Tablica učinkovitosti za nove i stare elektromotore. Učinkovitost elektromotora i što utječe na njegovu vrijednost


Razvijen je novi tip elektromotora , koji ima znatno veću učinkovitost od onih koji se trenutno proizvode. S uzbuđenjem, od elektromagneti, ili od stalni magneti. Mogućnosti oblikovati možda puno.

Sve je u potpunom skladu s poznatim zakonima fizike i zakonima održanja energije. Činjenica je da se u poznatim elektromotorima samo vrlo mali dio potrošnje energije koristi za stvaranje rada, a glavni dio se troši na prevladavanje takozvanog povratnog (ili generatorskog) EMF-a koji nastaje prema Lenzovom zakonu u rotirajućem rotor. Svi priručnici o elektrotehnici tvrde da učinkovitost elektromotora može doseći 80-98%, ali nakon potrebnih istraživanja uvjerio sam se da to nije tako, a stvarna učinkovitost elektromotora ne prelazi 5-10 %, tako da postoje ogromne rezerve za njegovo povećanje, au skladu s tim, učinkovitost elektromotora se višestruko poboljšava.

Budući da je Oersted pokazao nastanak magnetsko polje oko vodiča kojim teče struja počela se naglo razvijati elektrotehnika.

Unutar nekoliko godina uspostavljeni su osnovni zakoni elektrotehnike, snažni elektromagneti, kao i prvi elektromotori. Ali nevjerojatna stvar: elektromagneti, stvarajući veliku statičku silu magnetske interakcije i trošeći malo energije tijekom rada električni motor, kada se rotor počeo okretati, izgubili su snagu i zahtijevali povećanje napona, a time i snage, kako bi električni motor mogao obavljati mehanički rad.

Točno objašnjenje ove pojave dao je ruski fizičar Lenz. Sada se ovaj fenomen može ukratko nazvati EMF.

Bit ovog fenomena je da kada se vodiči s strujom ili strujom kreću relativno jedan prema drugom magnet i vodiča sa strujom, u vodiču se javlja napon, koji je uvijek usmjeren suprotno onom koji napaja namot motor, stoga je potrebno održavati snagu motor, povećati napon napajanja. Ispada čudna slika: s jedne strane - moćna magnetsko polje i ogromna sila međudjelovanja zavojnica s feromagnetskim jezgrama jedna s drugom, uz malu potrošnju energije, a s druge strane, uz relativno sporo kretanje zavojnica jedna u odnosu na drugu, već je potrebno značajno povećati napon napajanja na održavati snagu magnetski interakcije. Stoga se pojavila ideja da ako možemo pronaći način neutraliziranja utjecaja Lenzova zakona u elektromotoru, tada bismo mogli dobiti ogroman dobitak u rezultirajućoj mehaničkoj snazi ​​u odnosu na utrošenu električnu snagu. Kao rezultat istraživanja, teorijski je pronađeno i eksperimentalno potvrđeno nekoliko posebnih slučajeva kada Lenzov zakon ne utječe na procese koji se odvijaju u elektromotoru ili je značajno oslabljen. To omogućuje stvaranje elektromotora koji mogu proizvesti od dvije do deset ili više jedinica mehaničkog rada po jedinici utrošene električne energije. U isto vrijeme, sve ostaje u potpunom skladu sa svim poznatim zakonima fizike! Ne mogu otvoreno govoriti o značajke dizajna sličnih motora, samo ću reći da se glavne opcije malo razlikuju od već poznatih dizajna. Ostale opcije su potpuno drugačije od svih poznatih elektromotora. Nisam ni očekivao da problem ima toliko rješenja! Ono što me ponukalo da se prihvatim rješenja takvog problema bila je bilješka da je prije 50-ak godina, u SSSR-u, jedan majstor vozio automobil Moskvich s elektromotorom cijeli dan, koristeći energiju običnog akumulator automobila. Odmah sam pomislio da njegov elektromotor troši znatno manje energije od razvijenog mehaničkog i uzeo kao aksiom da kad se moglo tada, može i sada.

Usporedba elektromotora bez povratne EMF s konvencionalnim u smislu potrošnje energije

Radi lakše analize, uzmimo bilo koji kolektor ili ventil motor. Sastoji se od rotora i statora. Namoti polja mogu biti na rotoru sa statorom ili samo na jednom rotoru ili statoru (ako su konstantni magneti uzbuđenje). Kada se napon dovede do motor, rotor i stator počinju se kretati jedan u odnosu na drugi, dok su u namotima armature ili statora (ako je rotor uzbuđen stalni magneti ), inducira se emf, uvijek usmjerena protiv napona vanjski izvor prehrana. Kako se broj okretaja rotora povećava (stvarna ili prividna linearna brzina vodiča u odnosu na magnetsko polje uzbude), struja u namotima pod utjecajem ovog EMF-a se smanjuje, a moment se smanjuje u skladu s tim. Da biste ga povećali, morate povećati napon napajanja (snagu) električni motor. U modernom elektromotori Gotovo sva snaga dovedena do napajanja troši se na prevladavanje protu EMF-a.

Na primjer, serijski električni motor DC tip 4PN 200S ima sljedeće karakteristike: snaga 60 kW; napon 440 V; struja 149 A; brzina vrtnje 3150/3500 o/min; učinkovitost 90,5%; duljina statora 377 mm; promjer rotora 250 mm, napon gubitka 41,8 V; napon za prevladavanje induciranog EMF-a 398,2 V; snaga za prevladavanje gubitaka 6228 W; okretni moment (3500 o/min) 164,6 Nm.

Ispada da ako se riješimo stražnjeg EMF-a, onda za napajanje motor potreban vam je izvor napona ne od 440 volti, već samo od 42 volta, s istom strujom od 150 A. Stoga će potrošnja energije pri punom opterećenju biti 6300 vata s mehaničkom izlaznom snagom od 60 kW. Podešavanje izlazne snage motor bez povratnog EMF-a, može se izvesti promjenom napona napajanja ili regulacijom impulsa.

Kao rezultat komparativna analiza vidimo da je upotreba električni motor bez povratnog EMF-a može radikalno promijeniti cjelokupno ljudsko gospodarstvo. Ovo je jedan od načina da se trajno napusti korištenje fosilnih goriva za energetske i prometne potrebe čovječanstva. Dapače, moguće je spojiti takve elektromotore na istu osovinu s generatorima male snage i dobiti sustav za vlastito napajanje! Za pokretanje je potrebna samo baterija. No, također postoji razvoj generatora bez goriva koji se mogu koristiti u kombinaciji s električnim motorima ove vrste. Time se ostvaruju velike uštede jer je potreban generator puno manje snage. Kombinirana uporaba BTG-a i opisanog elektromotoriće u bliskoj budućnosti omogućiti proizvodnju potpuno autonomnih električnih vozila, sposobnih za kretanje bez ikakvog goriva dok se mehanički ne istroše. Većina danas poznatih vozila može se izraditi na ovom principu. To uključuje zrakoplove, pa čak i svemirske letjelice, jer postoje i opcije za uređaje s električnim poljem koji stvaraju potisak bez odbacivanja mase. Ovo je apsolutno nova era u povijesti čovječanstva i teško je uopće zamisliti posljedice korištenja takvih struktura.

Motor jednostavan dizajn i jeftin.

Razlika od postojećeg motora mali. Ali u isto vrijeme, predloženi motor trošit će nekoliko puta manje energije od industrijskog s istim karakteristikama.

Učinkovitost motor neće premašiti 100%, ovo je nemoguće. Samo mnogo učinkovitije pretvara električnu energiju u mehaničku. Redovno elektromotori, imaju najviše visoka efikasnost samo u uskom rasponu opterećenja, ali i tada je vrlo daleko od onoga što navodi proizvođač.

Provedena praktični pokusi pokazalo je da po utrošenoj jedinici električna energija, novi motor, moći će generirati nekoliko puta veću mehaničku snagu. Ispitivanje izgleda motor potpuno potvrdio teoriju. Izlazna mehanička snaga bila je tri puta veća od potrošene električne snage. Za eksperiment je napravljena jedna od najjednostavnijih i najneučinkovitijih opcija motor. The motor postavljen na isti okvir s generatorom automobila iz automobila Zhiguli, povezujući njihove remenice s pogonom klinastog remena. Motor napaja se iz mreže od 220 volti. Za vožnju motor korišten je mehanički prekidač umjesto elektroničkog, što je također znatno smanjilo njegovu učinkovitost. Kao opterećenje generatora korištene su automobilske svjetiljke. Istovremeno, konzumiran motor snaga (po DC) iznosila je 140 vata. Mjerenjem snage na izlazu generatora žaruljama (također istosmjernom strujom) dobili smo 160 vata električne snage. Poznato je da automobilski generatori imaju učinkovitost koja ne prelazi 60%, dakle mehanička snaga na osovini motor bila znatno veća od električne na izlazu generatora. Nažalost, nije bilo moguće dobiti potrebnu snagu na 220 volti i testirati uređaj u načinu rada s vlastitim napajanjem. Ali s generatorom koji je korišten, to je bilo nemoguće. Ali čak iu ovom obliku, testovi su pokazali da je moguće dobiti više mehaničke snage od utrošene električne energije. Korištenje elektroničke upravljačke jedinice motor, parametri se mogu značajno poboljšati. Istraživanje drugog prototipa (elektromagnetske interakcije) pokazalo je da je realno postići omjer ulazne električne/izlazne mehaničke snage od 1/20, a laganim kompliciranjem dizajna performanse se mogu poboljšati nekoliko puta.

U elektromotoru se prilikom pretvaranja električne energije u mehanički dio energija gubi u obliku topline koja se odmah rasipa u raznim dijelovima motora i djelomično u okoliš. Svi gubici se dijele u tri vrste: mehanički gubici, gubici namota i gubici u čeliku. Štoviše, postoje i dodatni gubici.

Proračun gubitaka u elektromotoru

  • Za izračun gubitaka u elektromotoru koriste se posebne formule. Na dijagramima možete vidjeti da se dio snage koji se statoru dovodi iz električne mreže prenosi na rotor kroz raspor. Rem je elektromagnetska snaga.
  • Gubici snage izravno u statoru komponenta su gubitaka zbog vrtložnih struja i djelomičnog preokreta magnetizacije same jezgre statora. Kada se razmatraju gubici u čeliku, oni su toliko beznačajni da se rijetko uzimaju u obzir. To se može objasniti prilično jednostavno. Brzina vrtnje samog statora elektromotora znatno je veća od brzine koju stvara magnetski tok. To se događa samo ako je brzina rotora potpuno konstantna Tehničke specifikacije elektromotor deklariran od strane proizvođača.
  • Mehanička snaga na osovini rotora je u pravilu manja od Ram snage za točno onoliko koliko su gubici u namotu. Mehanički gubici uglavnom dolaze od određenog trenja u ležajevima, kao i od trenja četkica, što je tipično za elektromotore s namotanim rotorima, te od trenja rotirajućih dijelova koji nailaze na zračnu barijeru.
  • Dodatni gubici kod asinkronih elektromotora uzrokovani su prisutnošću zupčanika statora i rotora, vrtložnim strujanjima u različitim komponentama elektromotora i drugim gubicima. Kada se izračuna, takvi gubici smanjuju učinkovitost elektromotora za pola posto nazivne snage.

Učinkovitost elektromotora u proračunu

Koeficijent korisna radnja asinkronog elektromotora umanjuje se za ukupne gubitke snage, koji se izračunavaju pomoću formule. Ukupni iznos gubitaka izravno ovisi o opterećenju elektromotora. Što je veće opterećenje, to su veći gubici i manja učinkovitost.

Dizajn asinkronog elektromotora provodi se uzimajući u obzir sve gubitke kada maksimalno opterećenje. Stoga ovaj raspon može biti prilično širok. Većina asinkronih elektromotora ima učinkovitost od 80-90%. Snažni motori se proizvode s učinkovitošću od 90 do 96%.

Električni motori imaju visok koeficijent učinka (učinkovitost), ali još uvijek je daleko od idealnih pokazatelja kojima dizajneri i dalje teže. Stvar je u tome što se tijekom rada pogonske jedinice odvija pretvorba jedne vrste energije u drugu uz oslobađanje topline i neizbježne gubitke. Rasipanje toplinske energije može se zabilježiti u različitim komponentama bilo kojeg tipa motora. Gubici snage u elektromotorima posljedica su lokalnih gubitaka u namotu, čeličnim dijelovima i na mehanički rad. Dodatni gubici doprinose, iako neznatno.

Gubitak magnetske snage

Kada se u magnetskom polju armaturne jezgre elektromotora dogodi preokret magnetizacije, dolazi do magnetskih gubitaka. Njihova vrijednost, koja se sastoji od ukupnih gubitaka vrtložnih struja i onih koji nastaju tijekom preokreta magnetizacije, ovisi o učestalosti preokreta magnetizacije, vrijednostima magnetske indukcije stražnjih i armaturnih zuba. Značajnu ulogu igra debljina upotrijebljenih limova elektrotehničkog čelika i kvaliteta njegove izolacije.

Mehanički i električni gubici

Mehanički gubici tijekom rada elektromotora, kao i magnetski, trajni su. Sastoje se od gubitaka zbog trenja ležajeva, trenja četkica i ventilacije motora. Korištenje moderni materijali, karakteristike izvedbe koji se iz godine u godinu usavršavaju. Nasuprot tome, električni gubici nisu konstantni i ovise o razini opterećenja elektromotora. Najčešće nastaju zbog zagrijavanja četkica i kontakta četkica. Učinkovitost se smanjuje zbog gubitaka u namotu armature i uzbudnom krugu. Mehanički i električni gubici glavni su čimbenici promjena u učinkovitosti motora.

Dodatni gubici

Dodatni gubici snage kod elektromotora sastoje se od gubitaka koji nastaju u izravnim spojevima i gubitaka zbog neravnomjerne indukcije u armaturnom čeliku pri velikim opterećenjima. Doprinesite ukupni iznos dodatni gubici su vrtložne struje, kao i gubici u polnim dijelovima. Prilično je teško točno odrediti sve te vrijednosti, pa se njihov zbroj obično uzima u rasponu od 0,5-1%. Ove se brojke koriste za izračun ukupnih gubitaka za određivanje učinkovitosti elektromotora.

Učinkovitost i njezina ovisnost o opterećenju

Koeficijent učinka (COP) elektromotora je omjer korisne snage agregata i potrošene snage. Ovaj pokazatelj za motore snage do 100 kW kreće se od 0,75 do 0,9. za snažnije agregate, učinkovitost je znatno veća: 0,9-0,97. Utvrđivanjem ukupnih gubitaka snage u elektromotorima može se vrlo točno izračunati učinkovitost bilo kojeg agregata. Ova metoda određivanja učinkovitosti naziva se neizravna i može se koristiti za strojeve različitih kapaciteta. Za jedinice male snage često se koristi metoda izravnog opterećenja, koja se sastoji od mjerenja snage koju troši motor.

Učinkovitost elektromotora nije konstantna vrijednost, već svoj maksimum postiže pri opterećenjima od oko 80% snage. Svoju vršnu vrijednost dostiže brzo i pouzdano, ali nakon maksimuma počinje polagano opadati. To je povezano s povećanjem električni gubici pri opterećenjima većim od 80% nazivne snage. Pad učinkovitosti nije velik, što nam omogućuje govoriti o visokim pokazateljima učinkovitosti elektromotora u širok raspon kapacitet.

upute

Definicija Učinkovitost motor unutarnje izgaranje Pronađite u tehničkoj dokumentaciji snagu ovoga motor unutarnje izgaranje. Napunite ga gorivom, može biti benzin ili dizel gorivo, i neka radi na najvećoj brzini neko vrijeme koje mjerite štopericom, u sekundi. Ocijediti ostaci i odrediti volumen spaljena goriva, oduzimajući konačni volumen od početnog volumena. Pronađite njegovu masu množenjem volumena preračunatog u m³ s njegovom gustoćom u kg/m³.

Za određivanje Učinkovitost vlast motor pomnožite s vremenom i podijelite s umnoškom mase goriva koje je potrošio određena toplina izgaranje Učinkovitost=P t/(q m). Da biste dobili rezultat u postocima, pomnožite dobiveni broj sa 100.

Ako trebate mjeriti Učinkovitost motor automobil, a njegova snaga je nepoznata, ali je njegova masa poznata, za određivanje korisnog rada, ubrzajte ga iz stanja mirovanja do brzine od 30 m/s (ako je moguće), mjereći masu utrošenog goriva. Zatim pomnožite masu automobila s kvadratom njegove brzine i podijelite s dva puta umnožak mase potrošenog goriva i specifične topline njegovog izgaranja Učinkovitost=M v²/(2 q m).

Definicija Učinkovitost elektro motor Ako je poznata električna snaga motor, zatim ga spojite na izvor struje s poznatim naponom, postignite maksimalnu brzinu i tester, izmjerite struju u krugu. Zatim podijelite snagu umnoškom struje i napona Učinkovitost=P/(I U).

Ako moć motor nepoznato, pričvrstiti remenicu na njegovu osovinu i podići teret poznate mase na poznatu visinu. Koristite tester za mjerenje napona i struje na motor, i vrijeme porasta teret Zatim podijelite umnožak mase tereta s visinom dizanja i broj 9,81 s umnoškom napona, struje i vremena dizanja u sekundi Učinkovitost=m g h/(I U t).

Bilješka

U svim slučajevima, učinkovitost mora biti manja od 1 u frakcijskim vrijednostima ili 100%.

Da biste pronašli učinkovitost bilo kojeg motor, potrebno je korisni rad podijeliti s utrošenim i pomnožiti sa 100 posto. Za toplinsku motor pronađite ovu vrijednost omjerom snage pomnoženom s trajanjem rada i topline koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva. U teoriji Učinkovitost toplinski motor određena omjerom temperatura hladnjaka i grijača. Za elektromotori pronaći omjer njegove snage i snage potrošene struje.

Trebat će vam

  • putovnica motora s unutarnjim izgaranjem (ICE), termometar, tester

upute

Definicija Učinkovitost ICE Pronađite u tehničkoj dokumentaciji za ovaj specifičan motor svoju snagu. Ulijte malo goriva u njegov spremnik i pokrenite motor tako da neko vrijeme radi. vrijeme punom brzinom, razvijanje najveća snaga navedena u putovnici. Koristite štopericu za mjerenje radnog vremena. motor, izražavajući to u sekundama. Nakon nekog vremena ugasite motor i ispustite preostalo gorivo. Oduzimanjem konačnog volumena od početnog volumena ulivenog goriva, pronađite volumen potrošenog goriva. Korištenje stol, Pronađi gustoća i pomnožite s volumenom da biste dobili masa utrošenog goriva m=ρ V. Masu izrazite u kilogramima. Ovisno o vrsti goriva (benzin ili dizelsko gorivo), iz tablice odredite njegovu specifičnu toplinu izgaranja. Za određivanje Učinkovitost pomnožite maksimalnu snagu s vremenom rada motor i 100%, a rezultat se sukcesivno dijeli s njegovom masom i specifičnom toplinom izgaranja Učinkovitost= P t 100%/(q m).

Za idealnu toplinu automobili, možete primijeniti Carnotovu formulu. Da biste to učinili, saznajte temperaturu izgaranja goriva i izmjerite temperaturu hladnjaka (ispušnih plinova) posebnim termometrom. Pretvorite izmjerenu temperaturu u stupnjeva Celzija prema apsolutnoj ljestvici, za što dodajte vrijednost broj 273. Odrediti Učinkovitost od broja 1 oduzmite omjer temperature hladnjaka i grijača (temperatura izgaranja goriva) Učinkovitost=(1-Thol/Tnag) 100%. Ova opcija izračuna Učinkovitost ne uzima u obzir mehaničke trenje i izmjena topline s vanjskom okolinom.

Definicija Učinkovitost elektro motor Saznajte nazivnu snagu el motor, prema tehničkoj dokumentaciji. Spojite ga na izvor struje, postižući maksimalnu brzinu osovine i pomoću ispitivača izmjerite napon na njemu i struju u krugu. Za određivanje Učinkovitost podijelite snagu deklariranu u dokumentaciji s umnoškom struje i napona, pomnožite rezultat sa 100% Učinkovitost=P 100%/(I U).

Video na temu

Bilješka

U svim izračunima, učinkovitost mora biti manja od 100%.

Neki se vozači s vremenom umore od vožnje serijskih automobila. Stoga počinju podešavati svoj hardver, odnosno unose određene promjene tehnički dizajn kako bi se na taj način povećale mogućnosti vozila. Međutim, nakon modernizacije morate znati koliko je snage dodano. Kako izmjeriti snagu motora?



Trebat će vam

  • Računalo, kabel, poseban program, dinamometar.

upute

Postoji nekoliko načina za mjerenje snage motora. Odmah je vrijedno napomenuti da su svi netočni, odnosno imaju neku grešku. Možete instalirati posebnu elektroničku opremu koja će pratiti radne parametre vašeg motora u načinu rada na liniji. Takva oprema ima prosječnu pogrešku. Međutim, ima minus - visoku cijenu. Također laptop. Preuzmite program. Bit će potrebno nekoliko puta voziti različite brzine. Program će zapamtiti indikatore, a zatim automatski izračunati snagu agregata i naznačiti pogrešku izračuna.

Najprecizniji način mjerenja snage motora je pokretanje automobila na dinamometar. Da biste to učinili, morate pronaći servis koji ima takvu instalaciju. Odvezite auto na tribinu ispred navijača. Kotači bi trebali biti točno između dva bubnja. Pričvrstite posebne trake za nosiva konstrukcija auto. Spojite opremu na automobil preko dijagnostičkog priključka. Do auspuha cijev staviti valoviti okvir koji će ukloniti plinove iz kutije. Uključite ventilator koji će simulirati otpor nadolazećeg zraka. Sada morate ubrzati automobil što je više moguće. Istodobno pratite stanje spojnih remena. Nekoliko puta pokušajte isključiti tu mogućnost pogreške. Nakon svakog pokušaja, računalo će vam dati ispis s maksimalnom brzinom i snagom.

Video na temu