Eficiência revelada: teste de Swinburne para máquinas de corrente contínua apresentado

Com esta tecnologia, o gerador DC ou motor DC é operado como um motor sem carga; são determinadas as perdas das máquinas de corrente contínua. Conhecendo as falhas de uma máquina CC, podemos determinar antecipadamente a eficiência de uma máquina CC em qualquer carga desejada. Este teste se aplica apenas a máquinas DC com fluxo constante em todos os sacos (máquina shunt DC e máquina composta DC). Este teste consiste em duas etapas;

Desempenho ocioso brilhante

O método de perda sem carga envolve a operação de um gerador ou motor CC sem carga. Esta condição especial de operação expõe as perdas inerentes à máquina. Se o dispositivo operar sem limitação externa, as perdas que ocorrem sem trabalho mecânico podem ser medidas.

Compreendendo as perdas

Durante esta operação ociosa, a máquina sofre perdas devido a vários fatores. Essas perdas incluem perdas no núcleo (perdas por histerese e correntes parasitas), bem como perdas por fricção e resistência do ar. Cada um destes elementos contribui para a ineficiência energética geral da máquina.

Poder preditivo

O que torna o método de perda sem carga particularmente poderoso é o seu poder preditivo. Ao quantificar as perdas em condições de inatividade, os engenheiros obtêm informações sobre como a máquina se comporta sob diferentes condições de carga. Essa capacidade preditiva permite decisões informadas para otimizar a eficiência.

Aplicabilidade e escopo

O método de perda sem carga é mais eficaz quando aplicado a máquinas DC que mantêm um fluxo magnético constante em toda a sua faixa operacional. Este método encontra sua base ideal em dispositivos como shunt DC e máquinas compostas, onde a mudança permanece constante independentemente das diferentes cargas operacionais.

Melhorando a análise de eficiência

Este método ultrapassa os limites tradicionais da avaliação da eficiência. Ele esclarece as perdas frequentemente negligenciadas que afetam a eficiência geral das máquinas DC. Com esse conhecimento, os engenheiros podem desenvolver estratégias para melhorar o uso e o desempenho da energia.

Eficiência redefinida

O método de perda por inatividade redefine a avaliação de eficiência, fornecendo informações sobre o cenário de desempenho da máquina, além dos cenários de teste tradicionais. Destaca as perdas que muitas vezes não estão no centro das atenções e sublinha a sua importância na equação geral da eficiência.

A resistência dos enrolamentos da armadura e dos enrolamentos de campo shunt é medida usando uma bateria, um amperímetro e um voltímetro. Como essas resistências de armadura e de campo shunt são medidas quando a máquina CC está fria, elas devem ser convertidas para valores que correspondam à temperatura na qual a máquina CC operaria em plena carga. Estes valores são geralmente medidos quando a temperatura ambiente sobe acima de 40°C.^ÓC. A resistência ao calor do enrolamento da armadura e do enrolamento de campo shunt é R_A e R_Sh de acordo.

Temperatura e resistência

A resistência a quente do enrolamento refere-se à resistência de um enrolamento operando sob carga e em temperatura elevada. Ao contrário da resistência ao frio, que é medida à temperatura ambiente, a resistência ao calor reflete a resistência quando o enrolamento é aquecido devido ao fluxo de corrente e outros fatores.

Operação sob carga

Para determinar a resistência ao calor, o enrolamento é submetido a uma carga que corresponde às suas condições típicas de operação. À medida que a corrente flui através do enrolamento, ela gera calor devido à resistência inerente do material do enrolamento.

Medindo a mudança

O aspecto principal desta medição é rastrear a mudança na resistência à medida que o enrolamento aquece. Isto é crítico porque a maioria dos materiais, incluindo o cobre utilizado nos enrolamentos, experimenta um aumento na resistência à medida que a temperatura aumenta. O aumento da resistência é proporcional ao aumento da temperatura.

Significado e aplicações

A determinação da resistência ao calor tem implicações críticas em diversas áreas, desde a geração de energia até os processos industriais. Ele fornece informações sobre o desempenho do enrolamento sob condições operacionais, permitindo que os engenheiros otimizem projetos e otimizem o uso de energia.

Desafios e calibração

Medir com precisão a resistência ao calor pode ser um desafio devido a fatores como a distribuição de temperatura dentro do enrolamento e a influência de outros materiais. Para garantir resultados precisos, são utilizadas técnicas e dispositivos de medição especiais.

Melhorando a eficiência e a confiabilidade

Ao compreender o comportamento da resistência do enrolamento sob condições operacionais, os engenheiros podem tomar decisões informadas sobre o projeto do sistema, a resiliência e a vida útil dos componentes. Esse conhecimento contribui para a eficiência e confiabilidade geral dos sistemas elétricos.

Um instrumento de precisão

Determinar a resistência térmica dos enrolamentos é uma ferramenta de precisão na caixa de ferramentas do engenheiro. Permite uma compreensão mais profunda do desempenho dos componentes elétricos em cenários do mundo real, melhorando a precisão e a eficácia do projeto e da operação.

Limitações dos problemas de teste e precisão

Quando ociosa, a máquina CC funciona como um motor, com a tensão de alimentação variando até a tensão nominal normal. O controlador de campo R é usado para variar a velocidade do motor para atingir a velocidade nominal conforme mostrado na figura.

Deixar

V = tensão de alimentação

EU₀ = corrente sem carga medida por A₁

EU_Sh = Corrente de campo shunt pronta através de A₂

Corrente de armadura sem carga I_e = eu₀ – EU_Sh

Potência de entrada em marcha lenta para o motor = VI₀

Potência de entrada em marcha lenta para o motor = VI_a

= V (eu₀ – EU_Sh)

Como a potência de saída é zero, a potência de entrada sem carga para a armadura resulta em perdas de ferro, perdas de cobre da armadura, perdas por atrito e perdas por arrasto.

Perda constante W_C = Potência de entrada para o motor – Perda de cobre na armadura

b_C =VI₀ – (EU₀ – EU_Sh²R_A)

Uma vez identificadas as perdas constantes, a eficiência da máquina CC em qualquer carga pode ser determinada. É desejável determinar a eficiência da máquina DC em corrente sem carga. Então

Corrente de armadura I_A =II_Sh (Para dirigir)

EU_A = eu + eu_Sh (Para gerar)

Potência de entrada para motor = VI

Perda de cobre da âncora =I_A²R_A = (II_Sh²R_A)

Perda constante = W_C

Perda total = (II_Sh2R_A)+W_C

Eficiência do motor η = (potência de entrada – perdas)/potência de entrada

η = {VI – (II_Sh²R_A)} / VI

Potência de saída do gerador = VI

Perda de cobre da âncora =I_A²R_A = (eu + eu_Sh²R_A)

Perda constante = W_C

Perda total = (I+I_Sh²R_A)+W_C

Eficiência do motor η = potência de saída / (potência de saída + perdas)

η = VI / {VI + (I + I_Sh²R_A) + W_C}