Kakšna je učinkovitost električnega motorja? Kako povečati učinkovitost elektromotorja?

Elektromotorji so se pojavili že dolgo, vendar so se zanje zanimali, ko so začeli predstavljati alternativo motorjem z notranjim zgorevanjem. Še posebej zanimiva je učinkovitost elektromotorja, kar je ena od njegovih glavnih značilnosti.

Vsak sistem ima določen koeficient učinkovitosti, ki je značilen za učinkovitost njegovega dela na splošno. To pomeni, da določa, kako dobro sistem ali naprava prenaša ali pretvarja energijo. Vrednost učinkovitosti ni pomembna in je najpogosteje predstavljena kot odstotek ali številka od nič do ena.

Parametri učinkovitosti v elektromotorjih

Glavna naloga električni motor zmanjšuje pretvorbo električne energije v mehansko energijo. Učinkovitost te funkcije določa učinkovitost. Formula za učinkovitost električnega motorja je naslednja:

• n = p2 / p1

V tej formuli je p1 dobavljena električna energija, p2 je uporabna mehanska moč, ki jo neposredno proizvaja motor. Električna moč je določena s formulo: p1 = UI (napetost, pomnožena s trenutno močjo), in vrednost mehanske moči po formuli P = A / t (razmerje med delom in časom enote). Tako izgleda izgled učinkovitosti elektromotorja. Vendar je to najpreprostejši del tega. Glede na namen motorja in obseg njegove uporabe se bo izračun razlikoval in upošteval številne druge parametre. Pravzaprav formula za učinkovitost elektromotorja vključuje veliko več spremenljivk. Zgoraj je bil najenostavnejši primer.

Zmanjšanje učinkovitosti

Pri izbiri motorja je treba upoštevati mehansko učinkovitost električnega motorja. Zelo pomembno vlogo imajo izgube, povezane z ogrevanjem motorja, moč reaktivno tokove. Najpogosteje je padec učinkovitosti posledica izpusta toplote, ki se seveda pojavi pri zagonu motorja. Razlogi za sproščanje toplote so lahko različni: motor se lahko segreje med trenjem, pa tudi zaradi električnih in celo magnetnih razlogov. Najenostavnejši primer je situacija, kjer električna energija je bilo porabljenih 1 000 rubljev, delo pa je bilo opravljeno na 700 rubljev. V tem primeru bo učinkovitost 70%.

Za hlajenje elektromotorjev se uporabljajo ventilatorji, ki zrastejo skozi ustvarjene vrzeli. Odvisno od razreda motorjev se ogrevanje lahko izvede na določeno temperaturo. Na primer, motorje razreda A se lahko segrejejo na 85-90 stopinj, razred B - do 110 stopinj. V primeru, da temperatura presega dovoljeno mejo, lahko to pomeni zapiranje statorja.

Povprečna učinkovitost elektromotorjev

Treba je omeniti, da se učinkovitost motorja z enosmernim tokom (in izmeničnega toka) razlikuje glede na obremenitev:

1. V prostem teku je učinkovitost 0%.
2. Pri obremenitvi 25% je učinkovitost 83%.
3. Pri obremenitvi 50% je učinkovitost 87%.
4. Pri obremenitvi 75% je učinkovitost 88%.
5. Pri obremenitvi 100% je učinkovitost 87%.

Eden od razlogov za padec učinkovitosti je asimetrija tokov, ko se v vsako od treh faz uporabljajo različne napetosti. Če je na primer prva faza 410 V, druga - 403 V in tretja - 390 V, potem bo povprečna vrednost 401 V. Asimetrija v tem primeru bo enaka razliki med največjo in najmanjšo napetostjo v fazah (410 -390), to je 20 V. Formula učinkovitosti električnega motorja za izračun izgub bo imela obliko v naši situaciji: 20/401 * 100 = 4,98%. To pomeni, da izgubimo 5% učinkovitosti pri delu zaradi napetosti v fazah.

Skupna izguba in padec učinkovitosti

Obstaja veliko negativnih dejavnikov, ki vplivajo na padec učinkovitosti elektromotorja. Obstajajo določene metode, ki jim omogočajo določitev. Na primer, lahko ugotovite, ali obstaja reža, skozi katero je moč iz omrežja delno prenesena na stator in nato na rotor.

Izgube v zaganjalniku potekajo tudi in vsebujejo več vrednosti. Najprej so lahko izgube, povezane s vrtinčnimi tokovi in ​​obračanjem magnetizacije statorskih jeder.

Če je motor asinhron, obstajajo dodatne izgube zaradi zob v rotorju in statorju. Tokovi vorteksa se lahko pojavijo tudi v ločenih vozliščih motorja. Vse to skupaj zmanjšuje učinkovitost elektromotorja za 0,5%. Asinhroni motorji upoštevajo vse izgube, ki se lahko pojavijo med delovanjem. Zato se lahko razpon učinkovitosti razlikuje od 80 do 90%.

Avtomobili

Zgodovina razvoja elektromotorjev se začne z odkritjem zakon elektromagnetne indukcije. Po njegovem mnenju se indukcijski tok vedno premika tako, da se izogne ​​vzroku, ki ga povzroča. Ta teorija je bila podlaga za oblikovanje prvega elektromotorja.

Sodobni modeli temeljijo na istem načelu, vendar se radikalno razlikujejo od prvih. Elektromotorji so postali močnejši, bolj kompaktni, vendar je najpomembnejše - njihova učinkovitost se je znatno povečala. Zgoraj smo že omenili učinkovitost elektromotorja in v primerjavi z motorjem z notranjim izgorevanjem to je neverjeten rezultat. Na primer, največja učinkovitost motorja z notranjim zgorevanjem doseže 45%.

Prednosti električnega motorja

Visoka učinkovitost je glavna prednost takega motorja. In če motor z notranjim zgorevanjem porabi več kot 50% energije za ogrevanje, potem v električnem motorju za ogrevanje poteka majhen del energije.

Druga prednost je majhna teža in kompaktne dimenzije. Na primer, podjetje Yasa Motors je ustvarilo motor s težo le 25 kg. Je sposoben dati 650 Nm, kar je zelo dober rezultat. Tudi ti motorji so trpežni, ne potrebujejo menjalnika. Veliko lastnikov električnih avtomobilov govori o ekonomičnosti električnih motorjev, kar je do neke mere logično. Konec koncev, pri delu električni motor ne sprošča nobenih produktov izgorevanja. Vendar mnogi vozniki pozabijo, da je za proizvodnjo električne energije treba uporabiti premog, plin ali obogaten uran. Vsi ti elementi onesnažujejo okolje, zato je okoljevarstvena prijaznost elektromotorjev zelo sporna. Da, v procesu dela ne onesnažujejo zraka. Za njimi elektrarne proizvajajo električno energijo.

Povečanje učinkovitosti elektromotorjev

Elektromotorji imajo nekaj pomanjkljivosti, ki slabo vplivajo na zmogljivost. To je šibek začetni navor, visok začetni tok in nedoslednost mehanskega vrtilnega momenta gredi z mehansko obremenitvijo. To vodi v dejstvo, da se učinkovitost naprave zmanjša.

Da bi povečali učinkovitost, poskušajo zagotoviti obremenitev motorja do 75% in več in povečati faktorje moči. Prav tako obstajajo posebne naprave za uravnavanje frekvence dobavljenega toka in napetosti, kar vodi tudi k večji učinkovitosti in večji učinkovitosti.

Ena izmed najbolj priljubljenih naprav za povečanje učinkovitosti elektromotorja je mehki zaganjalnik, ki omejuje hitrost rasti začetnega toka. Prav tako je primerno uporabiti in frekvenčni pretvorniki za spremenite hitrost vrtenja motorja s spreminjanjem frekvence napetosti. To zmanjša porabo energije in zagotavlja nemoten zagon motorja ter visoko natančnost prilagajanja. Začetni navor se poveča, pri spremenljivi obremenitvi pa se stabilizira tudi vrtilna frekvenca. Zato se poveča učinkovitost motorja.

Največja učinkovitost električnega motorja

Odvisnost od vrste konstrukcije se lahko učinkovitost elektromotorjev spreminja od 10 do 99%. Vse je odvisno od vrste motorja. Na primer, učinkovitost motorja batne črpalke je 70-90%. Končni rezultat je odvisen od proizvajalca, strukture naprave itd. Enako velja za učinkovitost električnega motorja žerjava. Če je enako 90%, to pomeni, da bo 90% porabljene električne energije opravilo mehansko delo, preostalih 10% - za ogrevanje delov. Kljub temu obstajajo najuspešnejši modeli električnih motorjev, katerih učinkovitost je skoraj 100%, vendar ne enaka tej vrednosti.

Je učinkovitost več kot 100% možna?

Nikomur ni skrivnost, da električni motorji, katerih učinkovitost presega 100%, v naravi ne morejo obstajati, saj je to v nasprotju z osnovnim zakonom o varčevanju z energijo. Dejstvo je, da energije ne more priti od nikoder in izginiti na popolnoma enak način. Vsak motor potrebuje vir energije: bencin, elektrika. Vendar pa bencin ni večen, kot je električna energija, ker je treba njihove zaloge dopolniti. Če pa je bil vir energije, ki ni potreboval dopolnitve, bi bilo mogoče ustvariti motor z več kot 100-odstotno učinkovitostjo. Ruski izumnik Vladimir Chernyshov je pokazal opis motorja, ki temelji na trajnem magnetu, in njegova učinkovitost, kot trdi sam izumitelj, je več kot 100%.

Hidroelektrarna kot primer trajnega gibanja

Na primer, vzemite hidroelektrarno, kjer se energija proizvaja z visokim vodnim virom. Voda vrti turbino in proizvaja električno energijo. Padec vode poteka pod vplivom gravitacije Zemlje. Čeprav je delo na področju proizvodnje električne energije opravljeno, težnost Zemlje ne postane šibkejša, to pomeni, da se sila privlačnosti ne zmanjša. Nadalje se voda pod vplivom sončne svetlobe izhlapi in ponovno vstopi v rezervoar. To zaključuje cikel. Posledično se proizvede električna energija, obnovijo se stroški za njegovo proizvodnjo.

Seveda lahko rečemo, da sonce ne traja večno, res je, vendar bo trajalo nekaj milijard let. Kar se tiče gravitacije, nenehno deluje, z vlažnostjo iz ozračja. Če močno posplošimo, je hidroelektrarna motor, ki pretvarja mehansko energijo v električno energijo, njegova učinkovitost pa je več kot 100%. To pojasnjuje, da iskanje načinov za ustvarjanje električnega motorja, katerega učinkovitost je lahko več kot 100%, ne bi smeli ustaviti. Navsezadnje se kot neizčrpen vir energije lahko uporabi le gravitacija.

Stalni magneti kot energetski viri za motorje

Drugi zanimiv vir je trajni magnet, ki nikjer ne sprejema energije, magnetno polje pa se ne porabi, tudi ko je delo opravljeno. Na primer, če magnet privlači nekaj zase, bo opravil delo in njegovo magnetno polje ne bo postalo šibkejše. Ta lastnost je bila uporabljena več kot enkrat, da bi ustvarili tako imenovani stroj za stalno vožnjo, vendar do sedaj ni prišlo nič več ali manj normalno. Vsak mehanizem se zgodi prej ali slej, vendar je sam vir, ki je trajni magnet, praktično večen.

Vendar pa obstajajo strokovnjaki, ki pravijo, da sčasoma trajni magneti izgubijo svojo moč zaradi staranja. To ni res, ampak tudi, če bi bilo res, bi ga bilo mogoče vrniti v življenje samo z enim elektromagnetnim impulzom. Motor, ki bi zahteval ponovno polnjenje enkrat v 10-20 letih, čeprav ne more trditi, da je vloga večnega, vendar zelo blizu, primerna.

Obstaja veliko poskusov ustvarjanja trajnega gibanja, ki temelji na trajnih magnetih. Na žalost ni bilo nobenih uspešnih odločitev, na žalost. Toda glede na dejstvo, da je povpraševanje po takšnih motorjih (to preprosto ne more biti), je mogoče, da bomo v bližnji prihodnosti videli nekaj, kar zelo tesno prilega modelu trajnega motorja, ki bo deloval na obnovljivi energiji.

Zaključek

Učinkovitost elektromotorja je najpomembnejši parameter, ki določa učinkovitost določenega motorja. Večja učinkovitost, boljši motor. V motorju z 95-odstotno učinkovitostjo skoraj vsa porabljena energija gre na delo in samo 5% se porabi nepotrebno (na primer ogrevalni deli). Sodobni dizelski motorji lahko dosežejo učinkovitost 45%, kar velja za odličen rezultat. Učinkovitost bencinskih motorjev je še manj.