Pierderile in masinile electrice

Pierderile dintr-o masina electrica, prin intermediul incalzirii provo­cate, limiteaza puterea ce se poate obtine din masina respectiva.

Pierderile depind de solicitarile electrice, magnetice si mecanice ale masinii.

Pierderile in fier. Pierderile in fier au loc in miezurile feromagnetice. Forma constructiva influenteaza pierderile prin modul de variatie a campu­lui magnetic.

Intr-un transformator electric are loc o remagnetizare alternativa. In­ductia magnetica este repartizata uniform pe toata suprafata sectiunii mie­zului. Din acest motiv, pierderile dintr-un anumit domeniu, in care inductia e aceeasi, se pot calcula inmultind masa domeniului respectiv cu pierderile pe unitatea de masa.

Tabla de transformator arc o masa specifica de 7,8 kg/dm3 pentru tabla nealiata si de 7,6 kg/dm3 pentru aliata.

La o masina electrica, situatia difera fata de cea din cazul unui transfor­mator, pentru ca remagnetizarea nu are loc in acelasi mod in toate partile ei

.In dinti are loc, in general, o remagnetizare alternativa. Inductia magne­tica variaza cu inaltimea dintelui. Pierderile se calculeaza pentru inductia de la mijlocul dintelui. Aceasta variaza in timp corespunzator repartitiei inductiei din intrefier de-a lungul pasului polar.

In jug are loc, in general, o remagnetizare in camp invartitor.

Pierderile totale se calculeaza similar ca in cazul transformatorului, insumand pierderile dezvoltate in diferitele parti.

Pierderile in fier masurate intr-o masina electrica sunt mai mari decat cele calculate, datorita prelucrarilor mecanice ale tolelor. Daca aparatele de prelucrare sunt ascutite si bine reglate pierderile prin istereza magnetica cresc in medie cu circa 20%, iar cele prin curenti turbionari cu 50%.

In afara de aceste pierderi, in miezul feromagnetic al unei masini elec­trice mai au loc inca asa-numitele pierderi suplimentare in diferitele ei parti, care sunt pierderi superficiale si pierderi prin pulsatie in dinti.

Pierderile superficiale - au loc pe suprafete limitatoare ale intrefierului, cand partea opusa, mobila, este dintata, ceea ce are ca efect variatia inductiei magnetice cu o frecventa ridicata si, prin urmare, se induc curenti turbionari. Aceste variatii ale inductiei magnetice si pierderile prin curenti turbionari indusi au loc pe o adancime redusa, din care cauza se numesc pierderi superficiale. Daca suprafata respectiva este a unui corp masiv, pier­derile pot avea valori importante. Pentru reducerea lor, piesele in ale caror suprafete au loc pierderi se executa din tole, cum e cazul talpilor polare la masinile cu poli aparenti. Frecventa pulsatiilor este egala cu produsul dintre numarul de crestaturi si turatie, deci Ncn, care poate atinge valori de ordinul a 1.000 Hz. Pierderi superficiale au loc si in suprafetele corpurilor executate din tole, mai ales daca acestea sunt prelucrate, cum e cazul masinilor de inductie .

Pierderile prin pulsatie in dinti au loc in masinile Ia care ambele partisunt prevazute cu crestaturi. Frecventa pulsatiilor dintr-o parte depinde de numarul crestaturilor din cealalta parte si este respectiv Nc1n si Nc2n.

Aceste pierderi au loc la mersul in gol. La mersul de sarcina apar alte pierderi suplimentare atat superficiale, cat si prin pulsatie in dinti, datorita faptului ca curba solenatiei este in trepte si au loc armonice superioare in intrefier.

Pierderi prin frecare si ventilatie. Aceste pierderi au loc in paliere, la perii si prin frecare de aer. Valorile raportul dintre pasul crestaturii si intrefier si cel dintre deschiderea crestatu­rii si intrefier.            .

Masinile mici, in mod obisnuit, au paliere cu frecare prin rostogolire (rulmenti cu bile si cu role). Masinile mari au paliere cu frecare prin alune­care. Ultimul tip de paliere se caracterizeaza prin functionare fara zgomot si poate prelua sarcini mari. In vederea unei functionari linistite, se utilizeaza paliere cu frecare prin alunecare si la masini mijlocii si mici.

Pierderile prin ventilatie au loc atat prin frecarea partilor mobile ale ma­sinii de aer, cat si prin energia cedata aerului de racire de catre ventilatoarele care il pun in miscare. Ventilatia se poate face prin canale radiale , prin canale axiale executate in miezul feromagnetic, sau exterior prin aerul antrenat de un ventilator printre aripioare de racire.

Pierderile prin frecare in paliere si puterea necesara ventilatiei depind in mare masura de forma constructiva a masinii si nu pot fi evaluate exact. In mod obisnuit, aceste pierderi se considera global. Ele depind de viteza peri­ferica a partilor , pierderi prin frecare la perii , presiunea periilor pe colector .

Pierderile de trecere la perii. La trecerea curentului electric prin con­tactul alunecator perie-colector, are loc o cadere de tensiune , care in parte este repartizata in lungul periei, iar restul pe suprafata de contact dintre perie si colector. Periile utilizate in constructia masinilor electrice sunt facute pe baza de carbune grafitat in diferite proportii. Chiar si la periile cu rezistivitate cea mai mare, caderea de tensiune in lungul periei nu depaseste 0,1 V si din acest moliv nu se considera separat. Cea mai mare parte a caderii de tensiune este concentrata intre perii si colector.

Experienta arata ca aceasta cadere de tensiune depinde de materialul periilor, de densitatea curentului electric in suprafata de trecere si de structura suprafete­lor in contact.

Document online: Condensul - ce putem face pentru a micsora riscul aparitiei condensului? Proiect: Echipamente si instalatii de stingere a incendiului - prescriptii generale

Inaltimea conductoarelor pentru care R_u are valoarea minima se numeste inaltimea critica. Nu are nici un sens marirea mai departe a sectiunii conductorului pe aceasta cale. inal­timea critica corespunde lui      1,32/Vm, pentru care se obtine k_a0 ~ In

consecinta, cu conductoare masive nu se poate obtine in curent alternativ o rezistenta mai mica decat R₀.

La masinile mari, cu straturi putine in crestatura, pentru reducerea pier­derilor este necesar ca in locul unui singur conductor sa se utilizeze mai multe conductoare in paralel, dar care isi schimba pozitia in crestatura, ast­fel ca fiecare conductor elementar, pe lungimea a masinii, ocupa toate po­zitiile in sectiunea conductorului general si, prin urmare, este inlantuit de un acelasi flux magnetic al crestaturii. in acest caz, factorul de rezistenta pentru conductorul infasurarii e cel corespunzator conductorului elementar. Un astfel de conductor e cunoscut sub denumirea de conductor transpus* si este prezentat in figura

cute pe baza de carbune grafitizat in dife-rite proportii. Chiar si la periile cu rezisti-vitatea cea mai mare, caderea de tensi-une in lungul periei nu depaseste 0,1 V si din acest motiv nu se considera separat. Cea mai mare parte a caderii de tensiune este concentrata intre perii si colector.

Experienta arata ca aceasta cadere de tensiune depinde de materialul periilor, de densitatea curentului electric in supra-fata de trecere si de structura suprafete-lor in contact. |/ariatia caderiide tensiune in contactul alunecator perie-inel colector, pe baza de carbune, pentru un tip uzual de perie, este data infigura 2.81, in functie de densitatea curentului.

La contact in stare de repaus, se obtine o dependents practic liniara intre AU si densitatea curentului electric, reprezentata de curba Daca ar-maturile sunt in sate de mi§care relativa se obtine curba pentru sensul cu­rentului inel-perie si pentru sensul perie-inel.

Tabelul 2.4

In prczent, inca nu sc cunosc exact procesele care au loc intr-un contact aluneealor, care delermina comporlarca contactului in modul indicat in fi-

gura Sunl diferite teorii asupra contactyjui alunecator, pe baze meca-

flice, termice |j ionoeleotronice*. Cea mai plau/ihila leoric esle ccaa lui R.

Holm, bazata pe fenomenul de friting, care explica din mai multe privinte in mod satisfacator comportarea contactului, in special inclinarea curbelor si inspre axa absciselor.

Caderea de tensiune in contact cu calitatea periilor. In tabelul 2.4 sunt date cateva tipuri de perii utilizate. In tabel AU reprezinta valoarea medie pe un contact, corespunzator celor doua sensuri ale curentului.

Alegerea potrivita a periilor are mare importanta in functionarea masi-nilor. In general, la masini pentru tensiuni mici cu comutatie u§oara, se uti-lizeaza perii moi din carbune intens grafitizate sau chiar metalizate, iar la masini cu tensiuni ridicate si comutatie grea, perii tari de carbune. La masini de c.c. obi§nuite, se utilizeaza perii din carbune electrografitizate cu AU = = 1 V, iar la cele de ca., perii tari cu AU = (1,2 -t-1,5) V.

Figura 2.85. Conductor executat din conductoare elementare transpuse.

Pierderi in infasurare

La masinile mari, cu straturi putine in crestatura, pentru reducerea pierderilor este necesar ca in locul unui singur conductor sa se utilizeze mai multe conductoare in paralel, dar care isi schimba pozitia in crestatura, ast fel ca fiecare conductor elementar, pe lungimea / a masinii, ocupa toate pozitiile in sectiunea conductorului general si, prin urmare, este inlantuit de un acelasi flux magnetic al crestaturii. In acest caz, factorul de rezistenta pentru conductorul infasurarii e eel corespunzator conductorului elementar. Un astfel de conductor e cunoscut sub denumirea de conductor transpus* si este prezentat in figura 2.85

Factorul de rezistenta calculat vine in considerate la partea din crestatura a conductorului, caci numai in aceasta are loc efectul pelicular pentru care este valabila relatia (2.137). Efect pelicular exista si in partile care nu sunt in crestaturi [47.I.II.L.3]. Factorul de rezistenta corespunzator, ks, se calculeaza cu aceleasi relatii ca si ka, numai ca dimensiunile crestaturii echivalente pentru care se cal-
culeaza sunt inaltimea conductorului total si latimea.

Dezavantajele reactiei indusului

Un dezavantajal reactiei indusului il constituie reducerea tensiunii induse in sarcina,care,in anumite cazuri,este favorabila, cum sunt masinile de current continu utilizate ca surse pentru sudare cu arc electric.In cele mai multe cazuri este nefavorabila.Un al doilea dezeventaj consta in marimea tensiunii dintre doua lamele de colector alaturate ,ca urmare a deformarii campului magnetic sub talpa polara , cea ce duce la aparitia focului circular la collector.

Daca tensiunea intre doua lamele de collector alaturate depaseste valoarea de cca.35 V,datorita prafului de carbune provenit de la perii se poate amorsa un mic arc electric.Daca se amorseaza intre toate lamelele,formeaza un inel de arce electrice ,care se poate transforma intr-un singur arc electric amorsat intre perii de polaritati opuse ,ceea ce constituie scurtcircuitarea retelei si masinii chiar la colector.Un astfel de arc electric are ca urmare de cele mai multe ori ,formarea de rugozitati pe colector sau chiar prle de cupru si prin aceasta functionarea este compromisa. Un al treilea dezavantaj il constituie marirea ierderilor in jug si dinti,care variaza patratic cu inductia magnetic.