Mota za umeme zilionekana muda mrefu uliopita, lakini shauku kubwa kwao ilitokea zilipoanza kuwakilisha njia mbadala ya injini za mwako wa ndani. Ya riba hasa ni swali la ufanisi wa motor ya umeme, ambayo ni moja ya sifa zake kuu.
Kila mfumo una aina fulani ya ufanisi, unaobainisha ufanisi wa kazi yake kwa ujumla. Hiyo ni, huamua jinsi mfumo au kifaa hutoa au kubadilisha nishati vizuri. Kwa thamani, ufanisi hauna thamani, na mara nyingi huwasilishwa kama asilimia au nambari kutoka sifuri hadi moja.
Vigezo vya ufanisi katika injini za umeme
Kazi kuu ya injini ya umeme ni kubadilisha nishati ya umeme kuwa nishati ya kiufundi. Ufanisi huamua ufanisi wa kazi hii. Fomula ya ufanisi wa injini ni kama ifuatavyo:
n=p2/p1
Katika fomula hii, p1 ni nishati ya umeme inayotolewa, p2 ni nishati muhimu ya kimakanika ambayo inazalishwa moja kwa moja.injini. Nguvu ya umeme imedhamiriwa na fomula: p1=UI (voltage iliyozidishwa na sasa), na thamani ya nguvu ya mitambo kulingana na fomula P=A/t (uwiano wa kazi na wakati wa kitengo). Hivi ndivyo hesabu ya ufanisi wa motor ya umeme inavyoonekana. Walakini, hii ndio sehemu rahisi zaidi yake. Kulingana na madhumuni ya injini na upeo wake, hesabu itatofautiana na kuzingatia vigezo vingine vingi. Kwa kweli, formula ya ufanisi wa magari inajumuisha vigezo vingi zaidi. Mfano rahisi zaidi ulitolewa hapo juu.
Ufanisi uliopungua
Ufanisi wa kiufundi wa motor ya umeme lazima uzingatiwe wakati wa kuchagua motor. Hasara zinazohusiana na joto la motor, kupunguza nguvu, na mikondo tendaji ina jukumu muhimu sana. Mara nyingi, kushuka kwa ufanisi kunahusishwa na kutolewa kwa joto, ambayo kwa kawaida hutokea wakati wa operesheni ya injini. Sababu za kutolewa kwa joto zinaweza kuwa tofauti: injini inaweza joto wakati wa msuguano, na pia kwa sababu za umeme na hata za sumaku. Kama mfano rahisi zaidi, tunaweza kutaja hali ambapo rubles 1,000 zilitumika kwa nishati ya umeme, na kazi ilifanyika kwa rubles 700. Katika kesi hii, ufanisi utakuwa sawa na 70%.
Ili kupoza injini za umeme, feni hutumiwa kulazimisha hewa kupitia mapengo yaliyoundwa. Kulingana na darasa la injini, inapokanzwa inaweza kufanywa hadi joto fulani. Kwa mfano, motors za darasa A zinaweza kupata motohadi digrii 85-90, darasa B - hadi digrii 110. Ikiwa halijoto inazidi kiwango kinachoruhusiwa, hii inaweza kuonyesha mzunguko mfupi wa stator.
Ufanisi wa wastani wa injini za umeme
Inafaa kukumbuka kuwa ufanisi wa motor ya DC (na AC) hutofautiana kulingana na mzigo:
- Ufanisi ni 0% bila kufanya kitu.
- Kwa mzigo wa 25%, ufanisi ni 83%.
- Kwa mzigo wa 50%, ufanisi ni 87%.
- Kwa mzigo wa 75%, ufanisi ni 88%.
- Kwa mzigo wa 100%, ufanisi ni 87%.
Moja ya sababu za kushuka kwa ufanisi ni asymmetry ya mikondo, wakati voltage tofauti inatumika kwa kila awamu tatu. Ikiwa, kwa mfano, awamu ya kwanza ina voltage ya 410 V, pili - 403 V, na ya tatu - 390 V, basi thamani ya wastani itakuwa 401 V. Asymmetry katika kesi hii itakuwa sawa na tofauti kati ya kiwango cha juu na cha chini cha voltages kwenye awamu (410 -390), yaani, 20 V. Mfumo wa ufanisi wa magari kwa ajili ya kuhesabu hasara utaonekana kama katika hali yetu: 20/401100=4.98%. Hii inamaanisha kuwa tunapoteza ufanisi wa 5% wakati wa operesheni kutokana na tofauti ya voltage katika awamu.
Jumla ya hasara na kushuka kwa ufanisi
Kuna sababu nyingi hasi zinazoathiri kushuka kwa ufanisi wa gari la umeme. Kuna njia fulani zinazokuwezesha kuziamua. Kwa mfano, unaweza kubaini kama kuna pengo ambalo nguvu huhamishwa kiasi kutoka kwa mtandao hadi kwa stator na kisha kwa rota.
Hasara za kuanzia pia hutokea, na zinajumuisha kadhaamaadili. Kwanza kabisa, hizi zinaweza kuwa hasara zinazohusiana na mikondo ya eddy na kurejesha sumaku ya cores za stator.
Ikiwa injini hailingani, basi kuna hasara zaidi kutokana na meno kwenye rota na stator. Mikondo ya Eddy pia inaweza kutokea katika vipengele vya injini ya mtu binafsi. Yote hii kwa jumla inapunguza ufanisi wa motor ya umeme kwa 0.5%. Katika motors asynchronous, hasara zote ambazo zinaweza kutokea wakati wa operesheni zinazingatiwa. Kwa hivyo, kiwango cha ufanisi kinaweza kutofautiana kutoka 80 hadi 90%.
Injini za magari
Historia ya ukuzaji wa injini za umeme huanza na ugunduzi wa sheria ya induction ya sumakuumeme. Kulingana na yeye, sasa ya induction daima huenda kwa namna ya kukabiliana na sababu inayosababisha. Nadharia hii ndiyo iliyounda msingi wa kuundwa kwa injini ya kwanza ya umeme.
Miundo ya kisasa inategemea kanuni sawa, lakini tofauti kabisa na nakala za kwanza. Motors za umeme zimekuwa na nguvu zaidi, zenye kompakt, lakini muhimu zaidi, ufanisi wao umeongezeka sana. Tayari tumeandika hapo juu juu ya ufanisi wa motor ya umeme, na ikilinganishwa na injini ya mwako ndani, hii ni matokeo ya kushangaza. Kwa mfano, ufanisi wa juu wa injini ya mwako wa ndani hufikia 45%.
Faida za motor ya umeme
Ufanisi wa juu ndio faida kuu ya injini kama hiyo. Na ikiwa injini ya mwako wa ndani hutumia zaidi ya 50% ya nishati inapokanzwa, basi katika motor ya umeme sehemu ndogo hutumiwa inapokanzwa.nishati.
Faida ya pili ni uzani mwepesi na saizi iliyoshikana. Kwa mfano, Yasa Motors imeunda motor yenye uzito wa kilo 25 tu. Ina uwezo wa kutoa 650 Nm, ambayo ni matokeo ya heshima sana. Pia, motors kama hizo ni za kudumu, haziitaji sanduku la gia. Wamiliki wengi wa gari la umeme huzungumza juu ya ufanisi wa motors za umeme, ambayo ni mantiki kwa kiasi fulani. Baada ya yote, wakati wa operesheni, motor ya umeme haitoi bidhaa zozote za mwako. Hata hivyo, madereva wengi husahau kwamba ni muhimu kutumia makaa ya mawe, gesi au urani iliyoimarishwa kuzalisha umeme. Vipengele hivi vyote vinachafua mazingira, hivyo urafiki wa mazingira wa motors za umeme ni suala la utata sana. Ndiyo, hazichafui hewa wakati wa operesheni. Kwao, mitambo ya kuzalisha umeme hufanya hivi katika uzalishaji wa umeme.
Boresha ufanisi wa injini za umeme
Mota za umeme zina mapungufu ambayo yana athari mbaya kwenye ufanisi wa kazi. Hizi ni torque dhaifu ya kuanzia, sasa ya juu ya kuanzia na kutofautiana kati ya torque ya mitambo ya shimoni na mzigo wa mitambo. Hii inasababisha ukweli kwamba ufanisi wa kifaa hupungua.
Ili kuboresha utendakazi, hujaribu kupakia injini hadi 75% au zaidi na kuongeza vipengele vya nguvu. Pia kuna vifaa maalum vya kudhibiti mzunguko wa sasa na voltage inayotolewa, ambayo pia husababisha kuongezeka kwa ufanisi na ufanisi zaidi.
Moja ya kifaa maarufu zaidi cha kuongeza ufanisi wa motor ya umeme ni laini.kuanza, ambayo hupunguza kasi ya ukuaji wa sasa wa inrush. Pia ni sahihi kutumia waongofu wa mzunguko ili kubadilisha kasi ya mzunguko wa motor kwa kubadilisha mzunguko wa voltage. Hii inasababisha kupunguzwa kwa matumizi ya nguvu na hutoa mwanzo mzuri wa injini, usahihi wa juu wa marekebisho. Torque ya kuanzia pia huongezeka, na kwa mzigo wa kutofautiana, kasi ya mzunguko imetulia. Matokeo yake, ufanisi wa injini ya umeme unaboreshwa.
Ufanisi wa juu zaidi wa gari
Kulingana na aina ya ujenzi, ufanisi wa injini za umeme unaweza kutofautiana kutoka 10 hadi 99%. Yote inategemea ni aina gani ya injini itakuwa. Kwa mfano, ufanisi wa motor ya pampu ya aina ya pistoni ni 70-90%. Matokeo ya mwisho inategemea mtengenezaji, muundo wa kifaa, nk Vile vile vinaweza kusema juu ya ufanisi wa motor crane. Ikiwa ni sawa na 90%, basi hii ina maana kwamba 90% ya umeme unaotumiwa itatumika kufanya kazi ya mitambo, 10% iliyobaki itatumika kwa sehemu za joto. Bado, kuna mifano iliyofanikiwa zaidi ya motors za umeme, ufanisi ambao unakaribia 100%, lakini si sawa na thamani hii.
Je, inawezekana kufikia ufanisi wa zaidi ya 100%?
Sio siri kwamba injini za umeme ambazo ufanisi wake unazidi 100% haziwezi kuwepo kwa asili, kwani hii inakinzana na sheria ya msingi ya uhifadhi wa nishati. Ukweli ni kwamba nishati haiwezi kutoka popote na kutoweka kwa njia ile ile. Kila injini inahitajichanzo cha nishati: petroli, umeme. Walakini, petroli sio ya milele, kama umeme, kwa sababu hisa zao zinapaswa kujazwa tena. Lakini ikiwa kulikuwa na chanzo cha nishati ambacho hakihitaji kujazwa tena, basi ingewezekana kabisa kuunda motor kwa ufanisi wa zaidi ya 100%. Mvumbuzi wa Kirusi Vladimir Chernyshov alionyesha maelezo ya injini, ambayo inategemea sumaku ya kudumu, na ufanisi wake, kama mvumbuzi mwenyewe anavyohakikishia, ni zaidi ya 100%.
Umeme wa maji kama mfano wa mashine inayosonga ya kudumu
Kwa mfano, hebu tuchukue mtambo wa kuzalisha umeme kwa maji, ambapo nishati huzalishwa kwa kuanguka kutoka kwenye urefu mkubwa wa maji. Maji hugeuza turbine, ambayo hutoa umeme. Kuanguka kwa maji hufanyika chini ya ushawishi wa mvuto wa Dunia. Na ijapokuwa kazi ya kuzalisha umeme inafanyika, mvuto wa Dunia haupungui, yaani, nguvu ya mvuto haipungui. Kisha maji huvukiza chini ya hatua ya jua na tena huingia kwenye hifadhi. Hii inakamilisha mzunguko. Kutokana na hali hiyo, umeme umezalishwa, na gharama za uzalishaji wake zimerejeshwa.
Bila shaka, tunaweza kusema kwamba Jua si la milele, ni kweli, lakini litadumu kwa miaka bilioni kadhaa. Kuhusu mvuto, inafanya kazi kila mara, ikitoa unyevu kutoka angani. Kwa ujumla, mtambo wa umeme wa maji ni injini inayobadilisha nishati ya mitambo kuwa nishati ya umeme, na ufanisi wake ni zaidi ya 100%. Hii inaonyesha wazi kuwa haifai kuacha kutafuta njia za kuunda motor ya umeme, ambayo ufanisi wake unaweza kuwa zaidi ya 100%. Baada ya yote, sio tu mvuto unaweza kutumika kama chanzo kisicho na mwishonishati.
sumaku za kudumu kama vyanzo vya nishati kwa injini
Chanzo cha pili cha kuvutia ni sumaku ya kudumu, ambayo haipokei nishati kutoka popote, na uga wa sumaku hautumiwi hata wakati wa kufanya kazi. Kwa mfano, ikiwa sumaku huvutia kitu yenyewe, basi itafanya kazi, na shamba lake la sumaku halitakuwa dhaifu. Mali hii tayari imejaribiwa zaidi ya mara moja kuunda kinachojulikana kuwa mashine ya mwendo wa kudumu, lakini hadi sasa hakuna kitu zaidi au chini ya kawaida kilichokuja. Utaratibu wowote utachakaa mapema au baadaye, lakini chanzo chenyewe, ambacho ni sumaku ya kudumu, ni ya milele.
Hata hivyo, kuna wataalamu wanaosema kwamba baada ya muda, sumaku za kudumu hupoteza nguvu kutokana na kuzeeka. Hii si kweli, lakini hata kama ingekuwa kweli, basi ingewezekana kumrudisha uhai kwa mshipa mmoja tu wa sumakuumeme. Injini ambayo ingehitaji kuchajiwa mara moja kila baada ya miaka 10-20, ingawa haiwezi kudai kuwa ya milele, iko karibu sana na hii.
Tayari kumekuwa na majaribio mengi ya kuunda mashine inayosonga ya kudumu kulingana na sumaku za kudumu. Kufikia sasa hakuna suluhisho zilizofanikiwa, kwa bahati mbaya. Lakini kwa kuzingatia ukweli kwamba kuna mahitaji ya injini kama hizo (haziwezi kuwa), inawezekana kabisa kwamba katika siku za usoni tutaona kitu ambacho kitakuja karibu sana na mfano wa mashine ya mwendo wa kudumu ambayo itaendeshwa na nishati mbadala..
Hitimisho
Ufanisi wa motor ya umeme ndicho kigezo muhimu zaidi kinachoamua ufanisi wa motor fulani. Ya juu ya ufanisi, bora zaidi ya motor. Katika injini yenye ufanisi wa 95%, karibu wotenishati inayotumika hutumiwa kufanya kazi na 5% tu hutumiwa sio kwa hitaji (kwa mfano, inapokanzwa vipuri). Injini za kisasa za dizeli zinaweza kufikia ufanisi wa 45%, na hii inachukuliwa kuwa matokeo ya baridi. Ufanisi wa injini za petroli ni mdogo hata.
