Elektrimootori kasutegur: seadme analüüs ja elektrimootori valem

Elektrimootoreid hakati valmistama juba aastaid tagasi, kuid suurimat huvi äratasid need siis, kui hakati vahetama bensiiniga töötavaid mootoreid. Elektrimootori efektiivsus on mootori üks olulisemaid näitajaid. See näitab süsteemi kui terviku tootlikkust, iseloomustades seda, kui hästi mehhanism energiat muundab. Toimivust mõõdetakse protsentides või hinnatakse skaalal 0–1.

Natuke ajalugu ja kaasaegsust

Elektrimootorite arendamise peamiseks tõukejõuks oli elektromagnetilise induktsiooni seaduse avastamine. See ütleb, et induktsioonvool liigub viisil, mis on selle põhjustanud vastu. Selle põhjal ilmus esimene elektrimootor.

Tänapäeva elektrimootorite tootmine järgib sama teooriat, kuid praegustel mudelitel on originaalist palju erinevusi. Elektrimootorite võimsus on suurenenud, need on muutunud väiksemaks ja mis kõige tähtsam, kasutegur on suurenenud. Kui võrrelda seda sisepõlemismootori kasuteguriga, siis pole tulemus kaugeltki viimase kasuks. Sellise mootori suurim efektiivsus ei ületa 45%.

Mootorite töö peamised omadused

Mootori põhifunktsioon on elektrienergia muundamine mehaaniliseks. Tõhusus on antud funktsiooni tootlikkuse näitaja. Elektrimootori efektiivsuse valem on üles ehitatud järgmiselt:

n = p2 / p1,

kus p1 on tarnitud elektrienergia ja p2 on elektrimootori poolt genereeritud mehaaniline puhasvõimsus.

Siiski pole kõik nii lihtne. Mootori funktsioonid ja selle kasutusala, paljud muud muutujad täpsustavad arvutust ja muudavad selle individuaalsemaks.

Millised on elektrimootori eelised

Elektrimootoritel on sisepõlemismootorite ees palju eeliseid. Siin on mõned neist:

1. Kõrge efektiivsusega.
2. Sisepõlemismootor kulutab umbes poole energiast mootori soojendamisele. Elektrimootori puhul kulub sellele väga vähe energiat.
3. Elektrimootor on palju kergem ja kompaktsem. Uus Yasa Motorsi mootor kaalub vaid kakskümmend viis kg ja on piisavalt võimas.
4. Pikk kasutusiga.
5. Elektrisõidukid ei vaja käigukasti.
6. Keskkonnasõbralik: masin ei eralda atmosfääri kahjulikke heitmeid. See on aga vaid osaliselt tõsi, sest elektrijaamad kasutavad energia saamiseks loodusressursse – gaasi, kivisütt, tuumareaktsioone ja see on kahjulik tegur.

Mootori kuumenemisel energiakadu

Mootori soojendamisel tekkivad energiakadud mängivad elektrimootori töös olulist rolli. Kõige sagedamini toimub efektiivsuse langus loodusliku soojusülekande tõttu mehhanismi töö ajal.

Elektrimootor kuumeneb tavaliselt hõõrdumisest, aga ka töö ajal sellele mõjuvatest elektri- ja magnetjõududest. Näiteks mootori voolutarve oli 100 rubla ja mehaaniline energia hinnanguliselt 80 rubla. Sel juhul on elektrimootori kasutegur 80%.

Elektrimootori jahutamiseks on spetsiaalsed ventilaatorid, mis juhivad õhku läbi töötava mootori ja loovad seeläbi selle tööks optimaalsema temperatuuri.

Koormusastmel on suur mõju elektrimootori jõudlusele. Ilma koormuseta töötab mootor 0% kasuteguriga. Kui mootorit koormatakse 25%, on efektiivsus 83%. Sajaprotsendilise koormuse režiimis on efektiivsus 87%.

Tõhususe languse põhjused

Elektrimootori efektiivsust vähendavaid näitajaid on palju. Õnneks on olemas viise, kuidas täpselt kindlaks teha, mis tõhususe languse põhjustas. Näiteks saate jälgida tühimiku olemasolu, mis suunab voolu osaliselt vooluvõrgust staatorile ja seejärel edastab selle rootorile. Samuti võib starteris esineda energiakadusid.

Samuti esineb energialeke pöörisvoolude ja staatorisüdamike magnetiseerimise ümberpööramise tõttu. Rootori ja staatori hammastest tulenevad kaod esinevad ka asünkroonmootoris. Mootori mõnes osas võivad tekkida pöörisvoolud. Sellistel põhjustel võib efektiivsus langeda pool protsenti. Asünkroonmootorid on ehitatud neid omadusi silmas pidades ja selliste mootorite kasutegur jääb vahemikku 80–90 protsenti.

Võimsust mõjutavad elemendid

Elektrimootoritel on mõned puudused, mis mõjutavad jõudlust mitterahuldaval viisil. Eriti ebameeldivate hetkede hulka kuuluvad:

• nõrk elektriline päästik,
• tugev käivitusvoolu tase;
• masina võlli mittevastavus koormusele.

Ülaltoodu toob kaasa asjaolu, et seadme kasulik mõju väheneb. Tõhususe suurendamiseks püüavad nad tagada mootori koormuse kuni 75 protsenti ja suurendada võimsuse proportsioone. Tarnitava voolu ja selle võimsuse vahemike reguleerimiseks on ka spetsiaalsed seadmed, mis suurendab ka efektiivsust ja efektiivsust.

Üheks tuntumaks seadmeks elektrimootori tagasilöögi suurendamiseks peetakse pehmekäivitusmehhanismi, mis piirab käivitusvoolu kasvukiirust. Mootori pöörlemiskiiruse muutmiseks saate pinge sagedust muutes kasutada ka sagedusmuundureid. Ülaltoodu toob kaasa energiatarbimise vähenemise ja tagab mootori pehme käivituse, kõrge tasakaalustamise täpsuse. Lisaks suureneb käivitusmoment ja kui koormus on ebastabiilne, stabiliseerub liikumiskiirus. Selle tulemusena suureneb mootori jõudlus.

Funktsionaalsuse piirang

Sõltuvalt konstruktsiooni tüübist võib elektrimootorite PD-koefitsient olla vahemikus 10–99 protsenti. Kõik sõltub konkreetsest mootoritüübist. Näiteks kolb-tüüpi pumbamootori kasutegur ulatub 70-90%. Lõplik efekt sõltub tootjast, seadme struktuurist jne.

Sama kehtib ka kraana mootori efektiivsuse kohta. Kui see väärtus tõuseb 90% -ni, tähendab see, et 90% tarbitud elektrienergiast kulub masinatööde tegemiseks ja ülejäänud osa kulub osade soojendamiseks. Sellegipoolest on eriti edukaid mootorimudeleid, mille PD-koefitsient ulatub peaaegu 100% -ni, kuid ei ole võrdne määratud väärtusega.

Kas väärtus on kunagi üle 100%

Kõik teavad, et elektrimootorid, mille kasutegur ületab 100%, on loodusseaduste järgi võimatud, kuna see on vastuolus peamise energia jäävuse seadusega. Kõik on seletatav sellega, et energia ei tule kuskilt ega kao kuhugi. Seetõttu on igal mootoril vajadus energiaallika järele. Nad võivad olla:

• kütus;
• elekter;
• päikesevalgus jne.

Kuid samas pole ükski loetletud allikatest igavene, pealegi tuleb igaühe varusid koguda. Kui aga oleks energiaallikas, mida tuleb koguda ja akumuleerida, siis oleks täiesti võimalik luua mootor, mille kasulik mõju oleks üle 100%.

Hüdroelektrijaam - igavese mehhanismi prototüüp

Kui arvestada hüdroelektrijaama tööpõhimõtet, siis on näha selles toodetakse elektrit vee arveltmis langeb suurelt kõrguselt. Elektrit toodab turbiin, mida juhib langev vesi. Vesi tormab gravitatsiooni mõjul allapoole.

See toimib pidevalt, nõrgenemata või kadumata. Pärast seda, kui vesi on veidi energiat ära kasutanud, muutub see auruks ja naaseb loomulikult tagasi veehoidlasse. Seda saab korrata mitu korda. Selle tulemusena toodetakse elektrienergiat ressursse kaotamata.

Päike soojendab maad, osaledes vee aurustamises, gravitatsioon teeb topelttööd, osaledes sügisel vees, aga ka sademete tootmisel - ju kipub pilvedest vesi langema just maa külgetõmbe tõttu tee alla. Üldjoontes selgub, et hüdroelektrijaam on mehhanism, mis muundab langeva vee energia üle sajaprotsendilise kasuteguriga elektrienergiaks.

Sellest on selge, et üle 100% kasuteguriga mootori otsimine pole alusetu, sest peale gravitatsiooni on ka muid ressursse, mida ei saa ammendada.

Püsimagnetid - elektritootjad

Püsimagnet võib olla ka huvitav objekt energia saamiseks, sest see ei tule sinna väljastpoolt ning magnetväli püsib muutumatuna ka pärast töö juba lõpetamist.

Magnet kipub meelitama erinevaid rauast ja selle sulamitest valmistatud asju. Olles meelitanud enda poole teatud objekti, ei kuluta ta oma energiat, see on lihtsalt omadus, mis tal on ja mida ta ei saa ammendada. Seetõttu saaks magnetite baasil teha igavese lähedase mootori. Muidugi ei saa arvestada osade kulumisega, kuid magneti tööpõhimõte loob tingimused pidevaks tööks ilma raha raiskamata.

Tõsi, mõned teadlased usuvad, et aja jooksul kaotab magnet oma omadused. See on kontrollimata teave, kuid ka seda sündmuste pööret ei saa ignoreerida.

Magnetite põhjal on nad korduvalt püüdnud luua igiliikuri sarnasust, kuid siiani pole need katsed millegini viinud. Muidugi tahan uskuda, et nähtavas tulevikus teevad teadlased läbimurde ja leiutavad taastuvenergial töötava mootori.

Huvitav on see, et üks kodumaistest leiutajatest V. Tšernõšov - demonstreeris hiljuti staatilisel magnetil põhineva mootori kirjeldust ja selle efektiivsus, nagu katsetaja ise kinnitab, on üle 100%.

Elektrimootori PD koefitsient on äärmiselt oluline näitaja, mis määrab mootori jõudluse. Mida kõrgem on selle indikaator, seda tõhusam on mootor. Mootoris, mille kasutegur on 95%, kulub peaaegu kogu kulutatud võimsus töö tegemiseks ja ainult 5% kulub tarbetule tegevusele (näiteks osade soojendamine). Tänapäeva diiselmootorid on võimelised saavutama 45% efektiivsuse. Koefitsient on väike, kuid sellegipoolest peetakse seda üheks produktiivsemaks. Bensiinikütusel töötavate karburaatormootorite kasutegur on veelgi madalam.