Silniki elektryczne zaczęto produkować wiele lat temu, ale największe zainteresowanie wzbudziły, gdy zaczęto wymieniać silniki zasilane benzyną. Sprawność silnika elektrycznego jest jednym z najważniejszych wskaźników silnika. Pokazuje produktywność systemu jako całości, charakteryzując, jak dobrze mechanizm przetwarza energię. Poziom wydajności jest mierzony w procentach lub oceniany w skali od 0 do 1.
Zadowolony
- Trochę historii i nowoczesności
- Główne cechy działania silników
- Jakie są zalety silnika elektrycznego
- Utrata energii podczas rozgrzewania silnika
- Przyczyny spadku wydajności
- Elementy wpływające na moc
- Limit funkcjonalności
- Czy kiedykolwiek istnieje wartość powyżej 100%
- Elektrownia wodna - prototyp mechanizmu wieczystego
- Magnesy trwałe - producenci energii elektrycznej
Trochę historii i nowoczesności
Głównym impulsem do rozwoju silników elektrycznych było odkrycie prawa indukcji elektromagnetycznej. Mówi, że prąd indukcyjny porusza się w taki sposób, aby przeciwstawić się temu, co go spowodowało. Na tej podstawie pojawił się pierwszy silnik elektryczny.
Dzisiejsza produkcja silników elektrycznych opiera się na tej samej teorii, ale obecne modele mają wiele różnic w stosunku do oryginalnych. Wzrosła moc silników elektrycznych, stały się one mniejsze i, co ważne, wzrosła sprawność. Jeśli porównamy to z wydajnością silnika spalinowego, to wynik nie będzie na korzyść tego drugiego. Najwyższa sprawność takiego silnika wynosi nie więcej niż 45%.
Główne cechy działania silników
Główną funkcją silnika jest zamiana energii elektrycznej na mechaniczną. Wydajność jest wskaźnikiem wydajności danej funkcji. Wzór na sprawność silnika elektrycznego budowany jest w następujący sposób:
n = p2 / p1,
gdzie p1 to dostarczona moc elektryczna, a p2 to moc mechaniczna netto generowana przez silnik elektryczny.
Jednak nie wszystko jest takie proste. Funkcje silnika i obszar jego zastosowania, wiele innych zmiennych dopracuje obliczenia i uczyni je bardziej indywidualnymi.
Jakie są zalety silnika elektrycznego
Silniki elektryczne mają wiele zalet w porównaniu z silnikami spalinowymi. Oto niektóre z nich:
-
Wysoka wydajność. - Silnik spalinowy zużywa około połowy energii na rozgrzanie silnika. W przypadku silnika elektrycznego zużywa się na to bardzo mało energii.
- Silnik elektryczny jest znacznie lżejszy i bardziej kompaktowy. Nowy silnik Yasa Motors waży tylko dwadzieścia pięć kg i jest wystarczająco mocny.
- Długa żywotność.
- Samochody elektryczne nie potrzebują skrzyni biegów.
- Przyjazna dla środowiska: maszyna nie emituje szkodliwych emisji do atmosfery. Jest to jednak tylko częściowo prawda, ponieważ elektrownie wykorzystują do wytwarzania energii zasoby naturalne – gaz, węgiel, reakcje jądrowe, a to jest czynnik szkodliwy.
Utrata energii podczas rozgrzewania silnika
Straty energii podczas nagrzewania się silnika odgrywają ważną rolę w pracy silnika elektrycznego. Najczęściej spadek wydajności następuje z powodu naturalnego przenoszenia ciepła podczas pracy mechanizmu.
Silnik elektryczny zwykle nagrzewa się z powodu tarcia, a także z powodu sił elektrycznych i magnetycznych działających na niego podczas pracy. Na przykład pobór mocy silnika wynosił 100 rubli, a energię mechaniczną oszacowano na 80 rubli. W takim przypadku sprawność silnika elektrycznego wyniesie 80%.
Do chłodzenia silnika elektrycznego służą specjalne wentylatory, które przetłaczają powietrze przez pracujący silnik i dzięki temu tworzą bardziej optymalną temperaturę do jego pracy.
Stopień obciążenia ma ogromny wpływ na osiągi silnika elektrycznego. Bez obciążenia silnik pracuje ze sprawnością 0%. Jeśli silnik jest obciążony o 25%, sprawność wyniesie 83%. W trybie stuprocentowego obciążenia wydajność wyniesie 87%.
Przyczyny spadku wydajności
Istnieje wiele wskaźników obniżających sprawność silnika elektrycznego. Na szczęście istnieją sposoby, aby dokładnie określić, co spowodowało spadek wydajności. Na przykład można śledzić obecność szczeliny, która częściowo przenosi moc z sieci do stojana, a następnie przekazuje ją do wirnika. W rozruszniku mogą również występować straty energii.
Występuje również upływ energii spowodowany prądami wirowymi i odwróceniem namagnesowania rdzeni stojana. Straty spowodowane zębami w wirniku i stojanie występują również w silniku indukcyjnym. W niektórych częściach silnika mogą pojawić się prądy wirowe. Z takich powodów wydajność może spaść o pół procenta. Silniki asynchroniczne są budowane z myślą o tych cechach, a sprawność takich silników waha się od 80 do 90 procent.
Elementy wpływające na moc
Silniki elektryczne mają pewne wady, które wpływają na wydajność w niezadowalający sposób. Szczególnie nieprzyjemne chwile to:
- słaby spust elektryczny,
- silny poziom prądu rozruchowego;
- niezgodność wału maszyny z obciążeniem.
Powyższe prowadzi do tego, że zmniejsza się użyteczność urządzenia. Aby zwiększyć wydajność, dążą do zapewnienia obciążenia silnika do 75 procent i zwiększenia proporcji mocy. Istnieją również specjalne urządzenia do regulacji zakresów dostarczanego prądu i jego mocy, co również prowadzi do wzrostu wydajności i sprawności.
Jednym z najbardziej znanych urządzeń zwiększających odrzut silnika elektrycznego jest mechanizm miękkiego startu, który ogranicza tempo narastania prądu rozruchowego. Możesz również użyć przetwornic częstotliwości, aby zmienić prędkość obrotową silnika poprzez zmianę częstotliwości napięcia. Powyższe prowadzi do zmniejszenia zużycia energii i zapewnia łagodny rozruch silnika, wysoką dokładność wyważania. Ponadto wzrasta moment rozruchowy, a gdy obciążenie jest niestabilne, prędkość ruchu jest stabilizowana. W rezultacie wzrasta wydajność silnika.
Limit funkcjonalności
W zależności od rodzaju konstrukcji, współczynnik PD w silnikach elektrycznych może wynosić od 10 do 99 procent. Wszystko zależy od konkretnego typu silnika. Na przykład sprawność silnika pompy tłokowej sięga 70-90%. Ostateczny efekt zależy od producenta, konstrukcji urządzenia itp.
To samo dotyczy wydajności silnika żurawia. Gdy wartość ta wzrośnie do 90%, oznacza to, że 90% zużytej energii elektrycznej przeznacza się na wykonywanie pracy maszyny, a pozostałą część na ogrzewanie części. Niemniej jednak istnieją szczególnie udane modele silników, których współczynnik PD osiąga prawie 100%, ale nie jest równy określonej wartości.
Czy kiedykolwiek istnieje wartość powyżej 100%
Wszyscy wiedzą, że silniki elektryczne, których sprawność przekracza 100%, są niemożliwe zgodnie z prawami natury, ponieważ jest to sprzeczne z głównym prawem zachowania energii. Wszystko tłumaczy się tym, że energia nie bierze się znikąd i nigdzie nie znika. Dlatego każdy silnik potrzebuje źródła energii. Oni mogą być:
- paliwo;
- Elektryczność;
- światło słoneczne itp.
Ale jednocześnie żadne z wymienionych źródeł nie jest wieczne, ponadto rezerwy każdego z nich muszą być gromadzone. Gdyby jednak istniało źródło energii, które należy zebrać i zgromadzić, całkiem możliwe byłoby stworzenie silnika, którego użyteczny efekt byłby ponad 100%.
Elektrownia wodna - prototyp mechanizmu wieczystego
Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę działania elektrowni wodnej, widzimy, że energia elektryczna jest w nim wytwarzana kosztem wodyktóry spada z dużej wysokości. Energia elektryczna jest wytwarzana przez turbinę napędzaną spadającą wodą. Woda spływa w dół z powodu grawitacji.
Działa nieprzerwanie, nie słabnąc i nie zanikając. Po zużyciu energii woda zamienia się w parę i naturalnie wraca do zbiornika. Można to powtórzyć wiele razy. Dzięki temu energia elektryczna jest generowana bez strat zasobów.
Słońce ogrzewa ziemię, uczestnicząc w parowaniu wody, grawitacja działa podwójnie, uczestnicząc w upadku wody, a także w produkcji opadów - w końcu to z powodu przyciągania ziemi woda z chmur ma tendencję do opadania droga w dół. Generalnie okazuje się, że elektrownia wodna to mechanizm, który zamienia energię spadającej wody na energię elektryczną z wydajnością ponad stu procent.
Wynika z tego jasno, że poszukiwanie silnika o sprawności powyżej 100% nie jest bezpodstawne, ponieważ oprócz grawitacji istnieją inne zasoby, których nie można wyczerpać.
Magnesy trwałe - producenci energii elektrycznej
Ciekawym obiektem do pozyskiwania energii może być również magnes trwały, ponieważ nie dochodzi do niego z zewnątrz, a pole magnetyczne pozostaje niezmienione nawet po zakończeniu pracy.
Magnes ma tendencję do przyciągania różnych przedmiotów wykonanych z żelaza i jego stopów. Przyciągając do siebie pewien przedmiot, nie traci energii, jest tylko własnością, którą posiada i której nie może wyczerpać. Dlatego w oparciu o magnesy można by uczynić silnik zbliżonym do wiecznego. Oczywiście nie można ignorować zużycia części, ale sama zasada działania magnesu stwarza warunki do ciągłej pracy bez marnowania pieniędzy.
To prawda, niektórzy naukowcy uważają, że z czasem magnes traci swoje właściwości. To niezweryfikowana informacja, ale i tego obrotu sprawy nie można zignorować.
Wielokrotnie próbowali na bazie magnesów stworzyć pozory perpetuum mobile, ale jak dotąd próby te do niczego nie doprowadziły. Oczywiście chcę wierzyć, że w dającej się przewidzieć przyszłości naukowcy dokonają przełomu i wynajdą silnik, który będzie zasilany energią odnawialną.
Co ciekawe, jeden z krajowych wynalazców, V. Czernyszow - niedawno zademonstrował opis silnika opartego na magnesie statycznym, a jego sprawność, jak zaświadcza sam eksperymentator, przekracza 100%.
Współczynnik PD silnika elektrycznego jest niezwykle ważnym wskaźnikiem, który określa osiągi każdego silnika. Im wyższy jego wskaźnik, tym wydajniejszy silnik. W silniku o sprawności 95% prawie cała zużywana moc jest zużywana na wykonywanie pracy, a tylko 5% na niepotrzebne czynności (na przykład podgrzewanie części). Dzisiejsze silniki wysokoprężne są w stanie osiągnąć sprawność 45%. Współczynnik jest niewielki, ale mimo to uważany jest za jeden z najbardziej produktywnych. Sprawność silników gaźnikowych zasilanych benzyną jest jeszcze niższa.
