Меню

Кпд мощность коэффициент быстроходности

Мощность и коэффициент полезного действия электродвигателей

Электрические двигатели имеют высокий коэффициент полезного действия (КПД), но все же он далек от идеальных показателей, к которым продолжают стремиться конструкторы. Все дело в том, что при работе силового агрегата преобразование одного вида энергии в другой проходит с выделение теплоты и неминуемыми потерями. Рассеивание тепловой энергии можно зафиксировать в разных узлах двигателя любого типа. Потери мощности в электродвигателях являются следствием локальных потерь в обмотке, в стальных деталях и при механической работе. Вносят свой вклад, пусть и незначительный, дополнительные потери.

Магнитные потери мощности

При перемагничивании в магнитном поле сердечника якоря электродвигателя происходят магнитные потери. Их величина, состоящая из суммарных потерь вихревых токов и тех, что возникают при перемагничивании, зависят от частоты перемагничивания, значений магнитной индукции спинки и зубцов якоря. Немалую роль играет толщина листов используемой электротехнической стали, качество ее изоляции.

Механические и электрические потери

Механические потери при работе электродвигателя, как и магнитные, относятся к числу постоянных. Они складываются из потерь на трение подшипников, на трение щеток, на вентиляцию двигателя. Минимизировать механические потери позволяет использование современных материалов, эксплуатационные характеристики которых совершенствуются из года в год. В отличие от них электрические потери не являются постоянными и зависят от уровня нагрузки электродвигателя. Чаще всего они возникают вследствие нагрева щеток, щеточного контакта. Падает коэффициент полезного действия (КПД) от потерь в обмотке якоря и цепи возбуждения. Механические и электрические потери вносят основной вклад в изменение эффективности работы двигателя.

Добавочные потери мощности в электродвигателях складываются из потерь, возникающих в уравнительных соединениях, из потерь из-за неравномерной индукции в стали якоря при высокой нагрузке. Вносят свой вклад в общую сумму добавочных потерь вихревые токи, а также потери в полюсных наконечниках. Точно определить все эти значения довольно сложно, поэтому их сумму принимают обычно равной в пределах 0,5-1%. Эти цифры используют при расчете общих потерь для определения КПД электродвигателя.

КПД и его зависимость от нагрузки

Коэффициент полезного действия (КПД) электрического двигателя это отношение полезной мощности силового агрегата к мощности потребляемой. Этот показатель у двигателей, мощностью до 100 кВт находится в пределах от 0,75 до 0,9. для более мощных силовых агрегатов КПД существенно выше: 0,9-0,97. Определив суммарные потери мощности в электродвигателях можно достаточно точно вычислить коэффициент полезного действия любого силового агрегата. Этот метод определения КПД называется косвенным и он может применяться для машин различной мощности. Для маломощных силовых агрегатов часто используют метод непосредственной нагрузки, заключающийся в измерениях потребляемой двигателем мощности.

Читайте также:  Мощность подключения духового шкафа 2700 или 3300

КПД электрического двигателя не является величиной постоянной, своего максимума он достигает при нагрузках около 80% мощности. Достигает он пикового значения быстро и уверенно, но после своего максимума начинает медленно уменьшаться. Это связывают с возрастанием электрических потерь при нагрузках, более 80% от номинальной мощности. Падение коэффициента полезного действия не велико, что позволяет говорить о высоких показателях эффективности электродвигателей в широком диапазоне мощностей.

Источник

Вопрос 2.9. Коэффициент быстроходности

С целью установления аналогии между рабочими колесами от­дельных типов и отнесения их к определенной серии существует по­нятие коэффициента быстроходности колес он является основной характеристикой, определяющей тип насоса, и влияет на выбор чис­ла ступеней центробежного насоса. Коэффициентом быстроходнос­ти колеса насоса называется число оборотов такого эталонного коле­са, которое геометрически подобно рассматриваемому, имеет одина­ковые с ним гидравлический и объемный КПД, но создает напор H = 1м и имеет подачу Q = 0,1м³/сек, т.е. развивает гидравлическую мощность 1кВт.

Коэффициент быстроходности определяют из условий геометри­ческого подобия по следующей формуле:

где n — скорость вращения колеса в об/мин;

Q — подача в м³/сек при максимальном КПД;

Н — напор одного рабочего колеса в м вод. ст.

Для насоса с рабочим колесом двойного всасывания для подачи следует принимать . Коэффициент быстроходности — величина, определяющая для оптимального режима тип подобных насосов не­зависимо от размеров и числа оборотов.

Рис. 2.7. Классификация рабочих колес в зависимости от быстроходности: а — тихоходное колесо центробежного насоса ( = 50. 80 и ≈ 2,5);

б -нормальное колесо центробежного насоса ( = 80.. .150 и ≈ 2);

в — быстроходное колесо центробежного насоса ( = 150. 300 и ≈ 1,8. 1,4);

г -колесо диагонального насоса ( = 300. 600 и ≈ 1,2. ..1,1);

д- колесо пропеллерного насоса ( =600. 1200 и ≈ 1,8)

Лопастные насосы в зависима от разделяют на три основные группы: центробежные, диагональные и пропеллерные (осевые). Как следует из рис. 2.7., центробежные насосы при

Читайте также:  Формула мощности потребителя электрического тока

Q и H коэффициент быстроходно­сти пропорционален числу оборотов насоса , то с увеличением числа оборотов уменьшаются размеры и вес насоса.

Для получения больших напоров следует увеличивать число обо­ротов п данного колеса или увеличивать наружный диаметр колеса (D е — наружный диаметр входного канала колеса). Величина на­пора колеса пропорциональна квадрату его диаметра D 2 и квадрату окружной скорости на выходе из колеса. Для получения больших напоров насосы выполняют многоступенчатыми или применяют пос­ледовательное соединение насосов.

Из рассмотрения формулы (2.21) следует, что при заданном чис­ле оборотов п коэффициент быстроходности увеличивается с уве­личением подачи и уменьшением напора. Следовательно, тихоход­ные колеса служат для создания больших напоров при малой пода­че, а быстроходные колеса (диагональные и пропеллерные) дают большую подачу при небольших напорах. Поэтому тихоходные на­сосы наиболее часто применяют для водоснабжения и в нефтяной

промышленности для подачи нефти из скважин, где требуется со­здание больших напоров, а пропеллерные насосы используют в ус­тановках, предназначенных для подъема больших масс жидкости на сравнительно небольшую высоту, например для подачи воды в оро­сительные каналы.

Источник



Теоретический напор, мощность и к.п.д центробежных насосов, коэффициент быстроходности ЦБН (основные рабочие параметры)

К основным параметрам центробежных насосов относятся величины, которые характеризуют работу насосов как гидравлических машин, а именно:

Производительность или подача;

Давление на входе и выходе насоса (напор на входе и выходе);

Полное давление, развиваемое насосом;

Полный напор, развиваемый насосом;

Коэффициент полезного действия;

Кавитационный запас насоса;

Критический и допустимый кавитационные запасы насоса;

Допустимая высота всасывания насоса;

Коэффициент быстроходности насоса.

Подача или производительность насоса – количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Различают производительность массовую M и объемную Q. Между собой они связаны соотношением

где плотность жидкости

Полное давление, развиваемое насосом рассчитывается по формуле:

где и — давление на входе и выходе насоса, Па; и — скорость жидкости на входе и выходе, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2; и — геодезические отметки манометров, которыми измеряют давления и , м.

Полный напор, развиваемый насосом, определяется при помощи формулы 2.2 и на основе известного соотношения между давлением и напором

где Н – полный напор, развиваемый насосом.

Поскольку центробежные насосы одновременно являются механизмом и гидравлической машиной, то их работа оценивается с помощью нескольких коэффициентов полезного действия: — гидравлический КПД; — объемный КПД; — механический КПД.

Читайте также:  Как увеличить мощность дэу сенс

С помощью оцениваются потери гидравлической энергии (потери напора) в проточной части насоса. С помощью оцениваются объемные потери энергии в насосе, возникающие в результате утечек и протечек жидкости в уплотнениях. С помощью оцениваются потери энергии в узлах трения насосов (подшипниках и концевых уплотнителях).

Общий КПД насоса равен:

Применительно к насосам различают несколько видов мощности:

— мощность, потребляемая насосом:

— мощность насосно-силового агрегата:

где ηдв – КПД двигателя; ηпер – КПД механической передачи между двигателем и насосом.

Кавитационный запас насоса – это избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости:

где Рs – давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости.

Критический кавитационный запас насоса – это минимальный избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором в насосе не возникает кавитации.

Допустимый кавитационный запас насоса:

где к – коэффициент запаса, принимаемый в размере 1,1-1,35; ∆hкр – критический кавитационный запас.

Допустимая высота всасывания насоса — это максимальная высота, на которую насос может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем жидкости в резервуаре откачки, при которой в насосе не будет кавитации:

где Р0 — давление над уровнем жидкости в резервуаре откачки; hвс — потери напора во всасывающем трубопроводе.

Рассчитанное по формуле 2.10 значение HS может быть как положительным, так и отрицательным. Положительное значение свидетельствует о том, что насос в данной ситуации обладает самовсасывающей способностью и может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем её в резервуаре откачки, но на высоту не более рассчитанной. Отрицательное значение HS свидетельствуют об отсутствии у насоса самовсасывающей способности. Для придания насосу работоспособности в данном случае на его входе необходимо поддерживать напор не менее рассчитанного отрицательного значения Hs взятого по абсолютной величине (подпор).

Коэффициент быстроходности насоса определяется формулой:

где n – номинальные обороты ротора, мин-1; Q и H –номинальная подача м3/с и номинальный напор, м (которые обычно определяются из маркировки насоса).

Коэффициент быстроходности насосов – это своеобразный критерий в зависимости от численного значения, которого насосы подразделяются на:

Источник