Электр қозғалтқыштары бұрыннан пайда болды, бірақ олар іштен жанатын қозғалтқыштарға балама бола бастағанда оларға үлкен қызығушылық пайда болды. Оның негізгі сипаттамаларының бірі болып табылатын электр қозғалтқышының тиімділігі туралы мәселе ерекше қызығушылық тудырады.
Әр жүйенің жалпы жұмысының тиімділігін сипаттайтын қандай да бір тиімділік түрі болады. Яғни, ол жүйенің немесе құрылғының энергияны қаншалықты жақсы жеткізетінін немесе түрлендіретінін анықтайды. Мәні бойынша тиімділік мәні жоқ және көбінесе ол пайызбен немесе нөлден бірге дейінгі сан түрінде көрсетіледі.
Электр қозғалтқыштарындағы тиімділік параметрлері
Электр қозғалтқышының негізгі міндеті – электр энергиясын механикалық энергияға айналдыру. Тиімділік бұл функцияның тиімділігін анықтайды. Қозғалтқыштың тиімділік формуласы келесідей:
n=p2/p1
Бұл формулада p1 – берілген электр қуаты, p2 – тікелей өндірілетін пайдалы механикалық қуатқозғалтқыш. Электр қуаты мына формуламен анықталады: p1=UI (кернеу токқа көбейтілген), ал механикалық қуат мәні P=A/t формуласы бойынша (жұмыстың уақыт бірлігіне қатынасы). Электр қозғалтқышының тиімділігін есептеу осылай көрінеді. Дегенмен, бұл оның ең қарапайым бөлігі. Қозғалтқыштың мақсатына және оның қолданылу саласына байланысты есептеу әртүрлі болады және көптеген басқа параметрлерді ескереді. Шын мәнінде, қозғалтқыш тиімділігі формуласы көптеген айнымалыларды қамтиды. Ең қарапайым мысал жоғарыда берілген.
Төмендеген тиімділік
Электр қозғалтқышын таңдаған кезде оның механикалық тиімділігін ескеру қажет. Қозғалтқышты қыздыруға, қуатты азайтуға және реактивті токтарға байланысты шығындар өте маңызды рөл атқарады. Көбінесе тиімділіктің төмендеуі қозғалтқыштың жұмысы кезінде табиғи түрде пайда болатын жылудың бөлінуімен байланысты. Жылудың бөліну себептері әртүрлі болуы мүмкін: қозғалтқыш үйкеліс кезінде, сондай-ақ электрлік және тіпті магниттік себептермен қызып кетуі мүмкін. Ең қарапайым мысал ретінде электр энергиясына 1000 рубль жұмсалған жағдайды келтіруге болады, ал 700 рубльге жұмыс жасалды. Бұл жағдайда тиімділік 70%-ға тең болады.
Электр қозғалтқыштарын салқындату үшін желдеткіштер жасалған бос орындар арқылы ауаны итермелеу үшін пайдаланылады. Қозғалтқыштардың класына байланысты қыздыру белгілі бір температураға дейін жүргізілуі мүмкін. Мысалы, А класындағы қозғалтқыштар қызып кетуі мүмкін85-90 градусқа дейін, В класы - 110 градусқа дейін. Температура рұқсат етілген шектен асып кеткен жағдайда, бұл статордың қысқа тұйықталуын көрсетуі мүмкін.
Электр қозғалтқыштарының орташа тиімділігі
Тұрақты ток (және айнымалы ток) қозғалтқышының тиімділігі жүктемеге байланысты өзгеретінін атап өткен жөн:
- Бос режимде тиімділік 0% құрайды.
- 25% жүктеме кезінде тиімділік 83% құрайды.
- 50% жүктеме кезінде тиімділік 87% құрайды.
- 75% жүктеме кезінде тиімділік 88% құрайды.
- 100% жүктеме кезінде тиімділік 87% құрайды.
Тиімділіктің төмендеуінің себептерінің бірі үш фазаның әрқайсысына әртүрлі кернеу қолданылған кездегі токтардың асимметриясы болып табылады. Егер, мысалы, бірінші фазаның кернеуі 410 В болса, екіншісінде - 403 В, ал үшіншісінде - 390 В болса, онда орташа мән 401 В болады. Бұл жағдайда асимметрия шама арасындағы айырмашылыққа тең болады. фазалардағы максималды және ең төменгі кернеулер (410 -390), яғни 20 В. Шығындарды есептеу үшін қозғалтқыштың тиімділік формуласы біздің жағдайымызда сияқты болады: 20/401100=4,98%. Бұл фазалардағы кернеу айырмашылығына байланысты жұмыс кезінде 5% тиімділікті жоғалтатынымызды білдіреді.
Жалпы жоғалтулар және тиімділіктің төмендеуі
Электр қозғалтқышының тиімділігінің төмендеуіне әсер ететін көптеген жағымсыз факторлар бар. Оларды анықтауға мүмкіндік беретін белгілі бір әдістер бар. Мысалы, қуат желіден статорға, содан кейін роторға ішінара тасымалданатын бос орын бар-жоғын анықтауға болады.
Стартер жоғалтулары да орын алады және олар бірнешеден тұрадықұндылықтар. Ең алдымен, бұл құйынды токтарға және статор өзектерінің қайта магниттелуіне байланысты шығындар болуы мүмкін.
Егер қозғалтқыш асинхронды болса, онда ротор мен статордағы тістерге байланысты қосымша жоғалтулар болады. Құйынды токтар қозғалтқыштың жеке бөліктерінде де болуы мүмкін. Мұның бәрі жалпы алғанда электр қозғалтқышының тиімділігін 0,5% төмендетеді. Асинхронды қозғалтқыштарда жұмыс кезінде болуы мүмкін барлық шығындар есепке алынады. Сондықтан тиімділік диапазоны 80-90% аралығында өзгеруі мүмкін.
Автокөлік қозғалтқыштары
Электр қозғалтқыштарының даму тарихы электромагниттік индукция заңының ашылуынан басталады. Оның ойынша, индукциялық ток әрқашан оны тудыратын себепке қарсы болатындай етіп қозғалады. Дәл осы теория алғашқы электр қозғалтқышының жасалуына негіз болды.
Заманауи үлгілер бірдей принципке негізделген, бірақ алғашқы көшірмелерден түбегейлі ерекшеленеді. Электр қозғалтқыштары әлдеқайда қуатты, жинақы болды, бірақ ең бастысы, олардың тиімділігі айтарлықтай өсті. Біз жоғарыда электр қозғалтқышының тиімділігі туралы жазғанбыз және іштен жану қозғалтқышымен салыстырғанда бұл таңғажайып нәтиже. Мысалы, іштен жанатын қозғалтқыштың максималды тиімділігі 45%-ға жетеді.
Электр қозғалтқышының артықшылықтары
Жоғары тиімділік - мұндай қозғалтқыштың басты артықшылығы. Ал іштен жану қозғалтқышы энергияның 50%-дан астамын қыздыруға жұмсаса, электр қозғалтқышында аз бөлігі қыздыруға жұмсалады.энергия.
Екінші артықшылығы - жеңіл салмақ пен ықшам өлшем. Мысалы, Yasa Motors салмағы небәрі 25 кг болатын мотор жасап шығарды. Ол 650 Нм жеткізуге қабілетті, бұл өте лайықты нәтиже. Сондай-ақ, мұндай қозғалтқыштар берік, беріліс қорабы қажет емес. Көптеген электромобиль иелері электр қозғалтқыштарының тиімділігі туралы айтады, бұл белгілі бір дәрежеде қисынды. Өйткені, жұмыс кезінде электр қозғалтқышы ешқандай жану өнімдерін шығармайды. Дегенмен, көптеген жүргізушілер электр энергиясын өндіру үшін көмірді, газды немесе байытылған уранды пайдалану керектігін ұмытып кетеді. Барлық осы элементтер қоршаған ортаны ластайды, сондықтан электр қозғалтқыштарының экологиялық тазалығы өте даулы мәселе болып табылады. Иә, олар жұмыс кезінде ауаны ластамайды. Олар үшін электр станциялары мұны электр энергиясын өндіруде жасайды.
Электр қозғалтқыштарының тиімділігін арттыру
Электр қозғалтқыштарының жұмыс тиімділігіне нашар әсер ететін кейбір кемшіліктері бар. Бұл әлсіз іске қосу моменті, жоғары іске қосу тогы және біліктің механикалық моменті мен механикалық жүктеме арасындағы сәйкессіздік. Бұл құрылғының тиімділігінің төмендеуіне әкеледі.
Тиімділікті арттыру үшін олар қозғалтқышты 75% немесе одан да көп жүктеп, қуат факторларын арттыруға тырысады. Сондай-ақ берілген ток пен кернеудің жиілігін реттеуге арналған арнайы құрылғылар бар, бұл да тиімділікті арттыруға және тиімділікті арттыруға әкеледі.
Электр қозғалтқышының тиімділігін арттыруға арналған ең танымал құрылғылардың бірі - тегісстарт, бұл ағындық токтың өсу қарқынын шектейді. Сондай-ақ кернеу жиілігін өзгерту арқылы қозғалтқыштың айналу жылдамдығын өзгерту үшін жиілік түрлендіргіштерін пайдалану орынды. Бұл қуат тұтынуды азайтуға әкеледі және қозғалтқыштың біркелкі іске қосылуын, жоғары реттеу дәлдігін қамтамасыз етеді. Іске қосу моменті де артады, ал ауыспалы жүктеме кезінде айналу жылдамдығы тұрақтанады. Нәтижесінде электр қозғалтқышының тиімділігі артады.
Мотордың максималды тиімділігі
Құрылыс түріне байланысты электр қозғалтқыштарының ПӘК 10-нан 99%-ға дейін өзгеруі мүмкін. Мұның бәрі оның қандай қозғалтқыш болатынына байланысты. Мысалы, поршеньді типті сорғы қозғалтқышының ПӘК 70-90% құрайды. Соңғы нәтиже өндірушіге, құрылғының дизайнына және т.б. байланысты. Кран қозғалтқышының тиімділігі туралы да айтуға болады. Егер ол 90% тең болса, онда бұл тұтынылатын электр энергиясының 90% механикалық жұмыстарды орындауға, қалған 10% бөлшектерді жылытуға жұмсалады дегенді білдіреді. Дегенмен, тиімділігі 100% жақындайтын, бірақ бұл мәнге тең емес электр қозғалтқыштарының ең сәтті үлгілері бар.
100% тиімділікке қол жеткізу мүмкін бе?
ПӘК 100% асатын электр қозғалтқыштары табиғатта бола алмайтыны ешкімге құпия емес, өйткені бұл энергияны сақтаудың негізгі заңына қайшы келеді. Өйткені, энергия еш жерден пайда бола алмайды және дәл осылай жоғалады. Әрбір қозғалтқыш қажетэнергия көзі: бензин, электр энергиясы. Дегенмен, бензин электр энергиясы сияқты мәңгілік емес, өйткені олардың қорын толықтыру керек. Бірақ егер толықтыруды қажет етпейтін энергия көзі болса, онда 100% -дан астам тиімділігі бар қозғалтқышты жасауға әбден болар еді. Ресейлік өнертапқыш Владимир Чернышов қозғалтқыштың сипаттамасын көрсетті, ол тұрақты магнитке негізделген және оның өнімділігі, өнертапқыштың өзі сендіргендей, 100% астам.
Мәңгілік қозғалыс машинасының мысалы ретіндегі гидроэлектр
Мысалы, судың үлкен биіктігінен құлау арқылы энергия алынатын су электр станциясын алайық. Су электр энергиясын өндіретін турбинаны айналдырады. Судың құлауы Жердің тартылыс күшінің әсерінен жүзеге асады. Ал электр энергиясын өндіру жұмыстары жүргізіліп жатқанымен, Жердің тартылыс күші әлсіремейді, яғни тартылыс күші азаймайды. Содан кейін су күн сәулесінің әсерінен буланып, қайтадан резервуарға түседі. Бұл циклды аяқтайды. Нәтижесінде электр энергиясы өндіріліп, оны өндіруге кететін шығындар қалпына келтірілді.
Әрине, Күнді мәңгілік емес деп айта аламыз, ол рас, бірақ ол бір-екі миллиард жыл өмір сүреді. Гравитацияға келетін болсақ, ол атмосферадан ылғалды тартып, үнемі жұмыс жасайды. Жалпы айтқанда, су электр станциясы механикалық энергияны электр энергиясына айналдыратын қозғалтқыш болып табылады және оның ПӘК 100% -дан астам. Бұл тиімділігі 100% -дан асатын электр қозғалтқышын жасау жолдарын іздеуді тоқтатудың қажеті жоқ екенін анық көрсетеді. Өйткені, таусылмайтын көз ретінде тартылыс күші ғана емес, қолданыла аладыэнергия.
Тұрақты магниттер қозғалтқыштар үшін қуат көзі ретінде
Екінші қызық көз – тұрақты магнит, ол еш жерден энергия алмайды, ал магнит өрісі жұмыс істегенде де тұтынылмайды. Мысалы, магнит өзіне бірдеңені тартатын болса, онда ол жұмыс істейді, ал оның магнит өрісі әлсіремейді. Бұл қасиет мәңгілік қозғалыс машинасын жасау үшін бірнеше рет қолданылған, бірақ әзірге одан артық немесе кем қалыпты ештеңе болмады. Кез келген механизм ерте ме, кеш пе тозады, бірақ тұрақты магнит болып табылатын көздің өзі іс жүзінде мәңгілік.
Алайда, уақыт өте тұрақты магниттер қартаю нәтижесінде күшін жоғалтатынын айтатын мамандар бар. Бұл дұрыс емес, бірақ ол рас болса да, оны бір ғана электромагниттік импульспен қайта тірілтуге болады. 10-20 жылда бір рет зарядтауды қажет ететін қозғалтқыш мәңгілік деп айта алмаса да, бұған өте жақын.
Тұрақты магниттерге негізделген мәңгілік қозғалыс машинасын жасауға көптеген әрекеттер жасалды. Өкінішке орай, осы уақытқа дейін сәтті шешімдер болған жоқ. Бірақ мұндай қозғалтқыштарға сұраныс бар екенін ескере отырып (бұл мүмкін емес), жақын арада біз жаңартылатын энергиямен жұмыс істейтін мәңгілік қозғалыс машинасының моделіне өте жақын болатын нәрсені көруіміз әбден мүмкін..
Қорытынды
Электр қозғалтқышының ПӘК - белгілі бір қозғалтқыштың ПӘК анықтайтын ең маңызды параметр. Тиімділік неғұрлым жоғары болса, қозғалтқыш соғұрлым жақсы болады. 95% ПӘК бар қозғалтқышта барлығы дерлікжұмсалған энергия жұмысты орындауға жұмсалады және тек 5% қажет емес (мысалы, қосалқы бөлшектерді жылытуға) жұмсалады. Заманауи дизельді қозғалтқыштар 45% тиімділікке жетуі мүмкін және бұл керемет нәтиже болып саналады. Бензин қозғалтқыштарының тиімділігі одан да төмен.
