Втрати потужності та енергії електропривода в режимі, що встановився та в перехідних режимах.

Головне призначення ЕП полягає в забезпеченні руху виконавчих органів робочих машин і механізмів і керуванні цим рухом. Однак необхідно враховувати, які при цьому споживання й втрати електроенергії, як ЕП впливає на мережу та інші електроприймачі. Оцінка цих властивостей ЕП здійснюється за допомогою так званих енергетичних показників, до яких належать коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт потужності, втрати потужності й енергії, а іноді і споживані з мережі корисні потужність і енергія.

Енергетичні показники широко використовуються як при створенні нових, так і при оцінці роботи вже діючих ЕП. Очевидно, що кращий ЕП, забезпечуючи заданий технологічний процес робочої машини або механізму, повинен мати більш високі в порівнянні з іншими енергетичні показники. Якщо ці показники вже працюючих ЕП виявляються суттєво гірше номінальних, правочинна постановка питання про модернізацію цих ЕП. Причому капітальні витрати на модернізацію повинні зіставлятися зі скороченням експлуатаційних витрат за рахунок підвищення ККД і cosφ.

Підкреслимо, що забезпечення високих енергетичних показників ЕП досить актуально в цей час, коли економія енергетичних і матеріальних ресурсів перетворилася в завдання першорядної важливості.

У загальному випадку втрати потужності й енергії в ЕП складаються із втрат в електродвигуні, механічній передачі, силовому перетворювачі та системі керування, однак основними є втрати в електродвигуні, яким далі й приділяється основна увага.

Втрати потужності в електродвигунах поділяються на постійні й змінні. Вони включають:

втрати в сталі (втрати в сердечнику), які залежать від напруги й тому є постійними для електродвигуна незалежно від його навантаження;

втрати на тертя (механічні) і вентиляційні втрати. Ці втрати є постійними для заданої швидкості й не залежать від навантаження;

втрати від струму збудження або струму намагнічування АД;

втрати в міді відомі як втрати I²R, пропорційні квадрату струму навантаження.

Втрати потужності ДР в електродвигуні зручно представити сумою двох складові втрат - постійних і змінних:

(1)

Під постійними маються на увазі втрати потужності, що не залежать від навантаження двигуна. До них ставляться втрати в сталі магнітопроводу, механічні втрати від тертя в підшипниках і вентиляційні втрати. Строго говорячи, постійні втрати в дійсності не є незмінними, а залежать від швидкості двигуна, амплітуди й частоти живильної його напруги й ряду інших факторів. Однак, оскільки ці втрати змінюються незначно, вони звичайно ухвалюються незмінними й рівними номінальним.

Під змінними маються на увазі втрати, виділювані в обмотках двигунів при протіканні по них струмів, обумовлених механічним навантаженням ЕП. Змінні втрати потужності у двигуні можуть бути в загальному випадку визначені через електричні або механічні змінні й параметри.

У двигунах постійного струму змінні втрати потужності

(2)

де I, R - відповідно струм і опір ланцюги якоря двигуна. У трифазних асинхронних двигунах

(3)

де V₁, V₂ - втрати потужності відповідно в ланцюгах обмоток статора й ротора.

Втрати енергії у двигуні. За час роботи t двигуна з постійним навантаженням повні втрати енергії, обумовлені К и V,

(4)

При роботі двигуна із циклічно мінливою навантаженням повні втрати енергії за весь цикл

(5)

де ∆Р_i, ti - втрати потужності й час роботи на i-й ділянці циклу; m - число окремих ділянок циклу.

Наведені вище формули дозволяють виконати розрахунки втрат потужності й енергії по струмах і опорам ланцюгів двигунів. Ці ж втрати можуть бути розраховані й по механічних змінних і параметрах двигунів.

Змінні втрати потужності, що виділяються в якорі двигуна постійного струму й роторі асинхронного двигуна, можуть бути також визначені через механічні змінні й параметри

(6)

де - відносна швидкість ДПТ або ковзання АД.

Змінні втрати в статорі АД:

(7)

Повні змінні втрати в АД:

(8)

Формула (8) дозволяє розраховувати втрати потужності в АД по відомих моменту, швидкості ідеального холостого ходу (швидкості обертання магнітного поля), ковзанню й відношенню опорів R₁, і R₂'.

Втрати потужності в малопотужній системі керування звичайно не перевищують декількох десятків ватів і беруться до уваги тільки при виконанні точних енергетичних розрахунків.

Втрати потужності в механічній передачі визначаються головним чином тертям у частинах, що рухаються, і суттєво залежать від переданого моменту.

Втрати в механічній передачі звичайно оцінюються за допомогою ККД, значення якого для різних її видів і навантажень приводяться в довідковій літературі.