Pérdida y eficiencia del motor CC:
Las pérdidas y la efectividad de un transformador se han estudiado en una lección anterior. Como en el caso de los transformadores, es más preciso determinar las pérdidas y la eficiencia del motor de corriente continua en lugar de por la prueba de carga directa en la que se debe medir la entrada y la salida.
Además, en máquinas grandes e incluso medianas, no es posible organizar la carga real de la máquina. Una vez que se han determinado las pérdidas, la eficiencia de la máquina (ID se puede calcular a partir de las relaciones:
La efectividad así determinada es más precisa porque el error involucrado es solo en pérdidas, mientras que en el método directo, hay un error en la medición de la entrada y la salida.
El estudio de las pérdidas motoras y la eficiencia de la corriente continua es esencial para fines de diseño porque (i) las pérdidas influyen directamente en la economía operativa de la máquina; y (ii) la evaluación de una máquina depende de la temperatura máxima que el aislamiento puede resistir, lo que a su vez está dictado por el calor desarrollado en el núcleo y los conductores por las pérdidas.
Por supuesto, la notación de una máquina para un tamaño de marco y las pérdidas dadas se pueden aumentar con un diseño apropiado del sistema de ventilación.
El proceso de conversión de energía en las pérdidas de motor en la corriente continua y la eficiencia implica corrientes, flujos y rotación que causan pérdidas en conductores y materiales ferromagnéticos y pérdidas de rotación mecánica. Se pueden clasificar fácilmente varias pérdidas por el diagrama de árbol que se muestra en la Figura 5.50.
Pérdidas constantes:
Una máquina normalmente está diseñada para operar en tuberías de tensión constantes y una velocidad significativamente constante (también son necesarias velocidades variables para ciertas aplicaciones).
En consecuencia, algunas de las pérdidas permanecen casi constantes en el rango de trabajo de la máquina y, por lo tanto, se denominan pérdidas constantes. Las pérdidas constantes también se pueden clasificar como pérdida de núcleo y pérdida de mecánica.
Núcleo sin carga (hierro) –Laza:
Esta pérdida se compone de histéresis y pérdida de corriente de remolino causada por la modificación de las densidades de flujo en el núcleo de hierro de la máquina cuando solo se excita el devanado principal.
El núcleo del núcleo se limita en gran medida al marco de una máquina CC, el marco de una máquina sincrónica y el estator de una máquina de inducción.
La frecuencia de la variación en la densidad de flujo en el núcleo del rotor de la máquina de inducción es tan baja (SF) en condiciones de funcionamiento normales que tiene una codificación de núcleo insignificante.
Mientras que en el caso de los transformadores, la pérdida básica ocurre debido a la variación temporal de la densidad de flujo con el eje del flujo fijo restante; En el caso de las máquinas giratorias, esta pérdida resulta tanto de la variación temporal de la densidad de flujo como de la rotación de su eje. En consecuencia, la cubierta específica es mayor en máquinas rotativas que las de los transformadores.
La variación en el tiempo y el eje de la densidad de flujo en las pérdidas y la eficiencia del motor DC se ilustra mediante la sección transversal de una máquina CC como se muestra en la Figura 5.51.
Se ve fácilmente a partir de esta figura cuando se gira el refuerzo de la máquina, la densidad de flujo en el volumen elemental del núcleo sombreado varió cíclicamente en amplitud y en la dirección.
Una histéresis adicional y una pérdida de corriente de Foucault llamada pérdida de pulsación también se producen en máquinas rotativas debido a las variaciones en la densidad de flujo de alta frecuencia causada por la hendidura del estator / rotor o ambas.
En el caso de DC y máquinas sincrónicas, el movimiento relativo entre el refuerzo de hendidura y los polos provoca una variación de densidad de flujo de alta frecuencia en el post brotes debido a la diferencia en la reticencia de los flujos de flujo correspondientes a los dientes y las máquinas de ranura.
En el caso de las máquinas de inducción donde el estator y el rotor están divididos, la frecuencia de pulsación es diferente en ambas.
Para reducir la pérdida de pulsación, es común usar puntos posteriores laminados para CC y máquinas sincrónicas; También para máquinas pequeñas de este tipo, el polo principal en sí se puede construir de rodadura.
Por supuesto, se usan laminaciones mucho más gruesas en la boca posterior que en el núcleo de la máquina. La histéresis y las pérdidas de corriente Foucault en el núcleo significa que el flujo de densidad de flujo está un poco rezagado detrás de la onda MMF que produce un par que actúa como un arrastre en el elemento rotativo.
En este sentido, la pérdida básica parece ser una pérdida mecánica como la histéresis y el par de Foucault absorbe la potencia mecánica del árbol. La pareja causada por estas pérdidas es relativamente baja. El uso práctico está hecho de esta pareja en motores pequeños llamados motores de histéresis.
Pérdida mecánica:
Esto incluye la pérdida de fricción, fricción, fricción, viento y ventilación, que son explicativas. La pérdida mecánica puede ser relativamente grande en una máquina de alto diámetro o alta velocidad.
La pérdida del núcleo sin carga y la pérdida mecánica juntos se representan en la literatura por el término pérdida de rotación.
Pérdidas variables:
Estas pérdidas varían con la carga proporcionada por la máquina y, por lo tanto, se denominan «pérdidas variables». Estos se pueden dividir en la pérdida de cobre (I2R) y la pérdida de carga.
Pérdida de cobre (I2R):
Todos los devanados tienen cierta resistencia (aunque pequeña) y, por lo tanto, hay despidos de cobre asociados con el flujo de corriente. La pérdida de cobre se puede subdividir nuevamente en la pérdida de cobre del estator, la pérdida de cobre del rotor y la pérdida de cepillo.
El estator y las pérdidas de cobre del rotor son proporcionales a la corriente en el cuadrado y se calculan con la resistencia CC de los devanados a 75 ° C.
La conducción de la corriente entre los cepillos (en carbono) y el interruptor de una máquina DC se realizan a través de arcos cortos en los PAPS de aire que existirán en dicho contacto.
En consecuencia, la caída de voltaje en el contacto del pincel permanece prácticamente constante con la carga; Su valor por cepillos ensamblados positivos y negativos es de alrededor de 1 a 2V. Por lo tanto, la pérdida de contacto del pincel en una máquina CC es directamente proporcional a la corriente.
Las pérdidas de contacto entre los cepillos (en cobre de cobre) y los anillos deslizantes de una máquina sincrónica son insignificantes para todos los efectos prácticos.
Los controles de cobre también están presentes en los terrenos en el terreno de las máquinas sincrónicas y DC y en la regulación del reostato. Sin embargo, solo las pérdidas en el devanado en el suelo se cargan contra la máquina, y la otra se cobra contra el sistema.
Pérdida de titulares:
Además de las pérdidas variables mencionadas anteriormente, hay pérdidas adicionales que varían con la carga pero no se pueden vincular a la corriente. Estas pérdidas se conocen como la «pérdida de consideración de carga» y ocurren tanto en los devanados como en el núcleo.
(i) Pérdida de marco por carro de cobre: se produce pérdida adicional de cobre en los conductores debido a la distribución no uniforme de las corrientes alternos que aumentan la resistencia efectiva de los conductores y se denominan efectos de la piel.
Además, cuando los conductores transportan una corriente de carga, los dientes del núcleo están saturados y, por lo tanto, más flujos pasan a través de las ranuras a través de los conductores de cobre que han establecido pérdidas de corriente torbellidas. Las pérdidas actuales de Foucault también están presentes en el voladizo de la pérdida.
(ii) Pérdida de carga del núcleo: debido al flujo de corriente de carga en una máquina, la corriente de flujo en los dientes y el núcleo se deforman. La densidad de flujo disminuye en un extremo del flujo de densidad de flujo y aumenta al otro.
Dado que la cubierta es casi proporcional al cuadrado de la densidad de flujo, su reducción debido a una reducción en la densidad de flujo es menor que el aumento debido a un aumento en la densidad de flujo y, por lo tanto, hay un claro aumento en el núcleo, principalmente en los dientes, que se conoce por el nombre de la pérdida de carga de paja en el núcleo.
En condiciones ocupadas, los dientes están altamente saturados y, por lo tanto, más fugas fluyen a través del marco del estator y los escudos duraderos que causan una pérdida de corrientes de Foucault que, de hecho, es otro componente de la pérdida de carga parasitaria básica.
La pérdida de carga parasitaria es difícil de calcular con precisión y, por lo tanto, se toma al 1% de la salida para una máquina CC y el 0.5% de la salida para máquinas de inducción sincrónicas.
Eficiencia de la máquina:
Debido a la presencia de pérdidas fijas y variables en una máquina, la eficiencia de la máquina aumenta continuamente con la carga de carga, un valor máximo a una carga particular vinculada al diseño de la máquina.
Además, la eficiencia de carga completa varía con la notación de una máquina y es considerablemente mayor para máquinas grandes; Por ejemplo, la eficiencia es cercana al 75% para 1 kW de máquina, 90% para 35 kW, 93% para 350 kW de tamaño y hasta 97% para 3500 kW.
La efectividad de las máquinas de baja velocidad es generalmente menor que la de las máquinas de alta velocidad, la propagación es de 3 a 4%.
Para una máquina que funciona a un voltaje y velocidad sustancialmente constante, las diferentes pérdidas como se contaron anteriormente son:
(1) pérdidas constantes,
O
PI0 = Núcleo sin carga (hierro) -Sta (constante)
PWF = devanado y pérdida de roce (constante)
(2) pérdidas variables,
O
PC = 3I2R, la pérdida de cobre (el factor 3 no estará presente en una máquina DC); R es el parámetro de resistencia de la máquina.
PST = Pérdida de consideración de carga (cobre + hierro) = αi2
(Aquí, se supone que la pérdida de consideración de carga es proporcional al cuadrado de la corriente de carga)
Pb = VBI = pérdida de contacto del pincel (en máquinas DC); VB es la caída de voltaje en contacto con el pincel
Entonces 
Por lo tanto, las pérdidas de motor de corriente continua total se pueden expresar dependiendo de la corriente como
Máquina de generación:
Salida de salida, 
Se obtiene la máxima eficiencia (denominador mínimo en la ecuación (5.76)))
Por lo tanto, se alcanza la máxima eficiencia en una carga cuando las pérdidas proporcionales al cuadrado actual son iguales por pérdidas constantes. Es la misma conclusión que llegó para un transformador (ecuación (3.55)).
Máquina de conducir:
Esto también alcanza el máximo valor cuando
es decir, pérdidas constantes = pérdidas proporcionales al cuadrado actual
Según el estado de la ecuación. (5.77) o (5.79) para la máxima eficiencia, las pérdidas constantes y las pérdidas variables (proporcionalidad de kV constante) se proporcionan por la elección de las dimensiones de la máquina para dar la máxima eficiencia cerca de la carga completa.
Las pérdidas constantes se determinan principalmente por la elección de la densidad de flujo y el volumen de hierro utilizado y las pérdidas variables se rigen por la elección de la densidad de corriente y el volumen de cobre utilizado.
Además, la densidad de flujo utilizada se limita a valores ligeramente saturados y la densidad de corriente está limitada por el aumento de la temperatura elegible (dependiendo de la clase de aislamiento).
En consecuencia, el ajuste de la eficiencia de la máquina para producir el valor máximo a una carga particular es una proporción de proporción de hierro y cobre en la máquina.
Salida máxima:
Considere, por ejemplo, la máquina de conducir. La potencia de salida se expresa como
Es una hipótesis bastante buena descuidar VB; De hecho, este término no está presente en las máquinas de CA. ENTONCES
Para la máxima potencia
La potencia de salida máxima se da luego por
La entrada de energía es 
La máxima eficiencia energética está dada por
Obviamente, será de poco menos del 50%. Es demasiado bajo para ser aceptable para un dispositivo desviado. Además, bajo la operación de salida máxima, las pérdidas son casi la mitad de la entrada, sería imposible limitar el aumento de la temperatura al valor autorizado.
Por lo tanto, los dispositivos de fuente de alimentación electromecánica nunca se utilizan para proporcionar una salida máxima. De hecho, estos se hacen a una carga (casi completamente a cargo) a la que la eficiencia es máxima.
Esto contrasta con los dispositivos electrónicos (baja potencia) que generalmente se usan para proporcionar una potencia máxima porque la potencia total es muy baja, la eficiencia es de consideración secundaria.
Además, el problema de la disipación de calor (causada por pérdidas) no es tan intenso como en pérdidas y eficiencia de motor de alta potencia.