Էլեկտրաշարժիչներն ի հայտ են եկել բավականին վաղուց, բայց դրանց նկատմամբ մեծ հետաքրքրություն առաջացավ, երբ նրանք սկսեցին այլընտրանք ներկայացնել ներքին այրման շարժիչներին: Առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում էլեկտրական շարժիչի արդյունավետության հարցը, որը նրա հիմնական բնութագրիչներից է։
Յուրաքանչյուր համակարգ ունի որոշակի արդյունավետություն, որը բնութագրում է նրա աշխատանքի արդյունավետությունը որպես ամբողջություն: Այսինքն, այն որոշում է, թե որքան լավ է համակարգը կամ սարքը մատակարարում կամ փոխակերպում էներգիան: Ըստ արժեքի՝ արդյունավետությունը արժեք չունի, և առավել հաճախ այն ներկայացվում է որպես տոկոս կամ զրոյից մինչև մեկ թիվ։
Արդյունավետության պարամետրեր էլեկտրական շարժիչներում
Էլեկտրական շարժիչի հիմնական խնդիրն է էլեկտրական էներգիան վերածել մեխանիկական էներգիայի: Արդյունավետությունը որոշում է այս գործառույթի արդյունավետությունը: Շարժիչի արդյունավետության բանաձևը հետևյալն է՝
n=p2/p1
Այս բանաձևում p1-ը մատակարարվող էլեկտրական հզորությունն է, p2-ը՝ օգտակար մեխանիկական հզորությունը, որն ուղղակիորեն առաջանում է։շարժիչ. Էլեկտրական հզորությունը որոշվում է p1=UI (լարումը բազմապատկած հոսանքի վրա) բանաձեւով, իսկ մեխանիկական հզորության արժեքը՝ P=A/t բանաձեւով (աշխատանքի հարաբերակցությունը միավոր ժամանակին): Այսպես է թվում էլեկտրաշարժիչի արդյունավետության հաշվարկը։ Այնուամենայնիվ, սա դրա ամենապարզ մասն է: Կախված շարժիչի նպատակից և դրա ծավալից, հաշվարկը կտարբերվի և հաշվի կառնի շատ այլ պարամետրեր: Փաստորեն, շարժիչի արդյունավետության բանաձևը ներառում է շատ ավելի շատ փոփոխականներ: Ամենապարզ օրինակը տրվեց վերևում։
Նվազեցված արդյունավետություն
Շարժիչ ընտրելիս պետք է հաշվի առնել էլեկտրական շարժիչի մեխանիկական արդյունավետությունը: Շարժիչի ջեռուցման, հզորության կրճատման և ռեակտիվ հոսանքների հետ կապված կորուստները շատ կարևոր դեր են խաղում: Ամենից հաճախ արդյունավետության անկումը կապված է ջերմության արտանետման հետ, որը բնականաբար տեղի է ունենում շարժիչի շահագործման ժամանակ: Ջերմության արտանետման պատճառները կարող են տարբեր լինել՝ շարժիչը կարող է տաքանալ շփման ժամանակ, ինչպես նաև էլեկտրական և նույնիսկ մագնիսական պատճառներով։ Որպես ամենապարզ օրինակ կարող ենք բերել մի իրավիճակ, երբ էլեկտրաէներգիայի վրա ծախսվել է 1000 ռուբլի, իսկ աշխատանքն արվել է 700 ռուբլու դիմաց։ Այս դեպքում արդյունավետությունը հավասար կլինի 70%-ի։
Էլեկտրաշարժիչները հովացնելու համար օգտագործվում են օդափոխիչներ՝ ստեղծված բացերի միջով օդը մղելու համար: Կախված շարժիչների դասից, ջեռուցումը կարող է իրականացվել մինչև որոշակի ջերմաստիճան: Օրինակ, A դասի շարժիչները կարող են տաքանալմինչեւ 85-90 աստիճան, B դասը՝ մինչեւ 110 աստիճան: Այն դեպքում, երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է թույլատրելի սահմանը, դա կարող է ցույց տալ ստատորի կարճ միացում:
Էլեկտրաշարժիչների միջին արդյունավետություն
Հարկ է նշել, որ DC (և AC) շարժիչի արդյունավետությունը տատանվում է կախված ծանրաբեռնվածությունից:
- Արդյունավետությունը 0% է պարապուրդի դեպքում:
- 25% բեռնվածության դեպքում արդյունավետությունը 83% է։
- 50% բեռնվածության դեպքում արդյունավետությունը 87% է։
- 75% բեռնվածության դեպքում արդյունավետությունը կազմում է 88%.
- 100% բեռնվածության դեպքում արդյունավետությունը 87% է։
Արդյունավետության անկման պատճառներից մեկը հոսանքների անհամաչափությունն է, երբ երեք փուլերից յուրաքանչյուրի վրա կիրառվում է տարբեր լարում: Եթե, օրինակ, առաջին փուլն ունի 410 Վ լարում, երկրորդը՝ 403 Վ, իսկ երրորդը՝ 390 Վ, ապա միջին արժեքը կլինի 401 Վ։ Ասիմետրիան այս դեպքում հավասար կլինի տարբերության տարբերությանը։ առավելագույն և նվազագույն լարումները փուլերի վրա (410 -390), այսինքն՝ 20 Վ: Կորուստների հաշվարկման շարժիչի արդյունավետության բանաձևը նման կլինի մեր իրավիճակում՝ 20/401100=4,98%: Սա նշանակում է, որ աշխատանքի ընթացքում մենք կորցնում ենք 5% արդյունավետությունը փուլերում լարման տարբերության պատճառով:
Ընդհանուր կորուստներ և արդյունավետության անկում
Կան բազմաթիվ բացասական գործոններ, որոնք ազդում են էլեկտրական շարժիչի արդյունավետության անկման վրա: Կան որոշակի մեթոդներ, որոնք թույլ են տալիս որոշել դրանք: Օրինակ, դուք կարող եք որոշել, արդյոք կա բացթողում, որի միջոցով էլեկտրաէներգիան մասամբ փոխանցվում է ցանցից ստատորին, այնուհետև ռոտորին:
Ստարտերի կորուստները նույնպես տեղի են ունենում, և դրանք բաղկացած են մի քանիիցարժեքներ։ Առաջին հերթին դրանք կարող են լինել կորուստներ՝ կապված պտտվող հոսանքների և ստատորի միջուկների վերամագնիսացման հետ:
Եթե շարժիչը ասինխրոն է, ապա ռոտորի և ստատորի ատամների պատճառով կան լրացուցիչ կորուստներ: Շարժիչային հոսանքները կարող են առաջանալ նաև շարժիչի առանձին բաղադրիչներում: Այս ամենն ընդհանուր առմամբ նվազեցնում է էլեկտրաշարժիչի արդյունավետությունը 0,5%-ով։ Ասինխրոն շարժիչներում հաշվի են առնվում բոլոր կորուստները, որոնք կարող են առաջանալ շահագործման ընթացքում: Հետևաբար, արդյունավետության միջակայքը կարող է տատանվել 80-ից մինչև 90%։
Ավտոմոբիլային շարժիչներ
Էլեկտրաշարժիչների զարգացման պատմությունը սկսվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի բացահայտումից: Նրա խոսքով, ինդուկցիոն հոսանքը միշտ շարժվում է այնպես, որ հակազդի այն պատճառող պատճառին։ Հենց այս տեսությունն էլ հիմք հանդիսացավ առաջին էլեկտրական շարժիչի ստեղծման համար։
Ժամանակակից մոդելները հիմնված են նույն սկզբունքի վրա, բայց արմատապես տարբերվում են առաջին օրինակներից: Էլեկտրաշարժիչները դարձել են շատ ավելի հզոր, ավելի կոմպակտ, բայց որ ամենակարեւորն է, զգալիորեն աճել է դրանց արդյունավետությունը։ Էլեկտրական շարժիչի արդյունավետության մասին մենք արդեն գրել ենք վերևում, և համեմատած ներքին այրման շարժիչի հետ՝ սա զարմանալի արդյունք է։ Օրինակ՝ ներքին այրման շարժիչի առավելագույն արդյունավետությունը հասնում է 45%-ի։
Էլեկտրաշարժիչի առավելությունները
Բարձր արդյունավետությունը նման շարժիչի հիմնական առավելությունն է: Իսկ եթե ներքին այրման շարժիչը ջեռուցման վրա ծախսում է էներգիայի 50%-ից ավելին, ապա էլեկտրական շարժիչում մի փոքր մասն է ծախսվում ջեռուցման վրա.էներգիա։
Երկրորդ առավելությունը թեթև քաշն է և կոմպակտ չափսը։ Օրինակ, Yasa Motors-ը ստեղծել է ընդամենը 25 կգ քաշով շարժիչ։ Այն ունակ է ապահովել 650 Նմ, ինչը շատ պարկեշտ արդյունք է։ Բացի այդ, նման շարժիչները դիմացկուն են, փոխանցման տուփի կարիք չունեն: Էլեկտրական մեքենաների շատ սեփականատերեր խոսում են էլեկտրաշարժիչների արդյունավետության մասին, ինչը որոշ չափով տրամաբանական է։ Ի վերջո, շահագործման ընթացքում էլեկտրական շարժիչը չի արտանետում այրման արտադրանք: Այնուամենայնիվ, շատ վարորդներ մոռանում են, որ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել ածուխ, գազ կամ հարստացված ուրան։ Այս բոլոր տարրերը աղտոտում են շրջակա միջավայրը, ուստի էլեկտրաշարժիչների էկոլոգիապես մաքուր լինելը շատ հակասական խնդիր է: Այո, շահագործման ընթացքում օդը չեն աղտոտում։ Նրանց համար էլեկտրակայանները դա անում են էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեջ։
Բարելավել էլեկտրական շարժիչների արդյունավետությունը
Էլեկտրաշարժիչներն ունեն որոշ թերություններ, որոնք վատ են ազդում աշխատանքի արդյունավետության վրա: Սրանք թույլ մեկնարկային ոլորող մոմենտ են, բարձր մեկնարկային հոսանքը և լիսեռի մեխանիկական պտտման և մեխանիկական բեռի միջև անհամապատասխանությունը: Սա հանգեցնում է նրան, որ սարքի արդյունավետությունը նվազում է։
Արդյունավետությունը բարելավելու համար նրանք փորձում են բեռնել շարժիչը մինչև 75% կամ ավելի և բարձրացնել հզորության գործակիցները: Կան նաև մատակարարվող հոսանքի և լարման հաճախականությունը կարգավորող հատուկ սարքեր, ինչը նույնպես հանգեցնում է արդյունավետության բարձրացման և արդյունավետության բարձրացման։
Էլեկտրական շարժիչի արդյունավետությունը բարձրացնելու ամենատարածված սարքերից մեկը հարթսկիզբը, որը սահմանափակում է ներխուժման հոսանքի աճի տեմպերը: Նաև նպատակահարմար է օգտագործել հաճախականության փոխարկիչներ՝ շարժիչի պտտման արագությունը փոխելու համար՝ փոխելով լարման հաճախականությունը։ Սա հանգեցնում է էներգիայի սպառման կրճատմանը և ապահովում է շարժիչի սահուն մեկնարկ, ճշգրտման բարձր ճշգրտություն: Մեկնարկային մոմենտը նույնպես մեծանում է, և փոփոխական բեռի դեպքում ռոտացիայի արագությունը կայունանում է: Արդյունքում բարելավվում է էլեկտրական շարժիչի արդյունավետությունը։
Շարժիչի առավելագույն արդյունավետություն
Կախված շինարարության տեսակից՝ էլեկտրաշարժիչների արդյունավետությունը կարող է տատանվել 10-ից մինչև 99%: Ամեն ինչ կախված է նրանից, թե ինչպիսի շարժիչ կլինի: Օրինակ, մխոցային տիպի պոմպի շարժիչի արդյունավետությունը 70-90% է: Վերջնական արդյունքը կախված է արտադրողից, սարքի դիզայնից և այլն։ Նույնը կարելի է ասել կռունկի շարժիչի արդյունավետության մասին։ Եթե այն հավասար է 90%-ի, ապա դա նշանակում է, որ սպառված էլեկտրաէներգիայի 90%-ը կուղղվի մեխանիկական աշխատանքների կատարմանը, մնացած 10%-ը՝ մասերի տաքացմանը։ Այդուհանդերձ, կան էլեկտրաշարժիչների ամենահաջող մոդելները, որոնց արդյունավետությունը մոտենում է 100%-ի, բայց չի հավասարվում այս արժեքին։
Հնարավո՞ր է հասնել ավելի քան 100% արդյունավետության:
Գաղտնիք չէ, որ էլեկտրական շարժիչներ, որոնց արդյունավետությունը գերազանցում է 100%-ը, չեն կարող գոյություն ունենալ բնության մեջ, քանի որ դա հակասում է էներգիայի պահպանման հիմնական օրենքին։ Փաստն այն է, որ էներգիան չի կարող գալ ոչ մի տեղից և նույն կերպ անհետանալ: Յուրաքանչյուր շարժիչի կարիք ունիէներգիայի աղբյուր՝ բենզին, էլեկտրաէներգիա։ Այնուամենայնիվ, բենզինը հավերժ չէ, ինչպես էլեկտրաէներգիան, քանի որ դրանց պաշարները պետք է համալրվեն։ Բայց եթե լիներ էներգիայի աղբյուր, որը լիցքավորման կարիք չուներ, ապա միանգամայն հնարավոր կլիներ ստեղծել 100%-ից ավելի արդյունավետությամբ շարժիչ: Ռուս գյուտարար Վլադիմիր Չերնիշովը ցույց է տվել շարժիչի նկարագրությունը, որը հիմնված է մշտական մագնիսի վրա, և դրա արդյունավետությունը, ինչպես ինքն է գյուտարարը վստահեցնում, ավելի քան 100% է։։
Հիդրոէլեկտրական որպես մշտական շարժման մեքենայի օրինակ
Օրինակ, վերցնենք հիդրոէլեկտրակայան, որտեղ էներգիան առաջանում է ջրի մեծ բարձրությունից ընկնելու արդյունքում։ Ջուրը պտտում է տուրբինը, որն արտադրում է էլեկտրաէներգիա։ Ջրի անկումն իրականացվում է Երկրի ձգողականության ազդեցության տակ։ Ու թեև էլեկտրաէներգիա արտադրելու աշխատանք է տարվում, սակայն Երկրի ձգողականությունը չի թուլանում, այսինքն՝ ձգողական ուժը չի նվազում։ Այնուհետև ջուրը գոլորշիանում է արևի լույսի ազդեցության տակ և նորից մտնում ջրամբար։ Սա ավարտում է ցիկլը: Արդյունքում արտադրվել է էլեկտրաէներգիա, և դրա արտադրության ծախսերը վերականգնվել են։
Իհարկե, կարելի է ասել, որ Արևը հավերժ չէ, ճիշտ է, բայց այն կտևի մի երկու միլիարդ տարի։ Ինչ վերաբերում է ձգողականությանը, ապա այն անընդհատ աշխատանք է կատարում՝ մթնոլորտից խոնավությունը դուրս քաշելով։ Ընդհանուր առմամբ, հիդրոէլեկտրակայանը մեխանիկական էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածող շարժիչ է, և դրա արդյունավետությունը 100%-ից ավելի է։ Սա պարզ է դարձնում, որ չարժե կանգ առնել էլեկտրական շարժիչ ստեղծելու ուղիներ փնտրելու համար, որի արդյունավետությունը կարող է լինել ավելի քան 100%: Ի վերջո, ոչ միայն ձգողականությունը կարող է օգտագործվել որպես անսպառ աղբյուրէներգիա։
Մշտական մագնիսները որպես էներգիայի աղբյուրներ շարժիչների համար
Երկրորդ հետաքրքիր աղբյուրը մշտական մագնիսն է, որը ոչ մի տեղից էներգիա չի ստանում, իսկ մագնիսական դաշտը չի սպառվում անգամ աշխատանք կատարելիս։ Օրինակ, եթե մագնիսը ինչ-որ բան ձգում է դեպի իրեն, ապա նա կկատարի այդ գործը, և նրա մագնիսական դաշտը չի թուլանա։ Այս հատկությունն արդեն մեկ անգամ չէ, որ փորձվել է այսպես կոչված հավերժական շարժման մեքենա ստեղծելու համար, բայց մինչ այժմ դրանից քիչ թե շատ նորմալ ոչինչ չի ստացվել: Ցանկացած մեխանիզմ վաղ թե ուշ մաշվելու է, բայց աղբյուրն ինքը, որը մշտական մագնիս է, գործնականում հավերժ է։
Սակայն կան մասնագետներ, ովքեր ասում են, որ ժամանակի ընթացքում մշտական մագնիսները կորցնում են իրենց ուժը ծերացման արդյունքում։ Սա ճիշտ չէ, բայց եթե նույնիսկ ճիշտ լիներ, ապա հնարավոր կլիներ նրան կյանքի վերադարձնել ընդամենը մեկ էլեկտրամագնիսական իմպուլսով։ Շարժիչը, որը կպահանջի վերալիցքավորում 10-20 տարին մեկ անգամ, թեև չի կարող հավակնել, որ հավերժական է, բայց շատ մոտ է դրան:
Արդեն բազմաթիվ փորձեր են եղել մշտական մագնիսների վրա հիմնված հավերժ շարժման մեքենա ստեղծելու համար: Առայժմ հաջող լուծումներ չեն եղել, ցավոք սրտի։ Բայց հաշվի առնելով այն փաստը, որ նման շարժիչների պահանջարկ կա (ուղղակի չի կարող լինել), միանգամայն հնարավոր է, որ մոտ ապագայում մենք տեսնենք մի բան, որը շատ մոտ կլինի հավերժական շարժման մեքենայի մոդելին, որը սնուցվելու է վերականգնվող էներգիայով։.
Եզրակացություն
Էլեկտրական շարժիչի արդյունավետությունը ամենակարեւոր պարամետրն է, որը որոշում է որոշակի շարժիչի արդյունավետությունը: Որքան բարձր է արդյունավետությունը, այնքան լավ է շարժիչը: 95% արդյունավետություն ունեցող շարժիչում գրեթե բոլորըծախսված էներգիան ծախսվում է աշխատանքի վրա, և միայն 5%-ն է ծախսվում ոչ կարիքի վրա (օրինակ՝ պահեստամասերի ջեռուցման վրա)։ Ժամանակակից դիզելային շարժիչները կարող են հասնել 45% արդյունավետության, և դա համարվում է հիանալի արդյունք: Բենզինային շարժիչների արդյունավետությունն էլ ավելի քիչ է։
