Perdita ed efficienza del motore CC:
Le perdite e l’efficacia di un trasformatore sono state studiate in una lezione precedente. Come nel caso dei trasformatori, è più preciso determinare le perdite e l’efficienza del motore a corrente continua piuttosto che dal test di carico diretto in cui l’ingresso e l’uscita devono essere misurati.
Inoltre, in macchine grandi e persino di medie dimensioni, non è possibile organizzare il vero carico della macchina. Una volta determinate le perdite, l’efficienza della macchina (ID può essere calcolata dalle relazioni:
L’efficacia così determinata è più precisa perché l’errore coinvolto è solo nelle perdite, mentre nel metodo diretto, si verifica un errore nella misurazione di input e output.
Lo studio delle perdite motorie e dell’efficienza corrente continua è essenziale ai fini della progettazione perché (i) le perdite influenzano direttamente l’economia operativa della macchina; e (ii) la valutazione di una macchina dipende dalla temperatura massima che l’isolamento può resistere, che a sua volta è dettata dal calore sviluppato nel nucleo e dai conduttori dalle perdite.
Naturalmente, la notazione di una macchina per una dimensione del telaio e le perdite donate possono essere aumentate da una progettazione appropriata del sistema di ventilazione.
Il processo di conversione dell’energia nelle perdite motorie nella corrente continua e l’efficienza comporta correnti, flussi e rotazione che causano perdite nei driver e nei materiali ferromagnetici e perdite di rotazione meccanica. Varie perdite possono essere facilmente classificate dal diagramma dell’albero mostrato nella Figura 5.50.
Perdite costanti:
Una macchina è normalmente progettata per funzionare su tubi di tensione costanti e una velocità significativamente costante (sono necessarie anche velocità variabili per alcune applicazioni).
Di conseguenza, alcune delle perdite rimangono quasi costanti nell’intervallo di lavoro della macchina e sono quindi chiamate perdite costanti. Le perdite costanti possono anche essere classificate come perdita di nucleo e perdita di meccanici.
Core senza carico (ferro) –Lussa:
Questa perdita è costituita da isteresi e perdita della corrente di turbinio causata dalla modifica delle densità di flusso nel nucleo di ferro della macchina quando solo l’avvolgimento principale è eccitato.
Il core-core è in gran parte limitato al telaio di una macchina CC, al telaio di una macchina sincrona e allo statore di una macchina a induzione.
La frequenza della variazione della densità di flusso nel nucleo del rotore della macchina di induzione è così bassa (SF) in condizioni operative normali che ha una codifica nucleo trascurabile.
Mentre nel caso dei trasformatori, la perdita di base si verifica a causa della variazione temporale della densità di flusso con l’asse del flusso fisso rimanente; Nel caso delle macchine rotanti, questa perdita deriva sia dalla variazione temporale della densità di flusso sia dalla rotazione del suo asse. Di conseguenza, il guscio specifico è più grande nelle macchine rotanti rispetto a quelle dei trasformatori.
La variazione del tempo e dell’asse della densità di flusso nelle perdite e l’efficienza del motore CC è illustrata mediante la sezione trasversale di una macchina CC, come mostrato nella Figura 5.51.
È facilmente visto da questa figura quando il rinforzo della macchina gira, la densità di flusso nel volume elementare del nucleo ombreggiato variava cicle in ampiezza e nella direzione.
Un’ulteriore isteresi e una perdita di corrente di foucault chiamata perdita di pulsazione si verificano anche nelle macchine rotanti a causa di variazioni della densità di flusso ad alta frequenza causata dalla fessura dello statore / rotore o di entrambi.
Nel caso di DC e macchine sincrine, il movimento relativo tra il rinforzo della fessura e i poli provoca una variazione della densità di flusso ad alta frequenza nei calcoli post a causa della differenza di riluttanza dei flussi di flusso corrispondente ai denti e alle slot machine.
Nel caso di macchine a induzione in cui lo statore e il rotore sono divisi, la frequenza di pulsazione è diversa in entrambi.
Al fine di ridurre la perdita di pulsazione, è comune utilizzare punti post laminati per DC e macchine sincroni; Anche per piccole macchine di questo tipo, il palo principale stesso può essere costruito in rotolamento.
Naturalmente, la laminazioni molto più spesse vengono utilizzate nella bocca post che nel nucleo della macchina. L’isteresi e le perdite di corrente di Foucault nel nucleo significano che il flusso di densità di flusso è in qualche modo in ritardo dietro l’onda MMF producendo una coppia che agisce come una resistenza sull’elemento rotante.
A questo proposito, la perdita di base sembra essere una perdita meccanica come l’isteresi e la coppia di Foucault assorbono la potenza meccanica dell’albero. La coppia causata da queste perdite è relativamente bassa. L’uso pratico è fatto di questa coppia in piccoli motori chiamati motori di isteresi.
Perdita meccanica:
Ciò include la perdita di attrito, attrito, attrito, vento e ventilazione, che sono tutti esplicativi. La perdita meccanica può essere relativamente grande in una macchina ad alta diametro o ad alta velocità.
La perdita di nucleo senza carico e la perdita meccanica insieme sono rappresentate in letteratura dal termine perdita di rotazione.
Perdite variabili:
Queste perdite variano con il carico fornito dalla macchina e sono quindi chiamate “perdite variabili”. Questi possono essere divisi in perdita di rame (I2R) e perdita di carica.
Perdita di rame (I2R):
Tutti gli avvolgimenti hanno una certa resistenza (sebbene piccoli) e vi sono quindi licenziamenti di rame associati al flusso di corrente. La perdita di rame può essere nuovamente suddivisa nella perdita di rame dello statore, la perdita di rame del rotore e la perdita di pennello.
Lo statore e le perdite di rame del rotore sono proporzionali alla corrente nel quadrato e sono calcolate con la resistenza CC degli avvolgimenti a 75 ° C.
La conduzione della corrente tra i pennelli (in carbonio) e l’interruttore di una macchina CC viene realizzata tramite archi corti nei pap dell’aria che esisteranno in tale contatto.
Di conseguenza, la caduta di tensione nel contatto del pennello rimane praticamente costante con il carico; Il suo valore per i pennelli assemblati positivi e negativi è compreso tra 1 e 2 V. La perdita di contatto del pennello in una macchina CC è quindi direttamente proporzionale alla corrente.
Le perdite di contatto tra i pennelli (in rame-carbonio) e gli anelli scorrevoli di una macchina sincrona sono trascurabili per tutti gli scopi pratici.
Sono presenti anche controlli di rame nel terreno di macchine sincrine e DC e nella regolamentazione del reostato. Tuttavia, solo le perdite nell’avvolgimento a terra vengono caricate contro la macchina, l’altra viene addebitata contro il sistema.
Perdita del titolo:
Oltre alle perdite variabili sopra menzionate, ci sono ulteriori perdite che variano con il carico ma non possono essere collegate alla corrente. Queste perdite sono note come “perdita di addebito di rispetto” e si verificano sia negli avvolgimenti che nel nucleo.
(i) Perdita di telaio da parte del carrello di rame: una perdita aggiuntiva di rame si verifica nei driver a causa della distribuzione non uniforme di correnti alterni che aumentano la resistenza effettiva dei conduttori e sono chiamati effetti cutanei.
Inoltre, quando i conducenti trasportano una corrente di carico, i denti del nucleo sono saturi e, quindi, più flussi passano attraverso le fessure attraverso i conducenti di rame che hanno impostato perdite di corrente vorticosa. Le perdite di corrente di Foucault sono presenti anche nello sbalzo della perdita.
(ii) Perdita di carica di rispetto al nucleo: a causa del flusso di corrente di carica in una macchina, il flusso di flusso nei denti e il nucleo viene deformato. La densità di flusso diminuisce a un’estremità del flusso di densità di flusso e aumenta all’altro.
Poiché il guscio è quasi proporzionale al quadrato della densità di flusso, la sua riduzione dovuta a una riduzione della densità di flusso è inferiore all’aumento a causa di un aumento della densità di flusso e, quindi, vi è un chiaro aumento del nucleo, principalmente nei denti, che è noto con il nome della perdita di carico di paglia nel nucleo.
In condizioni trafficate, i denti sono altamente saturi e, quindi, più perdite scorre attraverso il quadro dello statore e gli scudi duraturi causando una perdita di correnti di foucault che, in effetti, è un altro componente della perdita di ricarica parassita di base.
La perdita di ricarica parassita è difficile da calcolare con precisione e, pertanto, viene presa all’1% dell’uscita per una macchina CC e allo 0,5% dell’uscita per macchine sincroni e di induzione.
Efficienza della macchina:
A causa della presenza di perdite fisse e variabili in una macchina, l’efficienza della macchina aumenta continuamente con il carico di carico un valore massimo a un particolare carico collegato alla progettazione della macchina.
Inoltre, l’efficienza a pieno carico varia con la notazione di una macchina ed è considerevolmente più elevata per le macchine di grandi dimensioni; Ad esempio, l’efficienza è vicina al 75% per 1 kW di macchina, 90% per 35 kW, 93% per dimensioni di 350 kW e fino al 97% per 3500 kW.
L’efficacia delle macchine a bassa velocità è generalmente inferiore a quella delle macchine ad alta velocità, la diffusione è del 3 al 4%.
Per una macchina che opera a una tensione e una velocità sostanzialmente costanti, le diverse perdite come la conteggiata in precedenza sono:
(1) perdite costanti,
O
PI0 = nucleo senza carico (ferro) -loss (costante)
PWF = avvolgimento e perdita di sfregamento (costante)
(2) perdite variabili,
O
PC = 3I2R, la perdita di rame (il fattore 3 non sarà presente in una macchina DC); R è il parametro di resistenza alla macchina.
Pst = perdita di rispetto (rame + ferro) = αi2
(Qui, la perdita di rispetto per il rispetto dovrebbe essere proporzionale al quadrato della corrente di carico)
Pb = VBI = perdita di contatto del pennello (nelle macchine DC); VB è la caduta di tensione in contatto con il pennello
COSÌ 
Pertanto, le perdite totali del motore a corrente continua possono essere espresse a seconda della corrente come
Macchina di generazione:
Uscita uscita, 
Si ottiene la massima efficienza (denominatore minimo nell’equazione (5,76))
Pertanto, la massima efficienza viene raggiunta in un carico quando le perdite proporzionali al quadrato di corrente sono uguali da perdite costanti. È la stessa conclusione di quella che è arrivata per un trasformatore (Eq. (3.55)).
Macchina di guida:
Questo raggiunge anche il massimo valore quando
Vale a dire perdite costanti = perdite proporzionali al quadrato corrente
Secondo lo stato dell’equazione. (5,77) o (5,79) per la massima efficienza, perdite costanti e perdite variabili (costante di proporzionalità KV) sono quindi proporzionati dalla scelta delle dimensioni della macchina per dare la massima efficienza vicino al carico completo.
Le perdite costanti sono determinate principalmente dalla scelta della densità di flusso e dal volume di ferro utilizzato e le perdite variabili sono regolate dalla scelta della densità di corrente e dal volume del rame utilizzato.
Inoltre, la densità di flusso utilizzata è limitata a valori leggermente saturi e la densità di corrente è limitata dall’aumento della temperatura ammissibile (a seconda della classe di isolamento).
Di conseguenza, la regolazione dell’efficienza della macchina per produrre il valore massimo a un particolare carico è una proporzione di proporzione di ferro e rame da utilizzare nella macchina.
Output massimo:
Considera ad esempio la macchina di guida. La potenza di uscita è espressa come
È un’ipotesi abbastanza buona per trascurare VB; In effetti, questo termine non è presente nelle macchine AC. COSÌ
Per la massima potenza
La potenza di uscita massima viene quindi data da
L’ingresso di potenza è 
La massima efficienza energetica è data da
Ovviamente, sarà poco meno del 50%. È troppo basso per essere accettabile per un dispositivo deviante. Inoltre, in base all’operazione di uscita massima, le perdite sono quasi la metà dell’input, sarebbe impossibile limitare l’aumento della temperatura al valore autorizzato.
Pertanto, i dispositivi elettromeccanici di alimentazione non vengono mai utilizzati per fornire una produzione massima. In effetti, questi vengono realizzati a un carico (quasi completamente responsabile) a cui l’efficienza è massima.
Ciò contrasta con i dispositivi elettronici (bassa potenza) che sono generalmente utilizzati per fornire la massima potenza perché la potenza totale è molto bassa, l’efficienza è di pressione secondaria.
Inoltre, il problema della dissipazione del calore (causata da perdite) non è così intenso come nelle perdite del motore ad alta potenza e nell’efficienza.