ელექტროძრავები საკმაოდ დიდი ხნის წინ გამოჩნდა, მაგრამ მათ მიმართ დიდი ინტერესი გაჩნდა, როდესაც მათ დაიწყეს შიდაწვის ძრავების ალტერნატივის წარმოდგენა. განსაკუთრებით საინტერესოა ელექტროძრავის ეფექტურობის საკითხი, რაც მისი ერთ-ერთი მთავარი მახასიათებელია.
თითოეულ სისტემას აქვს გარკვეული სახის ეფექტურობა, რაც ახასიათებს მთლიანობაში მისი მუშაობის ეფექტურობას. ანუ ის განსაზღვრავს, რამდენად კარგად აწვდის ან გარდაქმნის სისტემა ან მოწყობილობა ენერგიას. მნიშვნელობის მიხედვით, ეფექტურობას მნიშვნელობა არ აქვს და ყველაზე ხშირად იგი წარმოდგენილია პროცენტის ან რიცხვის სახით ნულიდან ერთამდე.
ეფექტურობის პარამეტრები ელექტროძრავებში
ელექტროძრავის მთავარი ამოცანაა ელექტრო ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევა. ეფექტურობა განსაზღვრავს ამ ფუნქციის ეფექტურობას. ძრავის ეფექტურობის ფორმულა შემდეგია:
n=p2/p1
ამ ფორმულაში p1 არის მიწოდებული ელექტროენერგია, p2 არის სასარგებლო მექანიკური სიმძლავრე, რომელიც წარმოიქმნება პირდაპირძრავა. ელექტრული სიმძლავრე განისაზღვრება ფორმულით: p1=UI (ძაბვა გამრავლებული დენზე), ხოლო მექანიკური სიმძლავრის მნიშვნელობა P=A/t ფორმულის მიხედვით (სამუშაოს თანაფარდობა ერთეულ დროს). ასე გამოიყურება ელექტროძრავის ეფექტურობის გაანგარიშება. თუმცა, ეს მისი უმარტივესი ნაწილია. ძრავის მიზნიდან და მისი მოცულობიდან გამომდინარე, გაანგარიშება განსხვავდება და გაითვალისწინებს ბევრ სხვა პარამეტრს. სინამდვილეში, ძრავის ეფექტურობის ფორმულა მოიცავს კიდევ ბევრ ცვლადს. უმარტივესი მაგალითი მოცემულია ზემოთ.
შემცირებული ეფექტურობა
ძრავის არჩევისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ელექტროძრავის მექანიკური ეფექტურობა. ძრავის გათბობასთან დაკავშირებული დანაკარგები, სიმძლავრის შემცირება და რეაქტიული დენები ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. ყველაზე ხშირად, ეფექტურობის ვარდნა დაკავშირებულია სითბოს გამოყოფასთან, რაც ბუნებრივად ხდება ძრავის მუშაობის დროს. სითბოს გამოყოფის მიზეზები შეიძლება განსხვავებული იყოს: ძრავა შეიძლება გაცხელდეს ხახუნის დროს, ასევე ელექტრული და თუნდაც მაგნიტური მიზეზების გამო. როგორც უმარტივესი მაგალითი, შეგვიძლია მოვიყვანოთ სიტუაცია, როდესაც 1000 მანეთი დაიხარჯა ელექტროენერგიაზე, ხოლო სამუშაო გაკეთდა 700 რუბლზე. ამ შემთხვევაში ეფექტურობა იქნება 70%..
ელექტროძრავების გასაგრილებლად, ვენტილატორები გამოიყენება ჰაერის იძულებით შექმნილ ხარვეზებში. ძრავების კლასიდან გამომდინარე, გათბობა შეიძლება განხორციელდეს გარკვეულ ტემპერატურამდე. მაგალითად, A კლასის ძრავები შეიძლება გაცხელდეს85-90 გრადუსამდე, B კლასი - 110 გრადუსამდე. იმ შემთხვევაში, თუ ტემპერატურა გადააჭარბებს დასაშვებ ზღვარს, ეს შეიძლება მიუთითებდეს სტატორის მოკლე ჩართვაზე.
ელექტროძრავების საშუალო ეფექტურობა
აღსანიშნავია, რომ DC (და AC) ძრავის ეფექტურობა მერყეობს დატვირთვის მიხედვით:
- ეფექტურობა არის 0% უმოქმედო მდგომარეობაში.
- 25% დატვირთვისას ეფექტურობა არის 83%.
- 50% დატვირთვისას ეფექტურობა არის 87%.
- 75% დატვირთვისას ეფექტურობა არის 88%.
- 100% დატვირთვისას ეფექტურობა არის 87%.
ეფექტურობის ვარდნის ერთ-ერთი მიზეზი არის დენების ასიმეტრია, როდესაც სამივე ფაზაზე სხვადასხვა ძაბვა გამოიყენება. თუ, მაგალითად, პირველ ფაზას აქვს ძაბვა 410 ვ, მეორეს - 403 ვ, ხოლო მესამეს - 390 ვ, მაშინ საშუალო მნიშვნელობა იქნება 401 ვ. ასიმეტრია ამ შემთხვევაში ტოლი იქნება განსხვავებას შორის. მაქსიმალური და მინიმალური ძაბვები ფაზებზე (410 -390), ანუ 20 ვ. დანაკარგების გამოთვლის ძრავის ეფექტურობის ფორმულა ჩვენს სიტუაციაში გამოიყურება: 20/401100=4.98%. ეს ნიშნავს, რომ მუშაობისას ვკარგავთ 5%-იან ეფექტურობას ფაზებში ძაბვის სხვაობის გამო.
სულ დანაკარგები და ეფექტურობის ვარდნა
არსებობს უამრავი უარყოფითი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს ელექტროძრავის ეფექტურობის დაცემაზე. არსებობს გარკვეული მეთოდები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ისინი. მაგალითად, შეგიძლიათ განსაზღვროთ არის თუ არა უფსკრული, რომლის მეშვეობითაც ელექტროენერგია ნაწილობრივ გადაეცემა ქსელიდან სტატორზე და შემდეგ როტორზე.
ასევე ხდება სტარტერის დანაკარგები და ისინი შედგება რამდენიმესგანღირებულებები. უპირველეს ყოვლისა, ეს შეიძლება იყოს დანაკარგები, რომლებიც დაკავშირებულია მორევასთან და სტატორის ბირთვების ხელახალი მაგნიტიზაციასთან.
თუ ძრავა ასინქრონულია, მაშინ არის დამატებითი დანაკარგები როტორსა და სტატორში კბილების გამო. მორევის დენები ასევე შეიძლება მოხდეს ძრავის ცალკეულ კომპონენტებში. ეს ყველაფერი ჯამში ამცირებს ელექტროძრავის ეფექტურობას 0,5%-ით. ასინქრონულ ძრავებში მხედველობაში მიიღება ყველა დანაკარგი, რომელიც შეიძლება მოხდეს მუშაობის დროს. ამიტომ, ეფექტურობის დიაპაზონი შეიძლება მერყეობდეს 80-დან 90%-მდე.
საავტომობილო ძრავები
ელექტროძრავების განვითარების ისტორია იწყება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის აღმოჩენით. მისი თქმით, ინდუქციური დენი ყოველთვის ისე მოძრაობს, რომ დაუპირისპირდეს მის გამომწვევ მიზეზს. სწორედ ეს თეორია დაედო საფუძველი პირველი ელექტროძრავის შექმნას.
თანამედროვე მოდელები ეფუძნება იმავე პრინციპს, მაგრამ რადიკალურად განსხვავდება პირველი ასლებისაგან. ელექტროძრავები გახდა ბევრად უფრო ძლიერი, კომპაქტური, მაგრამ რაც მთავარია, მათი ეფექტურობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა. ელექტროძრავის ეფექტურობის შესახებ ზემოთ უკვე დავწერეთ და შიგაწვის ძრავთან შედარებით ეს საოცარი შედეგია. მაგალითად, შიდა წვის ძრავის მაქსიმალური ეფექტურობა აღწევს 45%..
ელექტროძრავის უპირატესობები
მაღალი ეფექტურობა ასეთი ძრავის მთავარი უპირატესობაა. და თუ შიდა წვის ძრავა ხარჯავს ენერგიის 50%-ზე მეტს გათბობაზე, მაშინ ელექტროძრავაში მცირე ნაწილი იხარჯება გათბობაზე.ენერგია.
მეორე უპირატესობა არის მსუბუქი წონა და კომპაქტური ზომა. მაგალითად, Yasa Motors-მა შექმნა ძრავა, რომლის წონაა მხოლოდ 25 კგ. მას შეუძლია 650 ნმ მიწოდება, რაც ძალიან ღირსეული შედეგია. ასევე, ასეთი ძრავები გამძლეა, არ სჭირდებათ გადაცემათა კოლოფი. ელექტრომობილების ბევრი მფლობელი საუბრობს ელექტროძრავების ეფექტურობაზე, რაც გარკვეულწილად ლოგიკურია. ყოველივე ამის შემდეგ, მუშაობის დროს, ელექტროძრავა არ გამოყოფს წვის პროდუქტებს. თუმცა, ბევრ მძღოლს ავიწყდება, რომ ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის საჭიროა ქვანახშირის, გაზის ან გამდიდრებული ურანის გამოყენება. ყველა ეს ელემენტი აბინძურებს გარემოს, ამიტომ ელექტროძრავების ეკოლოგიურობა ძალიან საკამათო საკითხია. დიახ, ისინი არ აბინძურებენ ჰაერს ექსპლუატაციის დროს. მათთვის ელექტროსადგურები ამას აკეთებენ ელექტროენერგიის წარმოებაში.
ელექტროძრავების ეფექტურობის გაუმჯობესება
ელექტროძრავებს აქვთ გარკვეული ნაკლოვანებები, რომლებიც ცუდად მოქმედებს მუშაობის ეფექტურობაზე. ეს არის სუსტი საწყისი ბრუნი, მაღალი საწყისი დენი და შეუსაბამობა ლილვის მექანიკურ ბრუნვასა და მექანიკურ დატვირთვას შორის. ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ მოწყობილობის ეფექტურობა მცირდება.
ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, ისინი ცდილობენ დატვირთონ ძრავა 75% ან მეტი და გაზარდონ სიმძლავრის ფაქტორები. ასევე არსებობს მიწოდებული დენის და ძაბვის სიხშირის მარეგულირებელი სპეციალური მოწყობილობები, რაც ასევე იწვევს ეფექტურობის გაზრდას და ეფექტურობის გაზრდას.
ელექტროძრავის ეფექტურობის გაზრდის ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული მოწყობილობა არის გლუვიდაწყება, რომელიც ზღუდავს შემომავალი დენის ზრდის ტემპს. ასევე მიზანშეწონილია გამოიყენოთ სიხშირის გადამყვანები ძრავის ბრუნვის სიჩქარის შესაცვლელად ძაბვის სიხშირის შეცვლით. ეს იწვევს ენერგიის მოხმარების შემცირებას და უზრუნველყოფს ძრავის გლუვ დაწყებას, მაღალი რეგულირების სიზუსტეს. სასტარტო ბრუნვა ასევე იზრდება და ცვლადი დატვირთვით, ბრუნვის სიჩქარე სტაბილიზდება. შედეგად, გაუმჯობესებულია ელექტროძრავის ეფექტურობა.
ძრავის მაქსიმალური ეფექტურობა
კონსტრუქციის ტიპის მიხედვით, ელექტროძრავების ეფექტურობა შეიძლება განსხვავდებოდეს 10-დან 99%-მდე. ეს ყველაფერი დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორი ძრავა იქნება. მაგალითად, დგუშის ტიპის ტუმბოს ძრავის ეფექტურობა არის 70-90%. საბოლოო შედეგი დამოკიდებულია მწარმოებელზე, მოწყობილობის დიზაინზე და ა.შ. იგივე შეიძლება ითქვას ამწის ძრავის ეფექტურობაზე. თუ ის უდრის 90%-ს, მაშინ ეს ნიშნავს, რომ მოხმარებული ელექტროენერგიის 90% მოხმარდება მექანიკურ სამუშაოებს, დანარჩენი 10% მოხმარდება ნაწილების გასათბობად. მიუხედავად ამისა, არსებობს ელექტროძრავების ყველაზე წარმატებული მოდელები, რომელთა ეფექტურობა უახლოვდება 100%-ს, მაგრამ არ უდრის ამ მნიშვნელობას.
შესაძლებელია თუ არა 100%-ზე მეტი ეფექტურობის მიღწევა?
არავის საიდუმლო არ არის, რომ ელექტროძრავები, რომელთა ეფექტურობა აღემატება 100%-ს, ბუნებაში ვერ იარსებებს, რადგან ეს ეწინააღმდეგება ენერგიის შენარჩუნების ძირითად კანონს. ფაქტია, რომ ენერგია არსაიდან მოდის და ისევე გაქრება. ყველა ძრავს სჭირდებაენერგიის წყარო: ბენზინი, ელექტროენერგია. თუმცა, ბენზინი არ არის მარადიული, როგორც ელექტროენერგია, რადგან მათი მარაგი უნდა შეივსოს. მაგრამ თუ არსებობდა ენერგიის წყარო, რომელსაც არ სჭირდებოდა შევსება, მაშინ სავსებით შესაძლებელი იქნებოდა 100% -ზე მეტი ეფექტურობის მქონე ძრავის შექმნა. რუსმა გამომგონებელმა ვლადიმერ ჩერნიშოვმა აჩვენა ძრავის აღწერა, რომელიც დაფუძნებულია მუდმივ მაგნიტზე და მისი ეფექტურობა, როგორც თავად გამომგონებელი ირწმუნება, 100%-ზე მეტია..
ჰიდროელექტროსადგური, როგორც მუდმივი მოძრაობის მანქანის მაგალითი
მაგალითად, ავიღოთ ჰიდროელექტროსადგური, სადაც ენერგია წარმოიქმნება წყლის დიდი სიმაღლიდან ვარდნის შედეგად. წყალი ატრიალებს ტურბინას, რომელიც გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას. წყლის ვარდნა დედამიწის გრავიტაციის გავლენით ხდება. და მიუხედავად იმისა, რომ მიმდინარეობს ელექტროენერგიის წარმოების სამუშაოები, დედამიწის გრავიტაცია არ სუსტდება, ანუ მიზიდულობის ძალა არ მცირდება. შემდეგ წყალი აორთქლდება მზის სხივების მოქმედებით და ისევ შედის წყალსაცავში. ეს ასრულებს ციკლს. შედეგად გამომუშავდა ელექტროენერგია და აღდგა მისი წარმოების ხარჯები.
რა თქმა უნდა, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მზე არ არის მარადიული, მართალია, მაგრამ ის გაგრძელდება რამდენიმე მილიარდი წლის განმავლობაში. რაც შეეხება გრავიტაციას, ის მუდმივად აკეთებს მუშაობას, ატმოსფეროდან ტენის გამოდევნას. ზოგადად, ჰიდროელექტროსადგური არის ძრავა, რომელიც გარდაქმნის მექანიკურ ენერგიას ელექტრო ენერგიად და მისი ეფექტურობა 100%-ზე მეტია. ეს ცხადყოფს, რომ არ ღირს შეჩერება ელექტროძრავის შექმნის გზების ძიებაში, რომლის ეფექტურობა შეიძლება იყოს 100% -ზე მეტი. ყოველივე ამის შემდეგ, არა მხოლოდ გრავიტაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ამოუწურავი წყაროენერგია.
მუდმივი მაგნიტები, როგორც ენერგიის წყარო ძრავებისთვის
მეორე საინტერესო წყაროა მუდმივი მაგნიტი, რომელიც ენერგიას არსაიდან იღებს და მაგნიტური ველი სამუშაოს შესრულების დროსაც კი არ იხარჯება. მაგალითად, თუ მაგნიტი რაღაცას იზიდავს თავისკენ, მაშინ ის შეასრულებს სამუშაოს და მისი მაგნიტური ველი არ სუსტდება. ეს თვისება უკვე არაერთხელ სცადეს ეგრეთ წოდებული მუდმივი მოძრაობის მანქანის შესაქმნელად, მაგრამ ჯერჯერობით არაფერი მეტ-ნაკლებად ნორმალური არ გამოსულა. ნებისმიერი მექანიზმი ადრე თუ გვიან დაიწურება, მაგრამ თავად წყარო, რომელიც მუდმივი მაგნიტია, პრაქტიკულად მარადიულია.
თუმცა, არიან ექსპერტები, რომლებიც ამბობენ, რომ დროთა განმავლობაში მუდმივი მაგნიტები დაბერების შედეგად კარგავენ ძალას. ეს სიმართლეს არ შეესაბამება, მაგრამ სიმართლეც რომ იყოს, მაშინ შესაძლებელი იქნებოდა მისი სიცოცხლე მხოლოდ ერთი ელექტრომაგნიტური პულსით. ძრავა, რომელიც 10-20 წელიწადში ერთხელ დატენვას საჭიროებს, თუმცა არ შეიძლება ამტკიცებდეს, რომ მარადიულია, ძალიან ახლოს არის ამას.
უკვე მრავალი მცდელობა იყო მუდმივი მოძრაობის აპარატის შექმნის მუდმივი მაგნიტების საფუძველზე. ჯერჯერობით არ ყოფილა წარმატებული გადაწყვეტილებები, სამწუხაროდ. მაგრამ თუ გავითვალისწინებთ იმ ფაქტს, რომ ასეთ ძრავებზე მოთხოვნაა (უბრალოდ არ შეიძლება იყოს), სავსებით შესაძლებელია, რომ უახლოეს მომავალში ვიხილოთ რაღაც, რაც ძალიან ახლოს იქნება მუდმივი მოძრაობის მანქანის მოდელთან, რომელიც იკვებება განახლებადი ენერგიით..
დასკვნა
ელექტროძრავის ეფექტურობა არის ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს კონკრეტული ძრავის ეფექტურობას. რაც უფრო მაღალია ეფექტურობა, მით უკეთესია ძრავა. 95%-იანი ეფექტურობის ძრავში თითქმის ყველადახარჯული ენერგია იხარჯება სამუშაოს შესრულებაზე და მხოლოდ 5% იხარჯება არა საჭიროებაზე (მაგალითად, სათადარიგო ნაწილების გათბობაზე). თანამედროვე დიზელის ძრავებს შეუძლიათ მიაღწიონ 45% ეფექტურობას და ეს ითვლება მაგარ შედეგად. ბენზინის ძრავების ეფექტურობა კიდევ უფრო ნაკლებია.
