит во вращение тарированную электромашину;

в) способ двигателя, при котором испытуемая машина работает в режиме двигателя. Прямой метод определения к. п. д. может дать существенную неточность, поскольку, во-первых, P₁ и Р₂ являются близкими величинами, и во-вторых, их экспериментальное определение связано с погрешностями. Поэтому ГОСТ 11828—72 предписывает для машины с η >70% косвенный способ определения к. п. д., при котором по экспериментальным данным определяют сумму потерь .