Elektrik motorları çok uzun zaman önce ortaya çıktı, ancak içten yanmalı motorlara bir alternatif oluşturmaya başladıklarında onlara büyük ilgi başladı. Özellikle ilgi çekici olan, ana özelliklerinden biri olan elektrik motorunun verimliliği sorusudur.
Her sistemin bir bütün olarak çalışmasının verimliliğini karakterize eden bir tür verimliliği vardır. Yani, bir sistem veya cihazın enerjiyi ne kadar iyi ilettiğini veya dönüştürdüğünü belirler. Değer olarak, verimliliğin bir değeri yoktur ve çoğu zaman sıfırdan bire bir yüzde veya sayı olarak sunulur.
Elektrik motorlarında verimlilik parametreleri
Bir elektrik motorunun ana görevi, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmektir. Verimlilik, bu işlevin verimliliğini belirler. Motor verimlilik formülü aşağıdaki gibidir:
n=p2/p1
Bu formülde, p1 sağlanan elektrik gücüdür, p2 doğrudan üretilen faydalı mekanik güçtürmotor. Elektrik gücü şu formülle belirlenir: p1=UI (voltajın akımla çarpımı) ve mekanik gücün değeri P=A/t formülüne göre (işin birim zamana oranı). Elektrik motorunun verimliliğinin hesaplanması böyle görünüyor. Ancak, bu işin en basit kısmı. Motorun amacına ve kapsamına bağlı olarak, hesaplama farklılık gösterecek ve diğer birçok parametreyi dikkate alacaktır. Aslında, motor verimlilik formülü çok daha fazla değişken içerir. En basit örnek yukarıda verildi.
Düşük verimlilik
Bir motor seçerken bir elektrik motorunun mekanik verimi dikkate alınmalıdır. Motor ısınması, güç azalması ve reaktif akımlarla ilgili kayıplar çok önemli bir rol oynamaktadır. Çoğu zaman, verimlilikteki düşüş, motorun çalışması sırasında doğal olarak meydana gelen ısı salınımı ile ilişkilidir. Isının salınmasının nedenleri farklı olabilir: motor, sürtünme sırasında ve ayrıca elektriksel ve hatta manyetik nedenlerle ısınabilir. En basit örnek olarak, elektrik enerjisine 1.000 ruble harcandığı ve 700 ruble için iş yapıldığı bir durumu verebiliriz. Bu durumda verim %70'e eşit olacaktır.
Elektrik motorlarını soğutmak için, oluşturulan boşluklardan havayı zorlamak için fanlar kullanılır. Motorların sınıfına göre belirli bir sıcaklığa kadar ısıtma yapılabilmektedir. Örneğin A sınıfı motorlar ısınabilir.85-90 dereceye kadar, B sınıfı - 110 dereceye kadar. Sıcaklığın izin verilen sınırı aşması durumunda, bu bir stator kısa devresini gösterebilir.
Elektrik motorlarının ortalama verimliliği
Bir DC (ve AC) motorun veriminin yüke bağlı olarak değiştiğini belirtmekte fayda var:
- Boşta verimlilik %0'dır.
- %25 yükte verimlilik %83'tür.
- %50 yükte verimlilik %87'dir.
- %75 yükte verimlilik %88'dir.
- %100 yükte verimlilik %87'dir.
Verimlilikteki düşüşün nedenlerinden biri, üç fazın her birine farklı bir voltaj uygulandığında akımların asimetrisidir. Örneğin, ilk faz 410 V, ikinci - 403 V ve üçüncü - 390 V voltaja sahipse, ortalama değer 401 V olacaktır. Bu durumda asimetri, arasındaki farka eşit olacaktır. fazlardaki maksimum ve minimum voltajlar (410 -390), yani 20 V. Kayıpları hesaplamak için motor verimliliği formülü bizim durumumuzda şöyle görünecektir: 20/401100=%4,98. Bu, fazlar arasındaki voltaj farkından dolayı çalışma sırasında %5 verim kaybımız olduğu anlamına gelir.
Toplam kayıplar ve verimlilikte düşüş
Bir elektrik motorunun verimliliğindeki düşüşü etkileyen birçok olumsuz faktör vardır. Bunları belirlemenize izin veren belirli yöntemler vardır. Örneğin, gücün şebekeden stator ve ardından rotora kısmen aktarıldığı bir boşluk olup olmadığını belirleyebilirsiniz.
Başlangıç kayıpları da meydana gelir ve bunlar birkaçdeğerler. Her şeyden önce, bunlar girdap akımları ve stator çekirdeklerinin yeniden manyetizasyonu ile ilgili kayıplar olabilir.
Motor asenkron ise rotor ve statordaki dişlerden dolayı ek kayıplar olur. Girdap akımları, ayrı motor bileşenlerinde de meydana gelebilir. Bütün bunlar toplamda elektrik motorunun verimini %0,5 oranında az altır. Asenkron motorlarda çalışma sırasında oluşabilecek tüm kayıplar dikkate alınır. Bu nedenle verimlilik aralığı %80 ile %90 arasında değişebilir.
Otomotiv motorları
Elektrik motorlarının gelişim tarihi, elektromanyetik indüksiyon yasasının keşfiyle başlar. Ona göre, endüksiyon akımı her zaman ona neden olan nedeni ortadan kaldıracak şekilde hareket eder. İlk elektrik motorunun yaratılmasının temelini oluşturan bu teoriydi.
Modern modeller aynı prensibe dayanmaktadır, ancak ilk kopyalardan kökten farklıdır. Elektrik motorları çok daha güçlü, daha kompakt hale geldi ama en önemlisi verimlilikleri önemli ölçüde arttı. Yukarıda bir elektrik motorunun verimliliği hakkında zaten yazdık ve içten yanmalı bir motorla karşılaştırıldığında bu inanılmaz bir sonuç. Örneğin, içten yanmalı bir motorun maksimum verimliliği %45'e ulaşır.
Elektrik motorunun avantajları
Yüksek verimlilik, böyle bir motorun ana avantajıdır. Ve eğer bir içten yanmalı motor, enerjisinin %50'sinden fazlasını ısıtmaya harcarsa, o zaman bir elektrik motorunda ısıtma için küçük bir kısım harcanır.enerji.
İkinci avantaj, hafif ve kompakt boyuttur. Örneğin Yasa Motors sadece 25 kg ağırlığında bir motor üretmiştir. Çok iyi bir sonuç olan 650 Nm verme yeteneğine sahiptir. Ayrıca, bu tür motorlar dayanıklıdır, dişli kutusuna ihtiyaç duymaz. Birçok elektrikli otomobil sahibi, bir dereceye kadar mantıklı olan elektrik motorlarının verimliliğinden bahsediyor. Sonuçta, çalışma sırasında elektrik motoru herhangi bir yanma ürünü yaymaz. Ancak birçok sürücü, elektrik üretmek için kömür, gaz veya zenginleştirilmiş uranyum kullanmanın gerekli olduğunu unutuyor. Tüm bu unsurlar çevreyi kirletiyor, bu nedenle elektrik motorlarının çevre dostu olup olmadığı çok tartışmalı bir konu. Evet, çalışma sırasında havayı kirletmezler. Onlar için santraller bunu elektrik üretiminde yapıyor.
Elektrik motorlarının verimliliğini artırın
Elektrik motorlarının iş verimliliği üzerinde kötü etkisi olan bazı dezavantajları vardır. Bunlar zayıf başlangıç torku, yüksek başlangıç akımı ve milin mekanik torku ile mekanik yük arasındaki tutarsızlıktır. Bu da cihazın veriminin düşmesine neden oluyor.
Verimliliği artırmak için motoru %75 veya daha fazla yüklemeye ve güç faktörlerini artırmaya çalışırlar. Ayrıca sağlanan akımın ve voltajın frekansını düzenlemek için özel cihazlar da vardır, bu da verimliliğin artmasına ve verimliliğin artmasına neden olur.
Bir elektrik motorunun verimliliğini artırmak için en popüler cihazlardan biri, pürüzsüz birani akımın büyüme oranını sınırlayan başlangıç. Gerilimin frekansını değiştirerek motorun dönüş hızını değiştirmek için frekans dönüştürücülerin kullanılması da uygundur. Bu, güç tüketiminde bir azalmaya yol açar ve motorun sorunsuz bir şekilde çalıştırılmasını, yüksek ayar hassasiyetini sağlar. Başlangıç torku da artar ve değişken bir yükle dönüş hızı sabitlenir. Sonuç olarak, elektrik motorunun verimliliği artırıldı.
Maksimum motor verimliliği
Yapı tipine bağlı olarak, elektrik motorlarının verimliliği %10 ile %99 arasında değişebilir. Her şey ne tür bir motor olacağına bağlı. Örneğin, pistonlu tip bir pompa motorunun verimi %70-90'dır. Nihai sonuç üreticiye, cihazın tasarımına vb. bağlıdır. Aynı şey vinç motorunun verimliliği için de söylenebilir. %90'a eşitse, bu, tüketilen elektriğin %90'ının mekanik işler için kullanılacağı, kalan %10'unun ise parçaları ısıtmak için kullanılacağı anlamına gelir. Yine de verimliliği %100'e yaklaşan ancak bu değere eşit olmayan en başarılı elektrik motorları modelleri var.
%100'ün üzerinde verimlilik elde etmek mümkün mü?
Verimliliği %100'ü aşan elektrik motorlarının doğada bulunamayacağı bir sır değil, çünkü bu, enerjinin korunumu temel yasasına aykırıdır. Gerçek şu ki, enerji hiçbir yerden gelip aynı şekilde yok olamaz. Her motorun ihtiyacıenerji kaynağı: benzin, elektrik. Ancak benzin, elektrik gibi sonsuz değildir, çünkü stoklarının yenilenmesi gerekir. Ancak yenilenmesi gerekmeyen bir enerji kaynağı olsaydı, %100'ün üzerinde verimli bir motor oluşturmak oldukça mümkün olurdu. Rus mucit Vladimir Chernyshov, kalıcı bir mıknatısa dayanan motorun bir tanımını gösterdi ve mucidin kendisinin temin ettiği gibi verimliliği %100'den fazla.
Sürekli hareket eden bir makineye örnek olarak hidroelektrik
Örneğin, büyük bir su yüksekliğinden düşerek enerjinin üretildiği bir hidroelektrik santralini ele alalım. Su, elektrik üreten türbini döndürür. Suyun düşüşü, Dünya'nın yerçekiminin etkisi altında gerçekleştirilir. Ve elektrik üretme işi yapılsa da, Dünya'nın yerçekimi zayıflamaz, yani çekim gücü azalmaz. Daha sonra su, güneş ışığının etkisiyle buharlaşır ve tekrar hazneye girer. Bu, döngüyü tamamlar. Sonuç olarak, elektrik üretildi ve üretim maliyetleri geri yüklendi.
Elbette Güneş'in sonsuz olmadığını söyleyebiliriz, doğru ama birkaç milyar yıl sürecek. Yerçekimine gelince, sürekli iş yapar, atmosferdeki nemi çeker. Genel olarak bir hidroelektrik santrali, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren ve verimi %100'den fazla olan bir motordur. Bu, verimliliği% 100'den fazla olabilen bir elektrik motoru yaratmanın yollarını aramanın durmaya değmeyeceğini açıkça ortaya koyuyor. Sonuçta, tükenmez bir kaynak olarak sadece yerçekimi kullanılamaz.enerji.
Motorlar için enerji kaynağı olarak kalıcı mıknatıslar
İkinci ilginç kaynak, hiçbir yerden enerji almayan ve iş yaparken bile manyetik alan tüketilmeyen kalıcı bir mıknatıstır. Örneğin, bir mıknatıs bir şeyi kendisine çekiyorsa, işi yapacak ve manyetik alanı zayıflamayacaktır. Bu özellik, sözde sürekli hareket makinesini yaratmak için bir kereden fazla denendi, ancak şimdiye kadar bundan az ya da çok normal bir şey çıkmadı. Herhangi bir mekanizma er ya da geç yıpranacaktır, ancak kalıcı bir mıknatıs olan kaynağın kendisi pratikte sonsuzdur.
Ancak kalıcı mıknatısların zamanla yaşlanma sonucu gücünü kaybettiğini söyleyen uzmanlar var. Bu doğru değil, ama doğru olsa bile, sadece bir elektromanyetik darbe ile onu hayata döndürmek mümkün olurdu. Her 10-20 yılda bir şarj edilmesi gereken bir motor, sonsuz olduğunu iddia edemese de buna çok yakındır.
Kalıcı mıknatıslara dayalı bir sürekli hareket makinesi oluşturmak için şimdiden birçok girişimde bulunuldu. Şimdiye kadar ne yazık ki başarılı çözümler olmadı. Ancak bu tür motorlara talep olduğu gerçeği göz önüne alındığında (aslında olamaz), yakın gelecekte yenilenebilir enerjiyle çalıştırılacak sürekli hareket makinesi modeline çok yaklaşan bir şey görmemiz oldukça olası..
Sonuç
Bir elektrik motorunun verimliliği, belirli bir motorun verimliliğini belirleyen en önemli parametredir. Verimlilik ne kadar yüksek olursa, motor o kadar iyi olur. Verimi %95 olan bir motorda hemen hemen tümharcanan enerji iş yapmak için harcanır ve sadece %5'i ihtiyaç dışı (örneğin ısıtma yedek parçaları için) harcanır. Modern dizel motorlar %45'lik bir verime ulaşabilir ve bu harika bir sonuç olarak kabul edilir. Benzinli motorların verimliliği daha da azdır.
