Электр кыймылдаткычтары бир топ убакыт мурун пайда болгон, бирок аларга болгон кызыгуу ички күйүүчү кыймылдаткычтарга альтернатива боло баштаганда пайда болгон. Анын негизги мүнөздөмөлөрүнүн бири болгон электр кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү жөнүндөгү маселе өзгөчө кызыгууну туудурат.
Ар бир системанын бүтүндөй ишинин натыйжалуулугун мүнөздөгөн кандайдыр бир эффективдүүлүк бар. Башкача айтканда, ал системанын же аппараттын энергияны канчалык деңгээлде жеткирип же айландырарын аныктайт. Маани боюнча натыйжалуулуктун мааниси жок жана көбүнчө ал пайыз же нөлдөн бирге чейинки сан катары көрсөтүлөт.
Электр кыймылдаткычтарындагы эффективдүүлүктүн параметрлери
Электр кыймылдаткычынын негизги милдети – электр энергиясын механикалык энергияга айландыруу. Натыйжалуулук бул функциянын натыйжалуулугун аныктайт. Мотор эффективдүүлүгүнүн формуласы төмөнкүдөй:
n=p2/p1
Бул формулада p1 - берилген электр энергиясы, p2 - түздөн-түз пайда болгон пайдалуу механикалык күч.мотор. Электр энергиясы төмөнкү формула менен аныкталат: p1=UI (чыңалуу токко көбөйтүлгөн), ал эми механикалык кубаттуулуктун мааниси P=A/t формуласы боюнча (жумуштун убакыт бирдигине катышы). Электр кыймылдаткычынын эффективдүүлүгүн эсептөө мына ушундай болот. Бирок, бул анын эң жөнөкөй бөлүгү. Кыймылдаткычтын максатына жана анын көлөмүнө жараша, эсептөө айырмаланат жана башка көптөгөн параметрлерди эске алат. Чынында, мотор натыйжалуулугун формула дагы көптөгөн өзгөрмөлөрдү камтыйт. Эң жөнөкөй мисал жогоруда берилген.
Төмөндөтүлгөн натыйжалуулук
Электр кыймылдаткычын тандоодо анын механикалык эффективдүүлүгүн эске алуу керек. Моторду жылытуу, кубаттуулукту азайтуу жана реактивдүү ток менен байланышкан жоготуулар абдан маанилүү ролду ойнойт. Көбүнчө натыйжалуулуктун төмөндөшү кыймылдаткычтын иштешинде табигый түрдө пайда болгон жылуулуктун чыгышы менен байланыштуу. Жылуулуктун чыгышынын себептери ар кандай болушу мүмкүн: кыймылдаткыч сүрүлүү учурунда, ошондой эле электрдик жана ал тургай магниттик себептерден улам ысып кетиши мүмкүн. Эң жөнөкөй мисал катары электр энергиясына 1000 рубль жумшалып, 700 рублга жумуш жасалган жагдайды келтирсек болот. Бул учурда натыйжалуулук 70%га барабар болот.
Электр кыймылдаткычтарын муздатуу үчүн желдеткичтер пайда болгон боштуктар аркылуу абаны мажбурлоо үчүн колдонулат. Кыймылдаткычтардын классына жараша жылытуу белгилүү бир температурага чейин жүргүзүлүшү мүмкүн. Мисалы, А классындагы моторлор ысып кетиши мүмкүн85-90 градуска чейин, В классы - 110 градуска чейин. Температура уруксат берилген чектен ашып кетсе, бул статордун кыска туташуусун билдириши мүмкүн.
Электр кыймылдаткычтарынын орточо эффективдүүлүгү
Белгилей кетчү нерсе, туруктуу ток (жана AC) кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү жүккө жараша өзгөрөт:
- Бош турганда натыйжалуулук 0%.
- 25% жүктөөдө натыйжалуулук 83% түзөт.
- 50% жүктөөдө натыйжалуулук 87% түзөт.
- 75% жүктөөдө натыйжалуулук 88% түзөт.
- 100% жүктөөдө эффективдүүлүк 87% түзөт.
Эффективдүүлүктүн төмөндөшүнүн себептеринин бири - үч фазанын ар бирине ар кандай чыңалуу колдонулганда токтун асимметриясы. Эгерде, мисалы, биринчи фазада 410 В чыңалуу бар болсо, экинчиси - 403 В, үчүнчүсү - 390 В болсо, анда орточо маани 401 В болот. Бул учурда асимметрия бөлүктөрдүн ортосундагы айырмага барабар болот. фазалардагы максималдуу жана минималдуу чыңалуулар (410 -390), башкача айтканда, 20 V. Жоготууларды эсептөө үчүн мотор эффективдүүлүгүнүн формуласы биздин кырдаалдагыдай болот: 20/401100=4,98%. Бул фазалардагы чыңалуунун айырмасынан улам иш учурунда 5% натыйжалуулугун жоготобуз дегенди билдирет.
Жалпы жоготуулар жана натыйжалуулуктун төмөндөшү
Электр кыймылдаткычынын эффективдүүлүгүнүн төмөндөшүнө таасир этүүчү көптөгөн терс факторлор бар. Аларды аныктоого мүмкүндүк берген белгилүү бир ыкмалар бар. Мисалы, кубаттын жарым-жартылай тармактан статорго, андан кийин роторго өткөрүлө турган боштук бар же жок экенин аныктай аласыз.
Стартер жоготуулар да пайда болот жана алар бир нечеден туратбаалуулуктар. Биринчиден, бул куюндуу агымдарга жана статордун өзөктөрүнүн кайра магниттелишине байланыштуу жоготуулар болушу мүмкүн.
Эгер мотор асинхрондуу болсо, анда ротордогу жана статордогу тиштерден улам кошумча жоготуулар болот. Кыйраткыч агымдар кыймылдаткычтын айрым бөлүктөрүндө да пайда болушу мүмкүн. Мунун бардыгы жалпысынан электр кыймылдаткычынын эффективдүүлүгүн 0,5% төмөндөтөт. Асинхрондук кыймылдаткычтарда эксплуатациялоо учурунда келип чыгышы мүмкүн болгон бардык жоготуулар эске алынат. Демек, натыйжалуулук диапазону 80ден 90%га чейин өзгөрүшү мүмкүн.
Унаа кыймылдаткычтары
Электр кыймылдаткычтарынын өнүгүү тарыхы электромагниттик индукция мыйзамынын ачылышынан башталат. Анын айтымында, индукциялык ток дайыма аны пайда кылган себепке каршы тургандай кыймылдайт. Дал ушул теория биринчи электр кыймылдаткычынын жаралышына негиз болгон.
Заманбап моделдер бир эле принципке негизделген, бирок биринчи нускалардан кескин түрдө айырмаланат. Электр кыймылдаткычтары алда канча кубаттуу, компакттуу болуп калды, бирок эц башкысы алардын эффективдуулугу бир кыйла жогорулады. Биз жогоруда электр кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү жөнүндө жазганбыз жана ичинен күйүүчү кыймылдаткычка салыштырмалуу бул укмуштуудай жыйынтык. Мисалы, ичинен күйүүчү кыймылдаткычтын максималдуу эффективдүүлүгү 45% жетет.
Электр кыймылдаткычынын артыкчылыктары
Жогорку эффективдүүлүк мындай мотордун негизги артыкчылыгы болуп саналат. Ал эми ичтен күйүүчү кыймылдаткыч энергиянын 50%дан ашыгын жылытууга жумшаса, электр кыймылдаткычында бир аз бөлүгү жылытууга жумшалат.энергия.
Экинчи артыкчылыгы - жеңил салмак жана компакт өлчөмү. Мисалы, Yasa Motors салмагы болгону 25 кг болгон мотор жаратты. Ал 650 Нм жеткирүүгө жөндөмдүү, бул абдан татыктуу натыйжа. Ошондой эле, мындай моторлор бышык, редуктор керек эмес. Көптөгөн электр унаа ээлери электр кыймылдаткычтарынын натыйжалуулугу жөнүндө айтышат, бул кандайдыр бир деңгээлде логикалуу. Анткени, иштөө учурунда электр кыймылдаткычы эч кандай күйүү продуктуларын чыгарбайт. Бирок, көпчүлүк айдоочулар электр энергиясын өндүрүү үчүн көмүр, газ же байытылган уранды колдонуу керектигин унутуп коюшат. Бул элементтердин баары айлана-чөйрөнү булгайт, ошондуктан электр кыймылдаткычтарынын экологиялык тазалыгы абдан талаштуу маселе. Ооба, алар иш учурунда абаны булгабайт. Алар үчүн электр станциялары муну электр энергиясын өндүрүүдө жасайт.
Электр кыймылдаткычтарынын эффективдүүлүгүн жогорулатуу
Электр кыймылдаткычтарынын жумуштун натыйжалуулугуна терс таасирин тийгизген айрым кемчиликтери бар. Бул алсыз баштоо моменти, жогорку баштапкы ток жана валдын механикалык моменти менен механикалык жүктүн ортосундагы келишпестик. Бул аппараттын натыйжалуулугунун төмөндөшүнө алып келет.
Эффективдүүлүктү жогорулатуу үчүн алар кыймылдаткычты 75% же андан жогору жүктөөгө жана кубаттуулук факторлорун жогорулатууга аракет кылышат. Ошондой эле берилген токтун жыштыгын жана чыңалууну жөнгө салуу үчүн атайын түзүлүштөр бар, бул да эффективдүүлүктүн жогорулашына жана эффективдүүлүгүнүн жогорулашына алып келет.
Электр кыймылдаткычынын эффективдүүлүгүн жогорулатуу үчүн эң популярдуу түзүлүштөрдүн бири жылмакайбашталгыч токтун өсүү темпин чектейт. Ошондой эле чыңалуу жыштыгын өзгөртүү аркылуу кыймылдаткычтын айлануу ылдамдыгын өзгөртүү үчүн жыштык өзгөрткүчтөрүн колдонуу туура. Бул электр энергиясын керектөөнү кыскартууга алып келет жана кыймылдаткычтын жылмакай башталышын, жогорку жөнгө салуу тактыгын камсыз кылат. Баштоо моменти да жогорулайт, ал эми өзгөрүлмө жүк менен айлануу ылдамдыгы турукташат. Натыйжада электр кыймылдаткычынын эффективдуулугу жакшырат.
Мотордун максималдуу натыйжалуулугу
Курулуштун түрүнө жараша электр кыймылдаткычтарынын эффективдүүлүгү 10дон 99%ке чейин өзгөрүшү мүмкүн. Мунун баары ал кандай мотор болоруна жараша болот. Мисалы, поршень тибиндеги насостук мотордун эффективдүүлүгү 70-90% түзөт. Акыркы жыйынтык чыгаруучуга, түзүлүштүн конструкциясына ж. Эгерде ал 90% барабар болсо, анда бул керектелген электр энергиясынын 90% механикалык жумуштарды аткарууга, калган 10% тетиктерди жылытууга жумшалат дегенди билдирет. Ошентсе да, электр кыймылдаткычтарынын эң ийгиликтүү моделдери бар, алардын натыйжалуулугу 100% жакындайт, бирок бул мааниге барабар эмес.
100%дан ашык натыйжалуулукка жетишүү мүмкүнбү?
Энергияны сактоонун негизги мыйзамына карама-каршы келгендиктен, эффективдүүлүгү 100% ашкан электр кыймылдаткычтары жаратылышта болушу мүмкүн эмес экени эч кимге жашыруун эмес. Чындыгында энергия жок жерден келип, ошол эле жол менен жок болуп кетиши мүмкүн эмес. Ар бир мотор керекэнергия булагы: бензин, электр энергиясы. Бирок, бензин электр энергиясы сыяктуу түбөлүктүү эмес, анткени алардын запастары толукталышы керек. Бирок, толуктоонун кереги жок энергия булагы бар болсо, анда 100% дан жогору эффективдүү мотор түзүүгө толук мүмкүн болмок. Орус ойлоп табуучу Владимир Чернышов туруктуу магнитке негизделген кыймылдаткычтын сүрөттөлүшүн көрсөткөн жана анын эффективдүүлүгү, ойлоп табуучу өзү ишендиргендей, 100%дан ашат.
Гидроэлектростанция түбөлүк кыймылдаткычтын мисалы катары
Мисалы, ГЭСти алалы, анда суунун бийиктигинен кулап, энергия өндүрүлөт. Суу электр энергиясын чыгарган турбинаны айлантат. Суунун түшүүсү Жердин тартылуу күчү астында ишке ашат. Ал эми электр энергиясын өндүрүү иштери жүрүп жатканы менен Жердин тартылуу күчү алсырабайт, башкача айтканда тартылуу күчү азайбайт. Андан кийин суу күн нурунун таасири астында бууланып, кайрадан суу сактагычка кирет. Бул циклди аяктайт. Натыйжада электр энергиясы өндүрүлүп, аны өндүрүүгө кеткен чыгымдар калыбына келтирилди.
Албетте, Күн түбөлүк эмес деп айта алабыз, бул чындык, бирок ал бир-эки миллиард жыл жашайт. Гравитацияга келсек, ал тынымсыз жумуш жасап, атмосферадан нымды чыгарып турат. Жалпысынан алганда, ГЭС - бул механикалык энергияны электр энергиясына айландыруучу кыймылдаткыч жана анын натыйжалуулугу 100% дан жогору. Бул электр кыймылдаткычын түзүү жолдорун издөөнү токтотуунун кереги жок экенин ачык көрсөтүп турат, анын натыйжалуулугу 100% дан жогору болушу мүмкүн. Анткени, бир гана тартылуу күчү эмес, түгөнгүс булак катары колдонулушу мүмкүнэнергия.
Туруктуу магниттер кыймылдаткычтар үчүн энергия булагы катары
Экинчи кызыктуу булак – бул туруктуу магнит, ал эч жерден энергия албайт, ал эми магнит талаасы жумуш аткарып жатканда да сарпталбайт. Мисалы, магнит өзүнө бир нерсени тартса, анда ал ишти аткарат жана анын магнит талаасы алсырабайт. Бул касиет буга чейин түбөлүк кыймылдаткыч деп аталган машинаны түзүү үчүн бир нече жолу аракет кылынган, бирок азырынча андан аздыр-көптүр эч нерсе келе элек. Ар кандай механизм эртеби-кечпи эскирет, бирок туруктуу магнит болгон булактын өзү иш жүзүндө түбөлүктүү.
Бирок убакыттын өтүшү менен туруктуу магниттер картаюунун натыйжасында күчүн жоготот деген адистер бар. Бул туура эмес, бирок чын болсо да, аны бир эле электромагниттик импульс менен кайра тирилтүү мүмкүн болмок. 10-20 жылда бир жолу заряддоого муктаж болгон кыймылдаткыч түбөлүктүү деп айта албаса да, буга абдан жакын.
Туруктуу магниттерге негизделген түбөлүк кыймылдаткычты жасоого буга чейин көптөгөн аракеттер болгон. Азырынча, тилекке каршы, ийгиликтүү чечимдер жок. Бирок мындай кыймылдаткычтарга суроо-талап бар экенин эске алсак (жөн эле андай болушу мүмкүн эмес), биз жакынкы келечекте кайра жаралуучу энергия менен иштей турган түбөлүк кыймылдаткыч моделине өтө жакын келе турган нерсени көрүшүбүз толук мүмкүн..
Тыянак
Электр кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү белгилүү бир кыймылдаткычтын эффективдүүлүгүн аныктоочу эң маанилүү параметр болуп саналат. Канчалык эффективдүү болсо, мотор ошончолук жакшы болот. 95% натыйжалуулугу менен кыймылдаткычта, дээрлик бардыксарпталган энергия жумуш аткарууга жумшалат жана 5% гана муктаждыкка эмес (мисалы, запастык бөлүктөрүн жылытууга) жумшалат. Заманбап дизелдик кыймылдаткычтар 45% натыйжалуулугун жетиши мүмкүн, бул салкын натыйжа болуп саналат. Бензин кыймылдаткычтарынын эффективдүүлүгү мындан да азыраак.
