2015-07-14
756
Общие положения. Коэффициент полезного действия определяется как отношение полезной, или отдаваемой, мощности 
к потребляемой мощности 
:
(6.1)
или в процентах
. (6.2)
Современные электрические машины имеют высокий к.п.д. Так, у машин постоянного тока мощностью 10 кВт к.п.д. составляет
83-87%, мощностью 100 кВт – 88-93% и мощностью 1000 кВт –
92-96%. Лишь малые машины имеют относительно низкие к.п.д.
Рисунок 5. – Зависимость коэффициента
полезного действия электрической
машины от нагрузки.
Кривая к.п.д. электрической машины 
сначала быстро растет с увеличением нагрузки, затем к.п.д. достигает максимального значения (обычно при нагрузке, близкой к номинальной) и при больших нагрузках уменьшается (рис. 5). Последнее объясняется
тем, что отдельные виды потерь (электрические 
и добавочные) растут быстрее, чем полезная мощность.
Условия максимума к.п.д. Различные виды потерь различным образом зависят от нагрузки. Обычно можно считать, что одни виды потерь остаются постоянными при изменении нагрузки, а другие являются переменными. Например, если генератор постоянного тока работает с постоянной скоростью вращения и постоянным потоком возбуждения, то механические и магнитные потери являются также постоянными. Наоборот, электрические потери в обмотках якоря, добавочных полюсов и компенсационной изменяются пропорционально 
, а в щеточных контактах – пропорционально 
. Напряжение генератора при этом также приблизительно постоянно, и поэтому с определенной степенью точности 
.
Таким образом, в общем, несколько идеализированном, случае можно положить, что
(6.3)
или
,
где коэффициент нагрузки
(6.4)
определяет относительную величину нагрузки машины.
Суммарные потери также можно выразить через 
:
, (6.5)
где 
– постоянные потери, не зависящие от нагрузки; – значение потерь, зависящих от первой степени при номинальной нагрузке; – значение потерь, зависящих от квадрата , при номинальной нагрузке.
К.п.д. будет максимальным при такой нагрузке, при которой переменные потери 
зависящие от квадрата нагрузки, становятся равными постоянным потерям .
Значение коэффициента нагрузка при максимуме к.п.д.
. (6.6)
Если машина проектируется для заданного значения 
, то, поскольку потери 
обычно относительно малы, можно считать, что
.
Изменяя при этим соотношение потерь и , можно достичь максимального значения к.п.д. при различных величинах нагрузки. Если машина работает при нагрузках, близких к номинальной, то выгодно, чтобы значение было близко к единице. Если машина работает в основном при малых нагрузках, то выгодно, чтобы значение было соответственно меньше.
