Elektrik mühərrikləri kifayət qədər uzun müddət əvvəl ortaya çıxdı, lakin daxili yanma mühərriklərinə alternativ təqdim etməyə başlayanda onlara böyük maraq yarandı. Əsas xüsusiyyətlərindən biri olan elektrik mühərrikinin səmərəliliyi məsələsi xüsusi maraq doğurur.
Hər bir sistem bütövlükdə işinin səmərəliliyini xarakterizə edən bir növ səmərəliliyə malikdir. Yəni bir sistemin və ya cihazın enerjini nə qədər yaxşı çatdırdığını və ya çevirdiyini müəyyən edir. Dəyər baxımından səmərəliliyin heç bir dəyəri yoxdur və əksər hallarda o, faiz və ya sıfırdan birə qədər rəqəm kimi təqdim olunur.
Elektrik mühərriklərində səmərəlilik parametrləri
Elektrik mühərrikinin əsas vəzifəsi elektrik enerjisini mexaniki enerjiyə çevirməkdir. Səmərəlilik bu funksiyanın səmərəliliyini müəyyən edir. Motor səmərəliliyi düsturu aşağıdakı kimidir:
n=p2/p1
Bu düsturda p1 verilən elektrik enerjisi, p2 birbaşa yaranan faydalı mexaniki gücdürmühərrik. Elektrik enerjisi düsturla müəyyən edilir: p1=UI (gərginlik cərəyana vurulur), mexaniki gücün qiyməti isə P=A/t düsturuna uyğun olaraq (işin vaxt vahidinə nisbəti). Elektrik mühərrikinin səmərəliliyinin hesablanması belə görünür. Bununla belə, bu, onun ən sadə hissəsidir. Mühərrikin məqsədindən və əhatə dairəsindən asılı olaraq, hesablama fərqli olacaq və bir çox digər parametrləri nəzərə alacaq. Əslində, motor səmərəliliyi düsturu daha çox dəyişənləri ehtiva edir. Ən sadə nümunə yuxarıda verilmişdir.
Azaldılmış səmərəlilik
Mühərrik seçərkən elektrik mühərrikinin mexaniki səmərəliliyi nəzərə alınmalıdır. Mühərrikin istiləşməsi, gücün azalması və reaktiv cərəyanlarla bağlı itkilər çox mühüm rol oynayır. Çox vaxt səmərəliliyin azalması təbii olaraq mühərrikin istismarı zamanı baş verən istiliyin sərbəst buraxılması ilə əlaqələndirilir. İstiliyin buraxılmasının səbəbləri müxtəlif ola bilər: mühərrik sürtünmə zamanı, eləcə də elektrik və hətta maqnit səbəblərə görə qıza bilər. Ən sadə nümunə olaraq, elektrik enerjisinə 1000 rubl xərcləndiyi və 700 rubl üçün iş görüldüyü bir vəziyyəti göstərə bilərik. Bu halda səmərəlilik 70%-ə bərabər olacaq.
Elektrik mühərriklərini soyutmaq üçün ventilyatorlar yaranan boşluqlardan havanı sıxmaq üçün istifadə olunur. Mühərriklərin sinifindən asılı olaraq, istilik müəyyən bir temperatura qədər həyata keçirilə bilər. Məsələn, A sinif mühərrikləri isti ola bilər85-90 dərəcəyə qədər, B sinfi - 110 dərəcəyə qədər. Temperaturun icazə verilən həddi aşması halında bu, statorun qısaqapanmasını göstərə bilər.
Elektrik mühərriklərinin orta səmərəliliyi
Qeyd etmək lazımdır ki, DC (və AC) mühərrikinin səmərəliliyi yükdən asılı olaraq dəyişir:
- Boş vaxtda səmərəlilik 0% təşkil edir.
- 25% yükdə səmərəlilik 83% təşkil edir.
- 50% yükdə səmərəlilik 87% təşkil edir.
- 75% yükdə səmərəlilik 88% təşkil edir.
- 100% yükdə səmərəlilik 87% təşkil edir.
Effektivliyin azalmasının səbəblərindən biri üç fazanın hər birinə fərqli gərginlik tətbiq edildikdə cərəyanların asimmetriyasıdır. Məsələn, birinci faza 410 V, ikinci - 403 V və üçüncü - 390 V gərginliyə malikdirsə, onda orta dəyər 401 V olacaq. Bu halda asimmetriya arasındakı fərqə bərabər olacaq. fazalarda maksimum və minimum gərginliklər (410 -390), yəni 20 V. Zərərlərin hesablanması üçün motorun səmərəliliyi düsturu bizim vəziyyətimizə bənzəyəcək: 20/401100=4,98%. Bu o deməkdir ki, biz fazalardakı gərginlik fərqinə görə əməliyyat zamanı 5% səmərəliliyi itiririk.
Ümumi itkilər və səmərəliliyin azalması
Elektrik mühərrikinin səmərəliliyinin azalmasına təsir edən bir çox mənfi amillər var. Onları müəyyən etməyə imkan verən müəyyən üsullar var. Məsələn, gücün qismən şəbəkədən statora, sonra isə rotora ötürüldüyü boşluğun olub olmadığını müəyyən edə bilərsiniz.
Starter itkiləri də baş verir və onlar bir neçədən ibarətdirdəyərlər. Əvvəla, bunlar burulğan cərəyanları və stator nüvələrinin yenidən maqnitləşməsi ilə bağlı itkilər ola bilər.
Mühərrik asinxrondursa, o zaman rotor və statordakı dişlər səbəbindən əlavə itkilər olur. Burulğan cərəyanları ayrıca mühərrik komponentlərində də baş verə bilər. Bütün bunlar ümumilikdə elektrik mühərrikinin səmərəliliyini 0,5% azaldır. Asinxron mühərriklərdə əməliyyat zamanı baş verə biləcək bütün itkilər nəzərə alınır. Buna görə də, səmərəlilik diapazonu 80-90% arasında dəyişə bilər.
Avtomobil mühərrikləri
Elektrik mühərriklərinin inkişaf tarixi elektromaqnit induksiya qanununun kəşfi ilə başlayır. Onun fikrincə, induksiya cərəyanı həmişə elə hərəkət edir ki, onu törədən səbəbə qarşı çıxsın. Məhz bu nəzəriyyə ilk elektrik mühərrikinin yaradılmasının əsasını təşkil etdi.
Müasir modellər eyni prinsipə əsaslanır, lakin ilk nüsxələrdən köklü şəkildə fərqlənir. Elektrik mühərrikləri daha güclü, daha yığcam hala gəldi, lakin ən əsası, onların səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə artdı. Elektrik mühərrikinin səmərəliliyi haqqında yuxarıda yazdıq və daxili yanma mühərriki ilə müqayisədə bu, heyrətamiz bir nəticədir. Məsələn, daxili yanma mühərrikinin maksimum səmərəliliyi 45%-ə çatır.
Elektrik mühərrikinin üstünlükləri
Yüksək məhsuldarlıq belə mühərrikin əsas üstünlüyüdür. Daxili yanma mühərriki enerjinin 50% -dən çoxunu isitməyə sərf edirsə, elektrik mühərrikində kiçik bir hissə isitməyə sərf olunur.enerji.
İkinci üstünlük yüngül çəki və yığcam ölçüdür. Məsələn, Yasa Motors cəmi 25 kq çəkisi olan mühərrik yaradıb. O, 650 Nm-ə çatdırmağa qadirdir ki, bu da çox layiqli nəticədir. Həmçinin, belə mühərriklər davamlıdır, sürət qutusuna ehtiyac yoxdur. Bir çox elektromobil sahibləri elektrik mühərriklərinin səmərəliliyindən danışırlar ki, bu da müəyyən dərəcədə məntiqlidir. Axı, istismar zamanı elektrik mühərriki heç bir yanma məhsulu buraxmır. Lakin bir çox sürücülər unudurlar ki, elektrik enerjisi istehsal etmək üçün kömür, qaz və ya zənginləşdirilmiş urandan istifadə etmək lazımdır. Bütün bu elementlər ətraf mühiti çirkləndirir, buna görə də elektrik mühərriklərinin ətraf mühitə uyğunluğu çox mübahisəli məsələdir. Bəli, əməliyyat zamanı havanı çirkləndirmirlər. Onlar üçün elektrik stansiyaları bunu elektrik enerjisi istehsalında edir.
Elektrik mühərriklərinin səmərəliliyini artırın
Elektrik mühərriklərinin iş səmərəliliyinə pis təsir edən bəzi çatışmazlıqları var. Bunlar zəif başlanğıc anı, yüksək başlanğıc cərəyanı və şaftın mexaniki anı ilə mexaniki yük arasında uyğunsuzluqdur. Bu, cihazın səmərəliliyinin azalmasına səbəb olur.
Effektivliyi artırmaq üçün mühərriki 75% və ya daha çox yükləməyə və güc faktorlarını artırmağa çalışırlar. Verilən cərəyanın və gərginliyin tezliyini tənzimləyən xüsusi qurğular da var ki, bu da səmərəliliyin artmasına və səmərəliliyin artmasına səbəb olur.
Elektrik mühərrikinin səmərəliliyini artırmaq üçün ən məşhur cihazlardan biri hamarbaşlanğıc cərəyanının böyümə sürətini məhdudlaşdıran başlanğıc. Gərginliyin tezliyini dəyişdirərək mühərrikin fırlanma sürətini dəyişdirmək üçün tezlik çeviricilərindən istifadə etmək də məqsədəuyğundur. Bu, enerji istehlakının azalmasına gətirib çıxarır və mühərrikin hamar işə salınmasını, yüksək tənzimləmə dəqiqliyini təmin edir. Başlanğıc anı da artır və dəyişən yüklə fırlanma sürəti sabitləşir. Nəticədə elektrik mühərrikinin səmərəliliyi artır.
Maksimum motor səmərəliliyi
Tikinti növündən asılı olaraq elektrik mühərriklərinin səmərəliliyi 10-99% arasında dəyişə bilər. Hamısı onun hansı mühərrik olacağından asılıdır. Məsələn, piston tipli nasos mühərrikinin səmərəliliyi 70-90% -dir. Son nəticə istehsalçıdan, cihazın dizaynından və s. asılıdır. Eyni şeyi kran motorunun səmərəliliyi haqqında da demək olar. Əgər 90%-ə bərabərdirsə, bu o deməkdir ki, istehlak olunan elektrik enerjisinin 90%-i mexaniki işlərin yerinə yetirilməsinə, qalan 10%-i hissələrin qızdırılmasına sərf olunacaq. Yenə də səmərəliliyi 100%-ə yaxınlaşan, lakin bu dəyərə bərabər olmayan elektrik mühərriklərinin ən uğurlu modelləri var.
100%-dən çox səmərəliliyə nail olmaq mümkündürmü?
Heç kimə sirr deyil ki, səmərəliliyi 100%-dən çox olan elektrik mühərrikləri təbiətdə mövcud ola bilməz, çünki bu, enerjinin saxlanmasının əsas qanununa ziddir. Fakt budur ki, enerji heç bir yerdən gəlmir və eyni şəkildə yox ola bilməz. Hər bir motor lazımdırenerji mənbəyi: benzin, elektrik enerjisi. Bununla belə, benzin elektrik enerjisi kimi əbədi deyil, çünki onların ehtiyatları doldurulmalıdır. Ancaq doldurulması lazım olmayan bir enerji mənbəyi olsaydı, 100% -dən çox səmərəliliyi olan bir mühərrik yaratmaq olduqca mümkün olardı. Rus ixtiraçısı Vladimir Çernışov daimi maqnitə əsaslanan mühərrikin təsvirini göstərdi və ixtiraçının özünün əmin etdiyi kimi, onun səmərəliliyi 100%-dən çoxdur.
Hidroelektrik daimi hərəkət maşınına nümunə kimi
Məsələn, bir su elektrik stansiyasını götürək, burada enerji böyük bir hündürlükdən suyun düşməsi nəticəsində yaranır. Su elektrik enerjisi istehsal edən turbini çevirir. Suyun düşməsi Yerin cazibə qüvvəsinin təsiri altında həyata keçirilir. Və elektrik enerjisi istehsalı işi görülsə də, Yerin cazibə qüvvəsi zəifləmir, yəni cazibə qüvvəsi azalmır. Sonra su günəş işığının təsiri altında buxarlanır və yenidən su anbarına daxil olur. Bu, dövrü tamamlayır. Nəticədə elektrik enerjisi istehsal edilib və onun istehsalına çəkilən xərclər bərpa edilib.
Əlbəttə, deyə bilərik ki, Günəş əbədi deyil, doğrudur, amma bir neçə milyard il yaşayacaq. Qravitasiyaya gəlincə, o, daim iş görür, atmosferdən nəm çıxarır. Ümumiyyətlə, su elektrik stansiyası mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirən mühərrikdir və onun səmərəliliyi 100% -dən çoxdur. Bu, səmərəliliyi 100% -dən çox ola bilən bir elektrik mühərriki yaratmaq yollarını axtarmağı dayandırmağa dəyməz olduğunu aydınlaşdırır. Axı, təkcə cazibə qüvvəsi tükənməz mənbə kimi istifadə edilə bilməzenerji.
Mühərriklər üçün enerji mənbəyi kimi daimi maqnitlər
İkinci maraqlı mənbə daimi maqnitdir, heç bir yerdən enerji qəbul etmir və maqnit sahəsi iş görərkən belə sərf edilmir. Məsələn, maqnit nəyisə özünə cəlb edərsə, o zaman işi görəcək və onun maqnit sahəsi zəifləməyəcək. Bu xüsusiyyət artıq bir neçə dəfə sözdə əbədi hərəkət maşını yaratmaq üçün sınaqdan keçirilmişdir, lakin indiyə qədər ondan daha çox və ya daha az normal bir şey gəlməmişdir. İstənilən mexanizm gec-tez köhnələcək, lakin daimi maqnit olan mənbənin özü praktiki olaraq əbədidir.
Lakin zaman keçdikcə daimi maqnitlərin yaşlanma nəticəsində gücünü itirdiyini deyən mütəxəssislər də var. Bu doğru deyil, amma doğru olsa belə, o zaman onu yalnız bir elektromaqnit impulsu ilə həyata qaytarmaq mümkün olardı. Əbədi olduğunu iddia edə bilməsə də, 10-20 ildə bir dəfə doldurulması lazım olan mühərrik buna çox yaxındır.
Daimi maqnitlərə əsaslanan əbədi hərəkət maşını yaratmaq üçün artıq bir çox cəhdlər olub. Təəssüf ki, indiyə qədər heç bir uğurlu həll yolu tapılmamışdır. Ancaq belə mühərriklərə tələbatın olduğunu nəzərə alsaq (sadəcə ola bilməz), yaxın gələcəkdə bərpa olunan enerji ilə işləyəcək əbədi hərəkət maşını modelinə çox yaxınlaşacaq bir şey görəcəyik..
Nəticə
Elektrik mühərrikinin səmərəliliyi müəyyən bir mühərrikin səmərəliliyini təyin edən ən vacib parametrdir. Səmərəlilik nə qədər yüksək olsa, motor bir o qədər yaxşıdır. 95% səmərəliliyi olan bir mühərrikdə, demək olar ki, hamısısərf olunan enerji iş görməyə sərf olunur və yalnız 5% ehtiyaca deyil (məsələn, ehtiyat hissələrinin qızdırılmasına) sərf olunur. Müasir dizel mühərrikləri 45% səmərəliliyə çata bilər və bu, gözəl nəticə hesab olunur. Benzinli mühərriklərin səmərəliliyi daha da azdır.
