Каква е ефективността на електродвигателя? Как да увеличим ефективността на електрическия мотор?

Електродвигателите се появяват дълго време, но голям интерес към тях възниква, когато те започнаха да представляват алтернатива на двигателите с вътрешно горене. Особено интересна е ефективността на електрическия мотор, който е една от основните му характеристики.

Всяка система има някакъв коефициент на ефективност, който характеризира ефективността на нейната работа като цяло. Това означава, че определя колко добре системата или устройството прехвърля или преобразува енергията. Стойността на ефективността няма значение и най-често тя се представя като процент или число от нула до едно.

Параметри на ефективността на електродвигателите

Основната задача електрически мотор намалява до превръщането на електрическата енергия в механична енергия. Ефективността определя ефективността на тази функция. Формулата за ефективност на електродвигателя е, както следва:

• п = р2 / р1

В тази формула p1 е приложената електрическа мощност, p2 е полезната механична мощност, генерирана директно от двигателя. Електрическото захранване се определя по формулата: p1 = UI (напрежение, умножено по тока на тока) и стойността на механичната мощност по формулата P = A / t (съотношение на работа към единица време). Така изглежда изчислението на ефективността на електрическия мотор. Това обаче е най-простата част от него. В зависимост от целта на двигателя и обхвата на приложението му изчислението ще се различава и ще вземе предвид много други параметри. Всъщност формулата за ефективността на електрическия мотор включва много повече променливи. Горното беше най-простият пример.

Намаляване на ефективността

При избора на двигател трябва да се вземе предвид механичната ефективност на електродвигателя. Много голяма роля играят загубите, свързани с отоплението на двигателя, мощност реактивен токове. Най-често намаляването на ефективността се дължи на отделянето на топлина, което естествено възниква при работа на двигателя. Причините за отделянето на топлина може да са различни: двигателят може да се загрява по време на триене, както и по електрически и дори магнитни причини. Най-простият пример е случаят електрическа енергия бяха изразходвани 1 000 рубли, а работата беше извършена на 700 рубли. В този случай ефективността ще бъде 70%.

За охлаждане на електродвигателите се използват вентилатори, които издухват въздуха през създадените пролуки. В зависимост от класа на двигателите, отоплението може да се извърши до определена температура. Например двигателите от клас А могат да бъдат нагрявани до 85-90 градуса, клас Б - до 110 градуса. В случай че температурата надвиши допустимата граница, това може да означава затваряне на статор.

Средна ефективност на електродвигателите

Струва си да се отбележи, че ефективността на мотора на постоянен ток (и променлив ток) варира в зависимост от товара:

1. При неактивност ефективността е 0%.
2. При товар от 25% ефективността е 83%.
3. При товар от 50% ефективността е 87%.
4. При товар от 75% ефективността е 88%.
5. При товар от 100% ефективността е 87%.

Една от причините за спада на ефективност - течения асиметрия при различни напрежения е предоставила на всяка от трите фази. Ако, например, в първа фаза напрежението е 410 V, а вторият - 403 V, а третият - 390 V, средната стойност е 401 V. Асиметрията в този случай е равна на разликата между максималната и минималната напрежение на фазите (410 -390), т.е. 20 V. формула за изчисляване на загубата на ефективност на двигателя ще изглежда като в нашия случай: 20/401 * 100 = 4,98%. Това означава, че губим 5% от ефективността на работа поради разликата в напрежението във фазите.

Общо загуба и спад в ефективността

Съществуват много отрицателни фактори, които оказват влияние върху спада в ефективността на електрическия мотор. Има определени методи, които им позволяват да бъдат определени. Например, можете да определите дали има празно пространство, чрез което мощността от мрежата се предава частично на статора и след това на ротора.

Загубите в стартера също се извършват и се състоят от няколко стойности. На първо място, това могат да бъдат загуби, свързани с вихрови токове и обръщане на магнетизацията на статорните сърцевини.

Ако двигателят е асинхронен, има допълнителни загуби поради зъбите в ротора и статора. Въртящите токове могат да се появят и в отделни двигателни възли. Всичко това намалява ефективността на електродвигателя с 0,5%. Асинхронните двигатели отчитат всички загуби, които могат да възникнат по време на работа. Следователно обхватът на ефективността може да варира от 80 до 90%.

Автомобилни двигатели

Историята на развитието на електродвигателите започва с откриването закон на електромагнитната индукция. Според него индукционният ток винаги се движи по такъв начин, че да противодейства на причината, която го причинява. Именно тази теория формира основата за създаването на първия електродвигател.

Модерните модели се основават на един и същ принцип, но те са радикално различни от първите. Електродвигателите са станали много по-мощни, по-компактни, но най-важното - ефективността им се е увеличила значително. Вече сме написани по-горе за ефективността на електрическия мотор, а в сравнение с двигателя с вътрешно горене това е невероятен резултат. Например, максималната ефективност на двигател с вътрешно горене достига 45%.

Предимства на електрическия мотор

Високата ефективност е основното предимство на такъв мотор. И ако двигателят с вътрешно горене прекарва повече от 50% от енергията за отопление, тогава в електрическия мотор за отопление преминава малка част от енергията.

Второто предимство е лекото му тегло и компактните размери. Например компанията Yasa Motors създаде двигател с тегло само 25 кг. Тя е в състояние да доставя 650 Nm, което е много приличен резултат. Също така, такива двигатели са издръжливи, не се нуждаят от предавателна кутия. Много собственици на електрически автомобили говорят за икономията на електродвигателите, което до известна степен е логично. В края на краищата, когато работите, електрическият мотор не изпуска никакви горивни продукти. Много водачи обаче забравят, че за производството на електроенергия е необходимо да се използват въглища, газ или газ обогатен уран. Всички тези елементи замърсяват околната среда, така че екологосъобразността на електродвигателите е много спорен въпрос. Да, те не замърсяват въздуха в процеса на работа. За тях електроцентралите произвеждат електричество.

Повишаване ефективността на електродвигателите

Електродвигателите имат някои недостатъци, които оказват лошо влияние върху производителността. Това е слаб начален въртящ момент, висок стартов ток и несъответствие на механичния въртящ момент на вала с механично натоварване. Това води до факта, че ефективността на устройството е намалена.

За да увеличат ефективността, те се опитват да осигурят натоварването на двигателя до 75% и по-високи и да увеличат факторите на мощността. Също така има специални устройства за регулиране на честотата на подадения ток и напрежение, което също води до повишена ефективност и повишена ефективност.

Едно от най-популярните устройства за повишаване на ефективността на електрическия мотор е мек стартер, който ограничава скоростта на нарастване на стартовия ток. Също така е уместно да се използват и честотни преобразуватели за променете скоростта на въртене на двигателя, като промените честотата на напрежението. Това води до намаляване на консумацията на мощност и осигурява гладко стартиране на двигателя, висока точност на регулиране. Началният въртящ момент също се увеличава и при променливо натоварване скоростта на въртене се стабилизира. В резултат на това ефективността на двигателя се увеличава.

Максимална ефективност на електродвигателя

В зависимост от вида на конструкцията, ефективността на електродвигателите може да варира от 10 до 99%. Всичко зависи от вида на двигателя. Например ефективността на двигателя на буталната помпа е 70-90%. Крайният резултат зависи от производителя, структурата на устройството и т.н. Същото може да се каже и за ефективността на електродвигателя на крана. Ако тя е равна на 90%, това означава, че 90% от консумираната електроенергия ще отиде да изпълни механичната работа, а останалите 10% - за отопление на частите. Все пак има най-успешните модели на електродвигатели, чиято ефективност е близо до 100%, но не и равна на тази стойност.

Ефективността е повече от 100% възможна?

Не е тайна за никого, че електродвигателите, чиято ефективност надвишава 100%, не могат да съществуват в природата, тъй като това противоречи на основния закон за консервацията на енергия. Факт е, че енергията не може да дойде от нищото и да изчезне точно по същия начин. Всеки двигател се нуждае от енергиен източник: бензин, електричество. Въпреки това, бензинът не е вечен, като електричество, защото резервите му трябва да бъдат заредени. Но ако имаше източник на енергия, който не се нуждаеше от попълване, тогава би било възможно да се създаде мотор с ефективност над 100%. Руският изобретател Владимир Чернишов показа описание на двигателя, който се основава на постоянен магнит и неговата ефективност, както твърди изобретателят, е повече от 100%.

Водноелектрическа централа като пример за вечно движение

Например, вземете водноелектрическа централа, където енергията се произвежда от падане от висока височина на водата. Водата върти турбината и произвежда електричество. Падането на водата се извършва под въздействието на гравитацията на Земята. И въпреки че работата по производството на електроенергия се извършва, гравитацията на Земята не става по-слаба, т.е. силата на привличане не намалява. Освен това водата под действието на слънчева светлина се изпарява и отново навлиза в резервоара. Това завършва цикъла. В резултат на това се генерира електричество, разходите за нейното производство се обновяват.

Разбира се, можем да кажем, че слънцето не трае вечно, това е вярно, но ще трае няколко милиарди години. Що се отнася до гравитацията, тя постоянно работи, извличайки влага от атмосферата. Ако се обобщим силно, водноелектрическата централа е двигателят, който преобразува механичната енергия в електрическа енергия и нейната ефективност е повече от 100%. Това прави ясно, че търсенето на начини за създаване на електродвигател, чиято ефективност може да бъде повече от 100%, не трябва да се спира. В края на краищата не само гравитацията може да се използва като неизчерпаем източник на енергия.

Постоянни магнити като източници на енергия за двигатели

Вторият интересен източник е постоянният магнит, който никъде не получава енергия, а магнитното поле не се консумира дори когато работата е свършена. Например, ако даден магнит привлича нещо за себе си, той ще свърши работата и неговото магнитно поле няма да стане по-слабо. Това свойство е използвано повече от веднъж, за да се създаде така наречената машина за вечни движения, но до този момент нищо повече или по-малко нормално не се е случило. Всеки механизъм се износва рано или късно, но самият източник, който е постоянен магнит, е практически вечен.

Има обаче специалисти, които казват, че с течение на времето постоянните магнити губят силата си в резултат на стареенето. Това не е вярно, но дори и да беше вярно, тогава би било възможно да се върне към живот само с един електромагнитен импулс. Двигателят, който ще изисква презареждане веднъж на 10-20 години, въпреки че не може да претендира за ролята на вечното, но много близко до това е подходящо.

Има много опити за създаване на машина за вечни движения, основана на постоянни магнити. Засега не са имали успешни решения, за съжаление. Но като се има предвид факта, че търсенето на такива двигатели е (той просто не може да бъде), е възможно, че в близко бъдеще ще видим нещо, което е много близка до модела на вечен двигател, който ще работи на енергия от възобновяеми източници.

заключение

Ефективността на електродвигателя е най-важният параметър, който определя ефективността на определен двигател. Колкото по-висока е ефективността, толкова по-добре е двигателят. При двигател с ефективност 95%, почти цялата изразходвана енергия отива на работа и само 5% се изразходват ненужно (например, отоплителни части). Съвременните дизелови двигатели могат да постигнат ефективност от 45% и това се счита за хладен резултат. Ефективността на бензиновите двигатели е още по-малка.