Koja je učinkovitost električnog motora? Kako povećati učinkovitost električnog motora?

Električni su se motori dugo pojavljivali, ali veliki interes za njih nastao je kada su počeli predstavljati alternativu motora s unutarnjim izgaranjem. Posebno je zanimljiva učinkovitost elektromotora, što je jedno od njegovih glavnih karakteristika.

Svaki sustav ima neki koeficijent učinkovitosti koji karakterizira djelotvornost svog rada općenito. To znači da određuje koliko dobro sustav ili uređaj prenosi ili pretvara energiju. Vrijednost učinkovitosti nije važna, a najčešće se predstavlja kao postotak ili broj od nula do jednog.

Parametri učinkovitosti u elektromotorima

Glavni zadatak električni motor smanjuje se pretvorbu električne energije u mehaničku energiju. Učinkovitost određuje učinkovitost ove funkcije. Formula za učinkovitost elektromotora je sljedeća:

• n = p2 / p1

U ovoj formuli, P1 - to primjenom električne energije, P2 - korisne mehaničke snage, koji je proizveden izravno motor. Električno je definiran formulom: p1 = UI (napon puta struja) i vrijednost mehaničke energije iz formule P = A / (t omjer rada po jedinici vremena). Ovako izgleda izračun učinkovitosti električnog motora. Međutim, to je najjednostavniji dio. Ovisno o imenovanju motora i opseg njegove primjene, izračun će biti drugačiji i uzeti u obzir mnoge druge parametre. U stvari, formula za učinkovitost električnog motora uključuje mnogo više varijabli. Gornji je bio najjednostavniji primjer.

Smanjenje učinkovitosti

Mehanička učinkovitost elektromotora mora se uzeti u obzir prilikom odabira motora. Vrlo veliku ulogu imaju gubitci koji su povezani s grijanjem motora, moć reaktivna struje. Najčešće je pad učinkovitosti zbog oslobađanja topline koja se, naravno, javlja kada motor radi. Razlozi za oslobađanje topline mogu biti različiti: motor se može zagrijati tijekom trenja, kao i zbog električnih i čak magnetskih razloga. Najjednostavniji primjer je situacija u kojoj električnu energiju potrošeno je 1.000 rubalja, a rad je izrađen na 700 rubalja. U tom će slučaju učinkovitost biti 70%.

Za hlađenje električnih motora, ventilatori se koriste da puhati zrak kroz stvorene praznine. Ovisno o klasi motora, grijanje se može izvesti na određenu temperaturu. Na primjer, motori klase A mogu se zagrijati na 85-90 stupnjeva, klasa B - do 110 stupnjeva. U slučaju da temperatura prelazi dopuštenu granicu, to može ukazivati ​​na zatvaranje statora.

Prosječna učinkovitost elektromotora

Važno je napomenuti da učinkovitost motora istosmjerne struje (i izmjenične struje) varira ovisno o opterećenju:

1. U praznom hodu učinkovitost je 0%.
2. Kod opterećenja od 25% učinkovitost iznosi 83%.
3. Kod opterećenja od 50% učinkovitost je 87%.
4. Kod opterećenja od 75%, učinkovitost je 88%.
5. Kod opterećenja od 100%, učinkovitost je 87%.

Jedan od razloga za pad učinkovitosti - asimetriju struje kada se različiti naponi dostavlja svakoj od tri faze. Ako, na primjer, u prvoj fazi napon 410 V, drugi - 403 V, a treći - 390 V, prosječna vrijednost 401 V. asimetrije u ovom slučaju je jednaka razlici između maksimalnog i minimalnog napona na faza (410 -390), tj 20 V. formula za izračun gubitaka učinkovitosti motora će izgledati u našem slučaju: 20/401 * 100 = 4,98%. To znači da gubimo 5% učinkovitosti na radu zbog razlike napona u fazama.

Ukupni gubitak i pad učinkovitosti

Postoji mnogo negativnih čimbenika koji utječu na pad učinkovitosti elektromotora. Postoje određene metode koje omogućuju određivanje. Na primjer, možete odrediti postoji li praznina kroz koju se snaga iz rešetke djelomično prenosi na stator, a zatim na rotor.

Gubici u starteru također se odvijaju i sastoje se od nekoliko vrijednosti. Prije svega, to može biti gubitak koji se odnosi na vrtložne struje i magnetizaciju preokreta statorskih jezgri.

Ako je motor asinkroni, tada su u rotoru i statoru prisutni dodatni gubici. Vortex struje mogu se također pojaviti u odvojenim čvorovima motora. Sve to ukupno smanjuje učinkovitost elektromotora za 0,5%. Asinkroni motori uzimaju u obzir sve gubitke koji mogu nastati tijekom rada. Dakle, raspon učinkovitosti može varirati od 80 do 90%.

Automobilski motori

Povijest razvoja električnih motora počinje otkrićem zakon elektromagnetske indukcije. Prema njegovim riječima, indukcijska struja uvijek se kreće na takav način da se suprotstavlja uzroku koji ga uzrokuje. Ta je teorija stvorila osnovu za stvaranje prvog električnog motora.

Moderni modeli temelje se na istom principu, ali su radikalno različiti od prvih. Elektromotori su postali snažniji, kompaktniji, ali najvažniji - njihova se učinkovitost značajno povećala. Već smo napisali o učinkovitosti elektromotora, au usporedbi s motorom s unutrašnjim izgaranjem ovo je nevjerojatan rezultat. Na primjer, maksimalna učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem doseže 45%.

Prednosti električnog motora

Visoka učinkovitost je glavna prednost takvog motora. A ako motor s unutarnjim sagorijevanjem troši više od 50% energije za grijanje, tada u električnom motoru za grijanje mali dio energije ide.

Druga prednost je njezina lagana i kompaktna dimenzija. Na primjer, tvrtka Yasa Motors stvorila je motor s težinom od samo 25 kg. Može isporučiti 650 Nm, što je vrlo pristojan rezultat. Isto tako, takvi motori su izdržljivi, ne trebaju mjenjač. Mnogi vlasnici električnih automobila govore o gospodarstvu električnih motora, što je u određenoj mjeri logično. Uostalom, kod rada, električni motor ne emitira nikakve proizvode izgaranja. Međutim, mnogi vozači zaboravljaju da je za proizvodnju električne energije potrebno koristiti ugljen, plin ili obogaćen uran. Svi ti elementi zagađuju okoliš, pa je ekološki prihvatljivost električnih motora vrlo sporna. Da, one ne zagađuju zrak u procesu rada. Za njih, elektrane proizvode električnu energiju.

Povećanje učinkovitosti elektromotora

Električni motori imaju neke nedostatke koji imaju loš učinak na performanse. Ovo je slabo pokretanje okretnog momenta, visoka početna struja i nedosljednost mehaničkog momenta osovine s mehaničkim opterećenjem. To dovodi do činjenice da je učinkovitost uređaja smanjena.

Da bi povećali učinkovitost, pokušavaju osigurati opterećenje motora do 75% i više i povećati čimbenike snage. Također postoje posebni uređaji za reguliranje frekvencije isporučene struje i napona, što također dovodi do povećane učinkovitosti i povećane učinkovitosti.

Jedan od najpopularnijih uređaja za povećanje učinkovitosti elektromotora je soft starter, koji ograničava brzinu rasta početne struje. Također je prikladno koristiti i pretvarači frekvencije za promijenite brzinu rotacije motora promjenom frekvencije napona. To dovodi do smanjenja potrošnje energije i omogućuje glatko pokretanje motora, veliku točnost prilagodbe. Polazni moment također raste, a kod promjenjivog opterećenja brzina rotacije stabilizirana je. Kao rezultat, povećava se učinkovitost motora.

Maksimalna učinkovitost elektromotora

Ovisno o vrsti konstrukcije, učinkovitost u elektromotorima može varirati od 10 do 99%. Sve ovisi o tome kakav je to motor. Na primjer, učinkovitost motora s klipnim pumpom iznosi 70-90%. Krajnji rezultat ovisi o proizvođaču, strukturi uređaja, itd. Isto se može reći io učinkovitosti električnog motora dizalice. Ako je jednako 90%, to znači da 90% potrošene električne energije ide za obavljanje mehaničkog rada, a preostalih 10% - za grijanje dijelova. Ipak, postoje najuspješniji modeli električnih motora čija je učinkovitost blizu 100%, ali ne i jednaka ovoj vrijednosti.

Je li učinkovitost više od 100% moguća?

Nije tajna da su elektromotori čija je učinkovitost veća od 100%, ne može postojati u prirodi, jer je u suprotnosti s temeljnim zakonom očuvanja energije. Činjenica je da energija ne može doći niotkuda i nestati na isti način. Svaki motor treba izvor energije: benzin, struja. Međutim, benzin nije vječan, poput struje, jer se njihove rezerve moraju nadopunjavati. No, ako postoje izvor energije koji ne treba napuniti, sasvim je moguće da će biti stvoriti motor s učinkovitošću od preko 100%. Ruski izmisliti Vladimir Tchernyshov pokazala opis motora, koja se temelji na permanentnog magneta i njegove učinkovitosti, kao izumitelj kaže da je više od 100%.

Hidroelektrana kao primjer trajnog kretanja

Na primjer, uzmite hidroelektranu, gdje se energija proizvodi pada s visine visoke vode. Voda rotira turbinu i proizvodi električnu energiju. Pad vode provodi se pod utjecajem Zemljine gravitacije. Iako se radi o proizvodnji električne energije, gravitacija Zemlje ne postaje slabija, tj. Snaga privlačenja se ne smanjuje. Nadalje, voda pod djelovanjem sunčeve svjetlosti isparava i ponovno ulazi u rezervoar. Ovo zaključuje ciklus. Kao rezultat toga nastaje električna energija, troškovi za njegovu proizvodnju se obnavljaju.

Naravno, možemo reći da sunce ne traje vječno, to je istina, ali će trajati nekoliko milijardi godina. Što se tiče gravitacije, on neprestano radi, izvlačeći vlagu iz atmosfere. Ako se snažno generaliziramo, hidroelektrana je motor koji pretvara mehaničku energiju u električnu energiju, a njegova učinkovitost je više od 100%. Time je jasno da se ne treba zaustaviti traženje načina za stvaranje električnog motora, čija učinkovitost može biti više od 100%. Uostalom, ne samo da se gravitacija može koristiti kao neiscrpni izvor energije.

Trajni magneti kao izvori energije za motore

Drugi zanimljiv izvor je trajni magnet koji ne prima energiju nigdje, a magnetsko polje se ne potroši čak ni kad je rad obavljen. Na primjer, ako magnet privuče nešto za sebe, to će raditi, a njeno magnetsko polje neće postati slabije. Ova je nekretnina više puta korištena za stvaranje tzv. Perpetualnog stroja za kretanje, ali do sada ništa više ili manje normalno nije došlo. Bilo koji mehanizam istrošen je prije ili kasnije, ali sam izvor, koji je trajni magnet, praktički je vječan.

Međutim, postoje stručnjaci koji kažu da s vremenom trajni magneti gube snagu zbog starenja. To nije istina, ali čak i ako je to istina, onda bi bilo moguće vratiti ga u život samo s jednim elektromagnetnim impulsom. Motor, koji će zahtijevati punjenje jednom u 10-20 godina, iako ne može zahtijevati ulogu vječnog, ali vrlo blizu ovog prikladan je.

Bilo je mnogo pokušaja stvaranja stalnog stroja za kretanje na temelju trajnih magneta. Na žalost, do sada nije bilo uspješnih odluka. Ali s obzirom na činjenicu da je potražnja za takvim motorima (jednostavno ne može biti), moguće je da ćemo u skoroj budućnosti vidjeti nešto što vrlo blisko približava modelu trajnog motora koji će raditi na obnovljivoj energiji.

zaključak

Učinkovitost električnog motora je najvažniji parametar koji određuje učinkovitost pojedinog motora. Što je veća učinkovitost, to je bolji motor. U motoru s učinkovitosti od 95%, gotovo sva potrošena energija ide na rad i nepotrebno je potrošeno samo 5% (na primjer, dijelovi za grijanje). Moderni dizelski motori mogu postići učinkovitost od 45%, a to se smatra hladnim rezultatom. Učinkovitost benzinskih motora još je manja.