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Pérdida del motor de CC, etapa de potencia y eficiencia
Pérdida del motor de CC
Es una verdad universal que la salida de cualquier máquina de CC (motor de CC o generador de CC) siempre es menor que su entrada. Esto se debe a que las máquinas de CC tienen pérdidas debido a varios factores. Las pérdidas del motor de CC son las mismas que las del generador de CC, excepto por el flujo de potencia.
La misma máquina de CC se puede utilizar para diferentes propósitos, por ejemplo, un motor de CC convierte la energía eléctrica en energía mecánica y un generador de CC convierte la energía mecánica en energía eléctrica.
Es cierto que la potencia de entrada a la entrada del motor en VI – Watts no se traduce perfectamente en BHP x 746 – Watts de potencia mecánica. Esto se debe a que se producen algunas pérdidas durante la conversión de energía (pérdidas debidas al cobre, hierro, rotación o fricción). Estas pérdidas se conocen como pérdidas del motor disipadas en forma de calor.
La eficiencia del motor disminuye a medida que aumentan las pérdidas del motor. Más pérdidas pueden conducir al desgaste del motor. Un buen motor de CC es uno con bajas pérdidas y buena eficiencia.
Hay varias pérdidas que ocurren en los motores de CC durante la conversión de energía y se pueden clasificar de la siguiente manera:
- pérdida eléctrica = pérdida de cobre
- Pérdida Magnética o Pérdida Mecánica = Pérdida en el Núcleo
- pérdidas mecánicas = fricción y viento o pérdidas rotacionales
Permítanme explicar brevemente cada uno de los siguientes.
Pérdida eléctrica (pérdida de cobre)
Cuando una corriente fluye a través de un conductor, yo2La pérdida R es causada por la resistencia del conductor conocida como pérdida de cobre. Estas pérdidas se pueden clasificar además como:
Pérdida de cobre del inducido
Cuando la corriente fluye a través de los devanados del inducido (conductores), se producen pérdidas debido a la resistencia de los conductores del devanado del inducido. Estas pérdidas son el 30-40% de las pérdidas a plena carga y se pueden calcular como:
Ia2ra … vatios
dónde
- Ia = corriente de armadura
- ra = resistencia de armadura
pérdida de cobre de campo
Cuando la corriente fluye a través de los campos en derivación y en serie (para motores y generadores en serie con la derivación, respectivamente), la resistencia de estos devanados de campo provoca algunas pérdidas.
Además, la resistencia del devanado provoca pérdidas cuando la corriente que fluye a través del conductor del devanado entre polos se conoce como pérdida del devanado entre polos.
Estas pérdidas son el 20-30% de las pérdidas a plena carga y se pueden calcular como:
Pérdida de campo de derivación = Imuerte2rmuerte … vatios
Pérdida de campo en serie = Ialtura2raltura … vatios
Pérdida de devanado entre polos = Ia2r2 … vatios
dónde
- ImuerteIaltura & Ia = corrientes en el campo de derivación, el campo en serie y el devanado del inducido, respectivamente.
- rmuerteRaltura &R2 = resistencia del campo en derivación, campo en serie y devanado del inducido, respectivamente.
Pérdida de resistencia de contacto del cepillo
Como sugiere el nombre, estas pérdidas son causadas por la resistencia de las escobillas durante la operación de los mecanismos de la superficie de la escobilla y del conmutador. Generalmente, estas pérdidas se clasifican como pérdidas de armadura.
PAG.polaco =Vbase de datos I a
donde: p.polaco V es la pérdida de potencia en el cepillobase de datos caída de voltaje a través del cepillo.
Entonces, la pérdida total de cobre para un motor de CC es:
cobre total.pérdida = yoa2ra + yomuerte2rmuerte + yoaltura2raltura
Artículo relacionado:
Pérdida magnética (pérdida del núcleo de hierro)
Las pérdidas magnéticas se conocen como pérdidas en el núcleo (30-40 % de las pérdidas a plena carga) y son de tipos adicionales:
pérdida de histéresis
Las pérdidas debidas a la inversión magnética en el núcleo del inducido se conocen como pérdidas por histéresis. Cada sección del núcleo giratorio pasa por debajo de los polos ‘S’ y ‘N’ muchas veces, cambiando la polaridad de los polos ‘S’ y ‘N’ respectivamente. Estos cambios de polaridad crean pérdidas por histéresis que dependen del flujo y la velocidad del motor.
Estas pérdidas se pueden determinar utilizando la fórmula:
Pérdida por histéresis = Wacero de alta velocidad ∝Bmáx.1.6 pedoⅤ
dónde:
- wacero de alta velocidad = pérdida por histéresis
- B.máx. = máxima densidad de flujo magnético
- f = frecuencia
- V = volumen del núcleo
Pérdida por corrientes de Foucault
Cuando el núcleo del inducido gira en un campo magnético, induce EMF de acuerdo con las leyes de la inducción electromagnética. Dado que la resistencia del núcleo es muy baja (si el área del núcleo es significativamente grande), fluirá una gran cantidad de corriente a través del núcleo, lo que provocará más pérdidas. La pérdida de potencia debido a las corrientes de Foucault se conoce como pérdida de corriente de Foucault.
Para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault (esta pérdida de potencia se manifiesta en forma de calor), se utilizan núcleos laminados (laminados de cada núcleo apilados uno encima del otro) en lugar de núcleos sólidos. Las pérdidas por corrientes de Foucault no se pueden eliminar por completo, pero se pueden minimizar mediante el uso de núcleos laminados. Estas pérdidas se pueden calcular utilizando las siguientes fórmulas:
Pérdida de corrientes de Foucault = Weddie ∝Bmáx.2pedo2t2Ⅴ
dónde:
- weddie = pérdida por corrientes de Foucault
- B.máx. = máxima densidad de flujo magnético
- f = frecuencia
- t = ancho límite
- V = volumen del núcleo
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pérdida mecánica (fricción y viento o pérdida de rotación)
Las pérdidas mecánicas también se conocen como pérdidas por fricción o por rodadura. Estas pérdidas se pueden clasificar de la siguiente manera:
Pérdida de fricción
Estas pérdidas son causadas por la fricción entre las superficies de las escobillas en el conmutador y los cojinetes en el eje conectado a la armadura (eje).
viento
El viento ocurre cuando el aire se opone a la rotación de la armadura. Esto se debe a que la armadura giratoria debe empujarse contra el viento para girar en una dirección definida.
Pérdida perdida:
Las pérdidas por fricción (pérdidas mecánicas) y las pérdidas por hierro (pérdidas magnéticas) se conocen como pérdidas por dispersión.
Pérdida constante:
Las pérdidas de hierro y fricción y las pérdidas de campo de derivación son constantes para las máquinas de CC compuestas y de derivación.
Pérdida variable:
Estas pérdidas cambian con el comportamiento de la corriente de carga. Por ejemplo:
- I2Pérdida de armadura R
- I2Pérdida R del devanado en serie
- I2R pérdida del devanado entre polos
Entonces, las pérdidas totales del motor de CC son:
pérdida total = pérdida fija + pérdida variable
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Etapa de potencia del motor de CC
Cuando un motor de CC convierte la energía eléctrica de entrada en energía mecánica de salida, se producen pérdidas durante el proceso de conversión de energía. Por lo tanto, la salida de un motor de CC siempre es menor que la entrada. Como se muestra en la siguiente figura, todas las pérdidas del motor de CC durante la conversión de energía de la máquina en las distintas etapas se conocen como etapas de potencia del motor de CC.
Las unidades para la entrada del motor son VI Watts. Las pérdidas iniciales ocurren en forma de pérdidas de cobre. La pérdida de cobre menos la potencia de entrada se conoce como fuerza impulsora (E) desarrollada en la armadura.bIa). Aquí se producen pérdidas adicionales en forma de hierro y pérdidas por fricción. donde las pérdidas de hierro y las pérdidas por fricción: la potencia motriz es la potencia mecánica neta disponible en el eje.
Las pérdidas y eficiencias se pueden determinar usando las siguientes fórmulas y ecuaciones:
A – B = pérdida de cobre
B – C = pérdida de hierro y pérdida por fricción
eficiencia mecánica = ηMETRO. = C ÷ B = (BHP x 746) ÷ EbIa
eficiencia eléctrica = ηimagen = segundo ÷ un = mibIa ÷ VI
Eficiencia general (comercial) = ηDecir ah = C ÷ A = (BHP × 746) ÷ VI
Tenga en cuenta que hay una diferencia entre BHP (caballos de fuerza) y HP (caballos de fuerza).
- BHB = potencia mecánica disponible en el eje
- Motor que requiere potencia como entrada para funcionar y funcionar a HP = HP x 746 vatios.
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Eficiencia del motor de CC
La relación entre la entrada y la salida de la máquina se define como la eficiencia de la máquina. Expresado como porcentaje (%) y denotado por el símbolo griego “η”.
Eficiencia = η = (salida/entrada) x 100
Cada máquina tiene algunas pérdidas. De esta manera, la salida siempre será menor que la entrada.Por ejemplo
Salida = Entrada – Pérdida
Entrada = Salida + Pérdida
Por lo tanto, la eficiencia también se puede determinar como
Eficiencia = η = (Entrada – Pérdida) ÷ Entrada)) × 100
Eficiencia = η = (Potencia ÷ (Potencia + Pérdida)) × 100
La siguiente figura muestra la curva de eficiencia de un motor de CC (similar a un generador de CC), es decir, la curva de eficiencia de una máquina de CC.
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