I motori elettrici hanno iniziato a essere realizzati molti anni fa, ma hanno suscitato il massimo interesse quando hanno iniziato a sostituire i motori a benzina. L'efficienza di un motore elettrico è uno degli indicatori più importanti di un motore. Mostra la produttività del sistema nel suo insieme, caratterizzando quanto bene il meccanismo converte l'energia. Il livello di prestazione è misurato in percentuale o valutato su una scala da 0 a 1.
Contenuto
- Un po' di storia e modernità
- Le principali caratteristiche del funzionamento dei motori
- Quali sono i vantaggi di un motore elettrico
- Perdita di energia quando il motore si riscalda
- Ragioni del calo di efficienza
- Elementi che influenzano il potere
- Limite di funzionalità
- C'è mai un valore superiore al 100%
- Centrale idroelettrica - un prototipo di meccanismo perpetuo
- Magneti permanenti - produttori di elettricità
Un po' di storia e modernità
L'impulso principale per lo sviluppo dei motori elettrici è stata la scoperta della legge dell'induzione elettromagnetica. Dice che la corrente di induzione si muove in modo tale da opporsi a ciò che l'ha provocata. Su questa base è apparso il primo motore elettrico.
La produzione odierna di motori elettrici segue la stessa teoria, ma i modelli attuali presentano molte differenze rispetto all'originale. La potenza dei motori elettrici è aumentata, sono diventati più piccoli e, soprattutto, l'efficienza è aumentata. Se lo confrontiamo con l'efficienza di un motore a combustione interna, il risultato sarà tutt'altro che favorevole a quest'ultimo. La massima efficienza di un tale motore non supera il 45%.
Le principali caratteristiche del funzionamento dei motori
La funzione principale del motore è conversione di energia elettrica in meccanica. L'efficienza è un indicatore della produttività di una determinata funzione. La formula per l'efficienza di un motore elettrico è costruita come segue:
n = p2 / p1,
dove p1 è la potenza elettrica fornita e p2 è la potenza meccanica netta generata dal motore elettrico.
Tuttavia, non è tutto così semplice. Le funzioni del motore e l'area del suo utilizzo, molte altre variabili raffineranno il calcolo e lo renderanno più individuale.
Quali sono i vantaggi di un motore elettrico
Ci sono molti vantaggi per i motori elettrici rispetto ai motori a combustione interna. Ecco alcuni di loro:
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Alta efficienza. - Il motore a combustione interna spende circa la metà dell'energia per riscaldare il motore. Nel caso di un motore elettrico, viene spesa pochissima energia per questo.
- Il motore elettrico è molto più leggero e compatto. Il nuovo motore Yasa Motors pesa solo venticinque kg ed è abbastanza potente.
- Lunga durata.
- I veicoli elettrici non hanno bisogno di un cambio.
- Rispettoso dell'ambiente: la macchina non emette emissioni nocive nell'atmosfera. Tuttavia, questo è vero solo in parte, perché le centrali elettriche utilizzano le risorse naturali per ottenere energia: gas, carbone, reazioni nucleari e questo è un fattore dannoso.
Perdita di energia quando il motore si riscalda
Le perdite di energia durante il riscaldamento del motore svolgono un ruolo importante nel funzionamento del motore elettrico. Molto spesso, il calo dell'efficienza si verifica a causa del trasferimento di calore naturale durante il funzionamento del meccanismo.
Un motore elettrico di solito si riscalda per attrito e anche a causa delle forze elettriche e magnetiche che agiscono su di esso durante il funzionamento. Ad esempio, il consumo di energia del motore era di 100 rubli e l'energia meccanica era stimata in 80 rubli. In questo caso, l'efficienza del motore elettrico sarà dell'80%.
Per raffreddare il motore elettrico, ci sono ventole speciali che guidano l'aria attraverso un motore in funzione e creano quindi una temperatura più ottimale per il suo funzionamento.
Il grado di carico ha un enorme impatto sulle prestazioni del motore elettrico. Senza carico, il motore funziona allo 0% di efficienza. Se il motore viene caricato del 25%, l'efficienza sarà pari all'83%. Nella modalità del carico al cento per cento, l'efficienza sarà dell'87%.
Ragioni del calo di efficienza
Ci sono molti indicatori che riducono l'efficienza di un motore elettrico. Fortunatamente, ci sono modi per determinare esattamente cosa ha causato un calo dell'efficienza. Ad esempio, è possibile monitorare la presenza di uno spazio vuoto, che trasferisce parzialmente la potenza dalla rete allo statore e quindi la trasferisce al rotore. Potrebbero esserci anche perdite di energia nell'avviatore.
C'è anche una perdita di energia a causa di correnti parassite e inversione di magnetizzazione dei nuclei dello statore. Perdite dovute ai denti nel rotore e nello statore si verificano anche in un motore a induzione. Le correnti parassite possono comparire in alcune parti del motore. Per tali motivi, l'efficienza può diminuire di mezzo punto percentuale. I motori asincroni sono costruiti tenendo conto di queste caratteristiche e l'efficienza in tali motori varia dall'80 al 90 percento.
Elementi che influenzano il potere
I motori elettrici presentano alcuni inconvenienti che influiscono in modo insoddisfacente sulle prestazioni. Momenti particolarmente spiacevoli includono:
- grilletto elettrico debole,
- forte livello di corrente di avviamento;
- incoerenza dell'albero della macchina con il carico.
Quanto sopra porta al fatto che l'effetto utile del dispositivo diminuisce. Per aumentare l'efficienza, si sforzano di fornire il carico del motore fino al 75% e aumentare le proporzioni di potenza. Esistono anche dispositivi speciali per la regolazione delle gamme della corrente erogata e della sua potenza, che porta anche ad un aumento dell'efficienza e dell'efficienza.
Uno dei dispositivi più noti per aumentare il rinculo di un motore elettrico è il meccanismo di avviamento graduale, che limita la velocità di crescita della corrente di avviamento. È inoltre possibile utilizzare convertitori di frequenza per modificare la velocità di rotazione del motore modificando la frequenza della tensione. Quanto sopra porta a una diminuzione del consumo di energia e fornisce un avviamento dolce del motore, un'elevata precisione di bilanciamento. Inoltre, la coppia di spunto aumenta e, quando il carico è instabile, la velocità di movimento si stabilizza. Di conseguenza, le prestazioni del motore aumentano.
Limite di funzionalità
In base al tipo di design, il coefficiente PD nei motori elettrici può variare dal 10 al 99 percento. Tutto dipende dal tipo specifico di motore. Ad esempio, l'efficienza di un motore a pompa a pistoni raggiunge il 70-90%. L'effetto finale dipende dal produttore, dalla struttura del dispositivo, ecc.
Lo stesso vale per l'efficienza del motore della gru. Quando questo valore sale al 90%, significa che il 90% dell'elettricità consumata viene spesa per eseguire lavori sulla macchina e la percentuale rimanente viene spesa per riscaldare le parti. Tuttavia, ci sono modelli di motori particolarmente riusciti, il cui coefficiente PD raggiunge quasi il 100%, ma non è uguale al valore specificato.
C'è mai un valore superiore al 100%
Tutti sanno che i motori elettrici, la cui efficienza supera il 100%, sono impossibili secondo le leggi della natura, poiché ciò contraddice la principale legge di conservazione dell'energia. Tutto è spiegato dal fatto che l'energia non viene dal nulla e non scompare da nessuna parte. Pertanto, ogni motore ha bisogno di una fonte di energia. Possono essere:
- carburante;
- elettricità;
- luce solare ecc.
Ma allo stesso tempo, nessuna delle fonti elencate è eterna, inoltre, le riserve di ciascuna devono essere accumulate. Tuttavia, se ci fosse una fonte di energia che deve essere raccolta e accumulata, allora sarebbe del tutto possibile creare un motore, il cui effetto utile sarebbe superiore al 100%.
Centrale idroelettrica - un prototipo di meccanismo perpetuo
Se consideriamo il principio di funzionamento di una centrale idroelettrica, possiamo vedere che l'elettricità viene generata al suo interno a spese dell'acquache cade da una grande altezza. L'elettricità è generata da una turbina azionata dall'acqua che cade. L'acqua precipita verso il basso a causa della gravità.
Agisce costantemente, senza indebolirsi o scomparire. Dopo che l'acqua ha consumato un po' di energia, si trasforma in vapore e ritorna naturalmente al serbatoio. Questo può essere ripetuto molte volte. Di conseguenza, l'energia elettrica viene generata senza perdita di risorse.
Il sole riscalda la terra partecipando all'evaporazione dell'acqua, la gravità fa il doppio del lavoro partecipando alla caduta acqua, così come nella produzione di precipitazioni - dopotutto, è a causa dell'attrazione della terra che l'acqua dalle nuvole tende a cadere fino in fondo. In generale, risulta che una centrale idroelettrica è un meccanismo che converte l'energia dell'acqua che cade in energia elettrica con un'efficienza superiore al cento per cento.
Da ciò si evince che la ricerca di un motore con un'efficienza superiore al 100% non è infondata, perché ci sono altre risorse, oltre alla gravità, che non possono essere esaurite.
Magneti permanenti - produttori di elettricità
Un magnete permanente può essere anche un oggetto interessante per ottenere energia, perché non gli arriva dall'esterno e il campo magnetico rimane invariato anche dopo che il lavoro è già stato completato.
Il magnete tende ad attirare varie cose fatte di ferro e sue leghe. Avendo attratto a sé un certo oggetto, non spende la sua energia, è solo una proprietà che possiede e che non può esaurire. Pertanto, sulla base dei magneti, sarebbe possibile realizzare un motore vicino al perpetuo. Naturalmente, non si può ignorare l'usura delle parti, ma il principio stesso di funzionamento di un magnete crea le condizioni per un lavoro costante senza sprecare denaro.
È vero, alcuni scienziati ritengono che nel tempo il magnete perda le sue proprietà. Questa è un'informazione non verificata, ma nemmeno questo giro di eventi può essere ignorato.
Sulla base dei magneti, hanno cercato molte volte di creare una parvenza di macchina del moto perpetuo, ma finora questi tentativi non hanno portato a nulla. Naturalmente, voglio credere che nel prossimo futuro gli scienziati faranno una svolta e inventeranno un motore che funzionerà con energia rinnovabile.
È interessante notare che uno degli inventori nazionali, V. Chernyshov - ha recentemente dimostrato una descrizione di un motore basato su un magnete statico e la sua efficienza, come attesta lo stesso sperimentatore, è superiore al 100%.
Il coefficiente di PD di un motore elettrico è un indicatore estremamente importante che determina le prestazioni di qualsiasi motore. Più alto è il suo indicatore, più efficiente è il motore. In un motore con un'efficienza del 95%, quasi tutta la potenza spesa viene spesa per eseguire lavori e solo il 5% viene speso per azioni non necessarie (ad esempio, il riscaldamento di parti). I motori diesel odierni sono in grado di raggiungere un valore di efficienza del 45%. Il coefficiente è piccolo, ma tuttavia è considerato uno dei più produttivi. L'efficienza dei motori a carburatore che funzionano a benzina è ancora più bassa.
