Účinnost elektromotoru: analýza zařízení a vzorce elektromotoru

Elektromotory se začaly vyrábět již před mnoha lety, ale největší zájem vzbudily, když začaly nahrazovat motory na benzín. Účinnost elektromotoru je jedním z nejdůležitějších ukazatelů motoru. Ukazuje produktivitu systému jako celku a charakterizuje, jak dobře mechanismus přeměňuje energii. Úroveň výkonu se měří v procentech nebo je odstupňována na stupnici od 0 do 1.

Trocha historie a moderny

Hlavním impulsem pro vývoj elektromotorů bylo objevení zákona elektromagnetické indukce. Říká, že indukční proud se pohybuje takovým způsobem, že odporuje tomu, co ho způsobilo. Na tomto základě se objevil první elektromotor.

Dnešní výroba elektromotorů se řídí stejnou teorií, ale současné modely mají mnoho odlišností od originálu. Výkon elektromotorů se zvýšil, zmenšily se, a co je důležité, zvýšila se účinnost. Pokud to porovnáme s účinností spalovacího motoru, pak výsledek nebude ve prospěch druhého. Největší účinnost takového motoru není větší než 45%.

Hlavní charakteristiky provozu motorů

Hlavní funkcí motoru je přeměna elektrické energie na mechanickou. Efektivita je ukazatelem produktivity dané funkce. Vzorec pro účinnost elektromotoru je sestaven takto:

n = p2 / p1,

kde p1 je dodávaný elektrický výkon a p2 je čistý mechanický výkon generovaný elektromotorem.

Nicméně, ne všechno tak jednoduché. Funkce motoru a oblast jeho použití, mnoho dalších proměnných zpřesní výpočet a učiní jej individuálnějším.

Jaké jsou výhody elektromotoru

Elektromotory mají oproti spalovacím motorům mnoho výhod. Zde jsou některé z nich:

1. Vysoká účinnost.
2. Spalovací motor spotřebuje asi polovinu energie na ohřev motoru. V případě elektromotoru je na to vynaloženo velmi málo energie.
3. Elektromotor je mnohem lehčí a kompaktnější. Nový motor Yasa Motors váží pouhých pětadvacet kg a je dostatečně výkonný.
4. Dlouhá životnost.
5. Elektromobily nepotřebují převodovku.
6. Šetrné k životnímu prostředí: stroj nevypouští škodlivé emise do ovzduší. To je ale pravda jen částečně, protože elektrárny využívají k výrobě energie přírodní zdroje – plyn, uhlí, jaderné reakce, a to je škodlivý faktor.

Ztráta energie při zahřívání motoru

Významnou roli při provozu elektromotoru hrají energetické ztráty při zahřívání motoru. Nejčastěji dochází k poklesu účinnosti v důsledku přirozeného přenosu tepla během provozu mechanismu.

Elektromotor se obvykle zahřívá třením a také vlivem elektrických a magnetických sil, které na něj během provozu působí. Například spotřeba energie motoru byla 100 rublů a mechanická energie byla odhadnuta na 80 rublů. V tomto případě bude účinnost elektromotoru 80%.

Pro chlazení elektromotoru slouží speciální ventilátory, které ženou vzduch běžícím motorem a tím vytvářejí optimálnější teplotu pro jeho provoz.

Stupeň zatížení má obrovský vliv na výkon elektromotoru. Bez zátěže motor pracuje s účinností 0 %. Pokud je motor zatížen o 25 %, pak bude účinnost rovna 83 %. V režimu stoprocentní zátěže bude účinnost 87 %.

Důvody poklesu účinnosti

Existuje mnoho indikátorů, které snižují účinnost elektromotoru. Naštěstí existují způsoby, jak přesně určit, co způsobilo pokles účinnosti. Můžete například sledovat přítomnost mezery, která částečně přenáší energii ze sítě na stator a poté ji přenáší na rotor. Může také docházet ke ztrátám energie ve startéru.

Dochází také k úniku energie v důsledku vířivých proudů a obrácení magnetizace jader statoru. Ke ztrátám v důsledku zubů v rotoru a statoru dochází také u indukčního motoru. V některých částech motoru se mohou objevit vířivé proudy. Z takových důvodů může účinnost klesnout o půl procenta. Asynchronní motory jsou konstruovány s ohledem na tyto vlastnosti a účinnost těchto motorů se pohybuje od 80 do 90 procent.

Prvky ovlivňující výkon

Elektromotory mají některé nevýhody, které ovlivňují výkon neuspokojivým způsobem. Mezi obzvláště nepříjemné momenty patří:

• slabá elektrická spoušť,
• silná úroveň startovacího proudu;
• nesoulad hřídele stroje se zatížením.

Výše uvedené vede k tomu, že užitečný účinek zařízení klesá. Pro zvýšení účinnosti se snaží zajistit zatížení motoru až 75 procent a zvýšit proporce výkonu. Existují také speciální zařízení pro regulaci rozsahů přiváděného proudu a jeho výkonu, což také vede ke zvýšení účinnosti a účinnosti.

Za jedno z nejznámějších zařízení pro zvýšení zpětného rázu elektromotoru je považován mechanismus měkkého rozběhu, který omezuje rychlost růstu rozběhového proudu. Frekvenční měniče můžete také použít ke změně rychlosti otáčení motoru změnou frekvence napětí. Výše uvedené vede ke snížení spotřeby energie a poskytuje měkký start motoru, vysokou přesnost vyvážení. Navíc se zvyšuje rozběhový moment, a když je zatížení nestabilní, rychlost pohybu se stabilizuje. V důsledku toho se zvyšuje výkon motoru.

Limit funkčnosti

V závislosti na typu konstrukce se koeficient PD u elektromotorů může pohybovat od 10 do 99 procent. Vše záleží na konkrétním typu motoru. Například účinnost motoru pístového čerpadla dosahuje 70-90%. Výsledný efekt závisí na výrobci, struktuře zařízení atd.

Totéž platí pro účinnost motoru jeřábu. Když tato hodnota stoupne na 90 %, znamená to, že 90 % spotřebované elektřiny je vynaloženo na vykonávání strojní práce a zbývající procento je vynaloženo na ohřev součástí. Přesto existují zvláště povedené modely motorů, jejichž koeficient PD dosahuje téměř 100 %, ale nerovná se zadané hodnotě.

Existuje někdy hodnota nad 100 %

Každý ví, že elektromotory, jejichž účinnost přesahuje 100%, jsou podle přírodních zákonů nemožné, protože to odporuje hlavnímu zákonu zachování energie. Vše se vysvětluje tím, že energie odnikud nepřichází a nikam nemizí. Proto každý motor potřebuje zdroj energie. Oni mohou být:

• pohonné hmoty;
• elektřina;
• sluneční světlo atd.

Ale zároveň žádný z uvedených zdrojů není věčný, navíc je třeba nashromáždit zásoby každého. Pokud by však existoval zdroj energie, kterou je třeba shromažďovat a akumulovat, pak by bylo docela možné vytvořit motor, jehož užitečný účinek by byl více než 100%.

Vodní elektrárna - prototyp věčného mechanismu

Pokud vezmeme v úvahu princip fungování vodní elektrárny, vidíme to vyrábí se v něm elektřina na úkor vodykterý padá z velké výšky. Elektřinu vyrábí turbína poháněná padající vodou. Voda spěchá dolů vlivem gravitace.

Působí neustále, aniž by oslaboval nebo mizel. Poté, co voda spotřebuje určitou energii, přemění se v páru a přirozeně se vrátí do nádrže. To lze opakovat mnohokrát. Výsledkem je, že elektrická energie vzniká bez ztráty zdrojů.

Slunce zahřívá Zemi účastí na vypařování vody, gravitace koná dvojí práci účastí na pádu voda, stejně jako při produkci srážek - koneckonců je to kvůli přitažlivosti země, že voda z mraků má tendenci klesat cesta dolů. Obecně se ukazuje, že vodní elektrárna je mechanismus, který přeměňuje energii padající vody na elektrickou energii s účinností vyšší než sto procent.

Z toho je zřejmé, že hledání motoru s účinností vyšší než 100 % není bezdůvodné, protože kromě gravitace existují i ​​jiné zdroje, které nelze vyčerpat.

Permanentní magnety - výrobci elektřiny

Zajímavým předmětem pro získávání energie může být i permanentní magnet, protože k němu nepřichází zvenčí a magnetické pole zůstává nezměněno i po již hotovém díle.

Magnet má tendenci přitahovat různé věci vyrobené ze železa a jeho slitin. Poté, co k sobě přitáhne určitý předmět, nevydá svou energii, je to jen vlastnost, kterou vlastní a kterou nemůže vyčerpat. Na základě magnetů by tedy bylo možné vyrobit motor blízko věčnosti. Samozřejmě nelze vzít v úvahu opotřebení dílů, ale samotný princip fungování magnetu vytváří podmínky pro neustálou práci bez plýtvání penězi.

Je pravda, že někteří vědci se domnívají, že v průběhu času magnet ztrácí své vlastnosti. Jde o neověřenou informaci, ale ani tento vývoj událostí nelze ignorovat.

Na základě magnetů se mnohokrát pokoušeli vytvořit zdání perpetum mobile, ale zatím tyto pokusy k ničemu nevedly. Samozřejmě chci věřit, že v dohledné době vědci udělají průlom a vynaleznou motor, který bude pracovat na obnovitelné energii.

Zajímavé je, že jeden z domácích vynálezců, V. Chernyshov - nedávno předvedl popis motoru založeného na statickém magnetu a jeho účinnost, jak dokládá sám experimentátor, je více než 100%.

Koeficient PD elektromotoru je extrémně důležitým ukazatelem, který určuje výkon motoru. Čím vyšší je jeho skóre, tím je motor účinnější. U motoru s účinností 95 % je téměř veškerý vynaložený výkon vynaložen na provádění práce a pouze 5 % je vynaloženo na zbytečnou činnost (například zahřívání součástí). Dnešní dieselové motory jsou schopny dosáhnout hodnoty účinnosti 45 %. Koeficient je malý, ale přesto je považován za jeden z nejproduktivnějších. Účinnost benzinových karburátorových motorů je ještě nižší.