Motorët elektrikë u shfaqën shumë kohë më parë, por interesi i madh për to u ngrit kur filluan të përfaqësonin një alternativë ndaj motorëve me djegie të brendshme. Me interes të veçantë është çështja e efikasitetit të motorit elektrik, i cili është një nga karakteristikat kryesore të tij.
Çdo sistem ka një lloj efikasiteti, i cili karakterizon efikasitetin e punës së tij në tërësi. Kjo do të thotë, përcakton se sa mirë një sistem ose pajisje jep ose konverton energjinë. Sipas vlerës, efikasiteti nuk ka vlerë dhe më së shpeshti paraqitet si përqindje ose numër nga zero në një.
Parametrat e efikasitetit në motorët elektrikë
Detyra kryesore e një motori elektrik është të shndërrojë energjinë elektrike në energji mekanike. Efikasiteti përcakton efikasitetin e këtij funksioni. Formula e efikasitetit të motorit është si më poshtë:
n=p2/p1
Në këtë formulë, p1 është fuqia elektrike e furnizuar, p2 është fuqia e dobishme mekanike që gjenerohet drejtpërdrejtmotorri. Fuqia elektrike përcaktohet me formulën: p1=UI (tensioni shumëzuar me rrymë), dhe vlera e fuqisë mekanike sipas formulës P=A/t (raporti i punës ndaj njësisë së kohës). Kështu duket llogaritja e efikasitetit të motorit elektrik. Megjithatë, kjo është pjesa më e thjeshtë e saj. Në varësi të qëllimit të motorit dhe fushëveprimit të tij, llogaritja do të ndryshojë dhe do të marrë parasysh shumë parametra të tjerë. Në fakt, formula e efikasitetit të motorit përfshin shumë më tepër variabla. Shembulli më i thjeshtë u dha më sipër.
Efiçencë e reduktuar
Kur zgjedh një motor duhet të merret parasysh efikasiteti mekanik i një motori elektrik. Humbjet që lidhen me ngrohjen e motorit, reduktimin e fuqisë dhe rrymat reaktive luajnë një rol shumë të rëndësishëm. Më shpesh, rënia e efikasitetit shoqërohet me lëshimin e nxehtësisë, e cila ndodh natyrshëm gjatë funksionimit të motorit. Arsyet për lëshimin e nxehtësisë mund të jenë të ndryshme: motori mund të nxehet gjatë fërkimit, si dhe për arsye elektrike dhe madje edhe magnetike. Si shembulli më i thjeshtë, mund të citojmë një situatë ku u shpenzuan 1000 rubla për energji elektrike, dhe puna u bë për 700 rubla. Në këtë rast, efikasiteti do të jetë i barabartë me 70%.
Për të ftohur motorët elektrikë, ventilatorët përdoren për të detyruar ajrin nëpër boshllëqet e krijuara. Në varësi të klasës së motorëve, ngrohja mund të kryhet deri në një temperaturë të caktuar. Për shembull, motorët e klasës A mund të nxehenderi në 85-90 gradë, klasa B - deri në 110 gradë. Në rast se temperatura tejkalon kufirin e lejuar, kjo mund të tregojë një qark të shkurtër të statorit.
Efiçenca mesatare e motorëve elektrikë
Vlen të përmendet se efikasiteti i një motori DC (dhe AC) ndryshon në varësi të ngarkesës:
- Efiçenca është 0% në gjendje boshe.
- Me ngarkesë 25%, efikasiteti është 83%.
- Me ngarkesë 50%, efikasiteti është 87%.
- Me ngarkesë 75%, efikasiteti është 88%.
- Me ngarkesë 100%, efikasiteti është 87%.
Një nga arsyet e rënies së efikasitetit është asimetria e rrymave, kur në secilën nga tre fazat aplikohet një tension i ndryshëm. Nëse, për shembull, faza e parë ka një tension prej 410 V, e dyta - 403 V, dhe e treta - 390 V, atëherë vlera mesatare do të jetë 401 V. Asimetria në këtë rast do të jetë e barabartë me diferencën midis Tensionet maksimale dhe minimale në faza (410 -390), domethënë 20 V. Formula e efikasitetit të motorit për llogaritjen e humbjeve do të duket si në situatën tonë: 20/401100=4.98%. Kjo do të thotë që ne humbim 5% efikasitet gjatë funksionimit për shkak të ndryshimit të tensionit në faza.
Humbje totale dhe rënie në efikasitet
Ka shumë faktorë negativë që ndikojnë në uljen e efikasitetit të një motori elektrik. Ka disa metoda që ju lejojnë t'i përcaktoni ato. Për shembull, mund të përcaktoni nëse ka një hendek përmes të cilit fuqia transferohet pjesërisht nga rrjeti në stator dhe më pas në rotor.
Humbjet fillestare ndodhin gjithashtu, dhe ato përbëhen nga disavlerat. Para së gjithash, këto mund të jenë humbje që lidhen me rrymat vorbull dhe rimagnetizimin e bërthamave të statorit.
Nëse motori është asinkron, atëherë ka humbje shtesë për shkak të dhëmbëve në rotor dhe stator. Rrymat vorbull mund të ndodhin gjithashtu në komponentët individualë të motorit. E gjithë kjo në total zvogëlon efikasitetin e motorit elektrik me 0,5%. Në motorët asinkron, merren parasysh të gjitha humbjet që mund të ndodhin gjatë funksionimit. Prandaj, diapazoni i efikasitetit mund të ndryshojë nga 80 në 90%.
Motorët e automobilave
Historia e zhvillimit të motorëve elektrikë fillon me zbulimin e ligjit të induksionit elektromagnetik. Sipas tij, rryma e induksionit lëviz gjithmonë në atë mënyrë që të kundërshtojë shkakun që e shkakton atë. Ishte kjo teori që formoi bazën për krijimin e motorit të parë elektrik.
Modelet moderne bazohen në të njëjtin parim, por rrënjësisht të ndryshëm nga kopjet e para. Motorët elektrikë janë bërë shumë më të fuqishëm, më kompakt, por më e rëndësishmja, efikasiteti i tyre është rritur ndjeshëm. Ne kemi shkruar tashmë më lart për efikasitetin e një motori elektrik, dhe në krahasim me një motor me djegie të brendshme, ky është një rezultat mahnitës. Për shembull, efikasiteti maksimal i një motori me djegie të brendshme arrin 45%.
Përparësitë e motorit elektrik
Efiçenca e lartë është përparësia kryesore e një motori të tillë. Dhe nëse një motor me djegie të brendshme shpenzon më shumë se 50% të energjisë për ngrohje, atëherë në një motor elektrik një pjesë e vogël shpenzohet për ngrohjeenergji.
Përparësia e dytë është pesha e lehtë dhe madhësia kompakte. Për shembull, Yasa Motors ka krijuar një motor me një peshë prej vetëm 25 kg. Është në gjendje të japë 650 Nm, që është një rezultat shumë i mirë. Gjithashtu, motorë të tillë janë të qëndrueshëm, nuk kanë nevojë për një kuti ingranazhi. Shumë pronarë të makinave elektrike flasin për efikasitetin e motorëve elektrikë, gjë që është logjike deri diku. Në fund të fundit, gjatë funksionimit, motori elektrik nuk lëshon asnjë produkt djegieje. Megjithatë, shumë shoferë harrojnë se është e nevojshme të përdorin qymyr, gaz ose uranium të pasuruar për të prodhuar energji elektrike. Të gjithë këta elementë ndotin mjedisin, kështu që mirëdashësia mjedisore e motorëve elektrikë është një çështje shumë e diskutueshme. Po, nuk e ndotin ajrin gjatë funksionimit. Për ta, termocentralet e bëjnë këtë në prodhimin e energjisë elektrike.
Përmirëso efikasitetin e motorëve elektrikë
Motorët elektrikë kanë disa të meta që kanë një efekt të keq në efikasitetin e punës. Këto janë çift rrotullimi i dobët i fillimit, rryma e lartë e nisjes dhe mospërputhja midis çift rrotullues mekanik të boshtit dhe ngarkesës mekanike. Kjo çon në faktin se efikasiteti i pajisjes zvogëlohet.
Për të përmirësuar efikasitetin, ata përpiqen të ngarkojnë motorin në 75% ose më shumë dhe të rrisin faktorët e fuqisë. Ekzistojnë gjithashtu pajisje speciale për rregullimin e frekuencës së rrymës dhe tensionit të furnizuar, gjë që gjithashtu çon në rritjen e efikasitetit dhe rritjen e efikasitetit.
Një nga pajisjet më të njohura për rritjen e efikasitetit të një motori elektrik është një i qetëstart, i cili kufizon shkallën e rritjes së rrymës hyrëse. Është gjithashtu e përshtatshme të përdoren konvertuesit e frekuencës për të ndryshuar shpejtësinë e rrotullimit të motorit duke ndryshuar frekuencën e tensionit. Kjo çon në një reduktim të konsumit të energjisë dhe siguron një fillim të qetë të motorit, saktësi të lartë të rregullimit. Çift rrotullimi i fillimit gjithashtu rritet, dhe me një ngarkesë të ndryshueshme, shpejtësia e rrotullimit stabilizohet. Si rezultat, efikasiteti i motorit elektrik është përmirësuar.
Efiçenca maksimale e motorit
Në varësi të llojit të konstruksionit, efikasiteti i motorëve elektrikë mund të variojë nga 10 në 99%. E gjitha varet nga lloji i motorit që do të jetë. Për shembull, efikasiteti i një motori pompë të tipit pistoni është 70-90%. Rezultati përfundimtar varet nga prodhuesi, dizajni i pajisjes, etj. E njëjta gjë mund të thuhet për efikasitetin e motorit të vinçit. Nëse është e barabartë me 90%, atëherë kjo do të thotë se 90% e energjisë elektrike të konsumuar do të përdoret për të kryer punë mekanike, 10% e mbetur do të përdoret për ngrohjen e pjesëve. Megjithatë, ekzistojnë modelet më të suksesshme të motorëve elektrikë, efikasiteti i të cilëve i afrohet 100%, por nuk është i barabartë me këtë vlerë.
A është e mundur të arrihet mbi 100% efikasitet?
Nuk është sekret që motorët elektrikë, efikasiteti i të cilëve kalon 100% nuk mund të ekzistojnë në natyrë, pasi kjo bie ndesh me ligjin bazë të ruajtjes së energjisë. Fakti është se energjia nuk mund të vijë nga askund dhe të zhduket në të njëjtën mënyrë. Çdo motor ka nevojëBurimi i energjisë: benzinë, energji elektrike. Megjithatë, benzina nuk është e përjetshme, si energjia elektrike, sepse rezervat e tyre duhet të rimbushen. Por nëse do të kishte një burim energjie që nuk kishte nevojë të rimbushej, atëherë do të ishte mjaft e mundur të krijohej një motor me një efikasitet mbi 100%. Shpikësi rus Vladimir Chernyshov tregoi një përshkrim të motorit, i cili bazohet në një magnet të përhershëm, dhe efikasiteti i tij, siç siguron vetë shpikësi, është më shumë se 100%.
Hidroelektrike si shembull i një makine me lëvizje të përhershme
Për shembull, le të marrim një hidrocentral, ku energjia prodhohet duke rënë nga një lartësi e madhe uji. Uji kthen turbinën, e cila prodhon energji elektrike. Rënia e ujit kryhet nën ndikimin e gravitetit të Tokës. Dhe megjithëse po bëhet puna për prodhimin e energjisë elektrike, graviteti i Tokës nuk dobësohet, domethënë forca e tërheqjes nuk zvogëlohet. Pastaj uji avullon nën veprimin e dritës së diellit dhe përsëri hyn në rezervuar. Kjo përfundon ciklin. Si rezultat, energjia elektrike është prodhuar dhe kostot e prodhimit të saj janë rikthyer.
Sigurisht, mund të themi se Dielli nuk është i përjetshëm, është e vërtetë, por do të zgjasë nja dy miliardë vjet. Sa i përket gravitetit, ai vazhdimisht po bën punë, duke tërhequr lagështinë nga atmosfera. Në përgjithësi, një hidrocentral është një motor që konverton energjinë mekanike në energji elektrike dhe efikasiteti i tij është më shumë se 100%. Kjo e bën të qartë se nuk ia vlen të ndalemi për të kërkuar mënyra për të krijuar një motor elektrik, efikasiteti i të cilit mund të jetë më shumë se 100%. Në fund të fundit, jo vetëm graviteti mund të përdoret si një burim i pashtershëmenergji.
Manetet e përhershëm si burim energjie për motorët
Burimi i dytë interesant është një magnet i përhershëm, i cili nuk merr energji nga askund dhe fusha magnetike nuk konsumohet as kur kryen punë. Për shembull, nëse një magnet tërheq diçka në vetvete, atëherë ai do të bëjë punën dhe fusha e tij magnetike nuk do të dobësohet. Kjo pronë tashmë është provuar më shumë se një herë për të krijuar të ashtuquajturën makinë lëvizjeje të përhershme, por deri më tani asgjë më shumë ose më pak normale nuk ka dalë prej saj. Çdo mekanizëm do të konsumohet herët a vonë, por vetë burimi, i cili është një magnet i përhershëm, është praktikisht i përjetshëm.
Megjithatë, ka ekspertë që thonë se me kalimin e kohës magnetët e përhershëm humbasin forcën e tyre si pasojë e plakjes. Kjo nuk është e vërtetë, por edhe nëse do të ishte e vërtetë, atëherë do të ishte e mundur që të rikthehej në jetë vetëm me një puls elektromagnetik. Një motor që do të kërkonte rimbushje një herë në 10-20 vjet, megjithëse nuk mund të pretendojë të jetë i përjetshëm, është shumë afër kësaj.
Tashmë ka pasur shumë përpjekje për të krijuar një makinë lëvizjeje të përhershme të bazuar në magnet të përhershëm. Deri më tani nuk ka pasur zgjidhje të suksesshme, për fat të keq. Por duke pasur parasysh faktin se ka një kërkesë për motorë të tillë (thjesht nuk mund të ketë), është shumë e mundur që në të ardhmen e afërt të shohim diçka që do t'i afrohet shumë modelit të makinës me lëvizje të përhershme që do të fuqizohet nga energjia e rinovueshme..
Përfundim
Efiçenca e një motori elektrik është parametri më i rëndësishëm që përcakton efikasitetin e një motori të caktuar. Sa më i lartë të jetë efikasiteti, aq më i mirë është motori. Në një motor me efikasitet 95%, pothuajse të gjithëenergjia e shpenzuar shpenzohet për të kryer punë dhe vetëm 5% shpenzohet jo për nevoja (për shembull, për ngrohjen e pjesëve rezervë). Motorët modernë me naftë mund të arrijnë një efikasitet prej 45%, dhe ky konsiderohet një rezultat i mirë. Efikasiteti i motorëve me benzinë është edhe më i vogël.
