Протэк’21 ite’21

S 
–
 
полная мощность в двигателе станка; 
Q 
– реактивная составляющая потребляемой 
мощности; 
P
1
– мощность в оборудовании; 
ΔP
1
– потери при передаче электрической 
энергии к электродвигателю станка; 
P
2
– мощность в механической системе станков;
ΔP
2
 
– потери при преобразовании электрической энергии в механическую;
P
3
 
– мощность в зону резания; 
ΔP
3
 
– потери при передаче механической энергии;
P
рез
– мощность резания; 
ΔP
рез
 
– потери в зоне обработки 
Баланс активной мощности при использовании металлорежущих станков 
определяется выражением: 
𝑃 = 𝑃
рез
+ ∆𝑃
1
+ ∆𝑃
2
+ ∆𝑃
3
+ ∆𝑃
рез
Как следует из уравнения баланса активной мощности, передача энергии в 
зону обработки и ее преобразование, как с электрической, так и с механической 
стороны сопровождается потерями мощности ΔP
i
на каждом 
i
-ом этапе 
преобразования и передачи. 
Именно эти потери в значительной степени определяют экономические 
(через КПД) показатели качества металлорежущих станков, но и, что более 
важно, показатели безопасности этих станки. 

---

246 
ПРОТЭК’21 ITE’21 
Во время преобразования энергии из электрической в механическую 
происходят потери энергии ΔP
2
, как показано на энергетической диаграмме 
(рис. 2), эти потери являются суммой следующих потерь: 
1. Магнитные потери; 2. Электрические потери; 3. Механические потери. 
Эти потери могут быть измерены с помощью следующих уравнений: 

Магнитные потери: 
𝑃
𝑀
= 𝑓
𝛽
, 𝛽 = 1.3 ÷ 1.5
𝑓
: Частота перемагничивания сердечника статора равна 50 Гц. 

Электрические потери: 
𝑃
э
= 𝑃
э1
+ 𝑃
э2
∶ 𝑃
э1
= 𝑚
1
𝐼
1
𝑟
1
, 𝑃
э2
= 𝑚
2
𝐼
2
𝑟
2
где: 
𝑟
1
, 𝑟
2
– сопротивления обмоток фаз статора и ротора; 
𝑚
1
, 𝑚
2
– число фаз статора и ротора. 

Механические потери: величина этих потерь пропорциональна 
квадрату частоты вращения ротора 
𝑛
: 
𝑃
Мех
≡ 𝑛
2
2
. 
Добавочные потери 
𝑃
д
включают в себя все виды трудноучитываемых 
потерь, вызванных пульсацией магнитной индукции в зубцах и другими 
причинами. В соответствии с ГОСТом добавочные потери асинхронных 
двигателей принимают равными 0,5 % от подводимой к двигателю 
мощности Р
1
. 
Таким образом, можно измерить оценочную величину потерь, 
возникающих в результате преобразованияэлектрической энергии в 
механическую: 
∆𝑃
2
= 𝑃
𝑀
+ 𝑃
э
+ 𝑃
Мех
+ 𝑃
д
∆𝑃
2
= 𝑓
𝛽
+ 𝑚
1
𝐼
1
𝑟
1
+ 𝑚
2
𝐼
2
𝑟
2
+ 𝑛
2
2
+ 𝑃
д
…. (1) 
Как видно из уравнения (1), что величина потерь в процессе 
преобразования связана со значениями переменных электрического тока 
(напряжения и частоты), проходящего через статор и ротор двигателя станка, а 
также связана с номинальными значениями двигатель, например число фаз и 
другие константы. 
Также ясно, что величина этих потерь не может быть нулевой, потому что 
потери связаны с физическим характером работы двигателя, с одной стороны, 
но мы должны стремиться к тому, чтобы их величина была меньше допустимых 
пределов, с другой стороны, это приводит к стабильности работы станка и 
улучшению условий рабочей среды. 
Приблизительное измерение потерь 
∆𝑃
2
, возникающих в результате 
процесса преобразования, может быть получено с помощью уравнения (1), так 
как добавочные потери (
𝑃
д
) невозможно измерить, но они имеют небольшую 
величину, и поэтому наиболее важной вещью, чем измерение величины потерь, 
является удерживать величину потери ниже допустимых предельных значений 
(
𝑃
𝑀𝑎𝑥
). 

---

247 
ПРОТЭК’21 ITE’21 
Следующий 
упрощенный 
алгоритм 
описывает 
механизм 
для 
автоматизации измерения и контроля величины потерь в процессе 
преобразования. 
Рис. 3. Алгоритм механизма автоматизации измерения и контроля величины 
потерь энергии в процессе еѐ преобразования