Motor listrik muncul cukup lama, tetapi minat besar pada mereka muncul ketika mereka mulai mewakili alternatif untuk mesin pembakaran internal. Yang menarik adalah pertanyaan tentang efisiensi motor listrik, yang merupakan salah satu karakteristik utamanya.
Setiap sistem memiliki beberapa jenis efisiensi, yang mencirikan efisiensi kerjanya secara keseluruhan. Artinya, ini menentukan seberapa baik sistem atau perangkat mengirimkan atau mengubah energi. Berdasarkan nilai, efisiensi tidak memiliki nilai, dan paling sering disajikan sebagai persentase atau angka dari nol hingga satu.
Parameter efisiensi pada motor listrik
Tugas utama motor listrik adalah mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Efisiensi menentukan efisiensi fungsi ini. Rumus efisiensi motor adalah sebagai berikut:
n=p2/p1
Dalam rumus ini, p1 adalah daya listrik yang disuplai, p2 adalah daya mekanik berguna yang dihasilkan secara langsungmesin. Daya listrik ditentukan dengan rumus: p1=UI (tegangan dikalikan arus), dan nilai daya mekanik menurut rumus P=A/t (perbandingan usaha dengan satuan waktu). Seperti inilah perhitungan efisiensi motor listrik. Namun, ini adalah bagian paling sederhana. Bergantung pada tujuan mesin dan ruang lingkupnya, perhitungannya akan berbeda dan mempertimbangkan banyak parameter lainnya. Faktanya, rumus efisiensi motor mencakup lebih banyak variabel. Contoh paling sederhana diberikan di atas.
Efisiensi berkurang
Efisiensi mekanis motor listrik harus diperhitungkan saat memilih motor. Rugi-rugi yang terkait dengan pemanasan motor, pengurangan daya, dan arus reaktif memainkan peran yang sangat penting. Paling sering, penurunan efisiensi dikaitkan dengan pelepasan panas, yang secara alami terjadi selama pengoperasian mesin. Alasan pelepasan panas bisa berbeda: mesin bisa memanas selama gesekan, serta karena alasan listrik dan bahkan magnet. Sebagai contoh paling sederhana, kita dapat mengutip situasi di mana 1.000 rubel dihabiskan untuk energi listrik, dan pekerjaan dilakukan untuk 700 rubel. Dalam hal ini, efisiensinya akan sama dengan 70%.
Untuk mendinginkan motor listrik, kipas digunakan untuk mendorong udara melalui celah yang dibuat. Tergantung pada kelas mesin, pemanasan dapat dilakukan hingga suhu tertentu. Misalnya, motor kelas A bisa menjadi panashingga 85-90 derajat, kelas B - hingga 110 derajat. Jika suhu melebihi batas yang diizinkan, ini mungkin menunjukkan hubungan pendek stator.
Efisiensi rata-rata motor listrik
Perlu dicatat bahwa efisiensi motor DC (dan AC) bervariasi tergantung pada beban:
- Efisiensi 0% saat idle.
- Pada beban 25%, efisiensi adalah 83%.
- Pada beban 50%, efisiensinya adalah 87%.
- Pada beban 75%, efisiensinya adalah 88%.
- Pada beban 100%, efisiensinya adalah 87%.
Salah satu alasan penurunan efisiensi adalah asimetri arus, ketika tegangan yang berbeda diterapkan pada masing-masing dari tiga fase. Jika, misalnya, fase pertama memiliki tegangan 410 V, fase kedua - 403 V, dan fase ketiga - 390 V, maka nilai rata-ratanya adalah 401 V. Asimetri dalam hal ini akan sama dengan perbedaan antara tegangan maksimum dan minimum pada fase (410 -390), yaitu, 20 V. Rumus efisiensi motor untuk menghitung kerugian akan terlihat seperti dalam situasi kita: 20/401100=4,98%. Ini berarti kita kehilangan efisiensi 5% selama operasi karena perbedaan tegangan dalam fase.
Total kerugian dan penurunan efisiensi
Ada banyak faktor negatif yang mempengaruhi turunnya efisiensi motor listrik. Ada metode tertentu yang memungkinkan Anda untuk menentukannya. Misalnya, Anda dapat menentukan apakah ada celah di mana daya ditransfer sebagian dari jaringan ke stator dan kemudian ke rotor.
Starter loss juga terjadi, dan terdiri dari beberapanilai-nilai. Pertama-tama, ini dapat berupa kerugian yang terkait dengan arus eddy dan remagnetisasi inti stator.
Jika motor asinkron, maka ada rugi-rugi tambahan akibat gigi-gigi pada rotor dan stator. Arus eddy juga dapat terjadi pada masing-masing komponen mesin. Semua ini secara total mengurangi efisiensi motor listrik sebesar 0,5%. Dalam motor asinkron, semua kerugian yang mungkin terjadi selama operasi diperhitungkan. Oleh karena itu, kisaran efisiensi dapat bervariasi dari 80 hingga 90%.
Mesin otomotif
Sejarah perkembangan motor listrik dimulai dengan ditemukannya hukum induksi elektromagnetik. Menurutnya, arus induksi selalu bergerak sedemikian rupa untuk melawan penyebab yang menyebabkannya. Teori inilah yang menjadi dasar penciptaan motor listrik pertama.
Model modern didasarkan pada prinsip yang sama, tetapi sangat berbeda dari salinan pertama. Motor listrik menjadi jauh lebih kuat, lebih kompak, tetapi yang paling penting, efisiensinya meningkat secara signifikan. Kami telah menulis di atas tentang efisiensi motor listrik, dan dibandingkan dengan mesin pembakaran internal, ini adalah hasil yang luar biasa. Misalnya, efisiensi maksimum mesin pembakaran dalam mencapai 45%.
Kelebihan motor listrik
Efisiensi tinggi adalah keuntungan utama dari motor semacam itu. Dan jika mesin pembakaran internal menghabiskan lebih dari 50% energi untuk pemanasan, maka pada motor listrik sebagian kecil dihabiskan untuk pemanasanenergi.
Kelebihan kedua adalah bobotnya yang ringan dan ukurannya yang ringkas. Misalnya, Yasa Motors telah menciptakan motor dengan bobot hanya 25 kg. Ia mampu menghasilkan 650 Nm, yang merupakan hasil yang sangat layak. Juga, motor seperti itu tahan lama, tidak perlu gearbox. Banyak pemilik mobil listrik berbicara tentang efisiensi motor listrik, yang logis sampai batas tertentu. Lagi pula, selama operasi, motor listrik tidak mengeluarkan produk pembakaran apa pun. Namun, banyak pengemudi lupa bahwa perlu menggunakan batu bara, gas, atau uranium yang diperkaya untuk menghasilkan listrik. Semua elemen tersebut mencemari lingkungan, sehingga ramah lingkungan motor listrik menjadi isu yang sangat kontroversial. Ya, mereka tidak mencemari udara selama operasi. Bagi mereka, pembangkit listrik melakukan ini dalam produksi listrik.
Meningkatkan efisiensi motor listrik
Motor listrik memiliki beberapa kekurangan yang berdampak buruk pada efisiensi kerja. Ini adalah torsi awal yang lemah, arus awal yang tinggi dan inkonsistensi antara torsi mekanis poros dan beban mekanis. Ini mengarah pada fakta bahwa efisiensi perangkat menurun.
Untuk meningkatkan efisiensi, mereka mencoba memuat mesin hingga 75% atau lebih dan meningkatkan faktor daya. Ada juga perangkat khusus untuk mengatur frekuensi arus dan tegangan yang disuplai, yang juga mengarah pada peningkatan efisiensi dan peningkatan efisiensi.
Salah satu perangkat yang paling populer untuk meningkatkan efisiensi motor listrik adalah halusmulai, yang membatasi laju pertumbuhan arus masuk. Juga tepat untuk menggunakan konverter frekuensi untuk mengubah kecepatan putaran motor dengan mengubah frekuensi tegangan. Ini mengarah pada pengurangan konsumsi daya dan memberikan permulaan mesin yang mulus, akurasi penyesuaian yang tinggi. Torsi awal juga meningkat, dan dengan beban variabel, kecepatan rotasi menjadi stabil. Hasilnya, efisiensi motor listrik meningkat.
Efisiensi motor maksimum
Tergantung pada jenis konstruksinya, efisiensi motor listrik dapat bervariasi dari 10 hingga 99%. Itu semua tergantung pada jenis mesin apa yang akan digunakan. Misalnya, efisiensi motor pompa tipe piston adalah 70-90%. Hasil akhir tergantung pada pabrikan, desain perangkat, dll. Hal yang sama dapat dikatakan tentang efisiensi motor derek. Jika sama dengan 90%, maka ini berarti 90% dari listrik yang dikonsumsi akan digunakan untuk melakukan pekerjaan mekanis, 10% sisanya akan digunakan untuk memanaskan bagian. Namun, ada model motor listrik yang paling sukses, yang efisiensinya mendekati 100%, tetapi tidak sama dengan nilai ini.
Apakah mungkin untuk mencapai efisiensi lebih dari 100%?
Bukan rahasia lagi bahwa motor listrik yang efisiensinya melebihi 100% tidak dapat eksis di alam, karena hal ini bertentangan dengan hukum dasar kekekalan energi. Faktanya adalah bahwa energi tidak dapat datang entah dari mana dan menghilang dengan cara yang sama. Setiap kebutuhan mesinsumber energi: bensin, listrik. Namun, bensin tidak abadi, seperti listrik, karena stoknya harus diisi ulang. Tetapi jika ada sumber energi yang tidak perlu diisi ulang, maka sangat mungkin untuk membuat motor dengan efisiensi lebih dari 100%. Penemu Rusia Vladimir Chernyshov menunjukkan deskripsi mesin, yang didasarkan pada magnet permanen, dan efisiensinya, seperti yang dijamin oleh penemunya sendiri, lebih dari 100%.
Pembangkit listrik tenaga air sebagai contoh mesin gerak abadi
Misalnya, mari kita ambil pembangkit listrik tenaga air, di mana energi dihasilkan dengan jatuh dari ketinggian air. Air memutar turbin, yang menghasilkan listrik. Jatuhnya air dilakukan di bawah pengaruh gravitasi Bumi. Dan meskipun pekerjaan menghasilkan listrik sedang dilakukan, gravitasi Bumi tidak menjadi lebih lemah, yaitu gaya tarik-menarik tidak berkurang. Kemudian air menguap di bawah pengaruh sinar matahari dan kembali memasuki reservoir. Ini melengkapi siklus. Akibatnya, listrik telah dihasilkan, dan biaya produksi telah dipulihkan.
Tentu saja, kita dapat mengatakan bahwa Matahari tidak abadi, itu benar, tetapi ia akan bertahan selama beberapa miliar tahun. Adapun gravitasi, ia terus melakukan pekerjaan, menarik uap air keluar dari atmosfer. Secara umum, pembangkit listrik tenaga air adalah mesin yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, dan efisiensinya lebih dari 100%. Ini memperjelas bahwa tidak ada gunanya berhenti mencari cara untuk membuat motor listrik, yang efisiensinya bisa lebih dari 100%. Lagi pula, tidak hanya gravitasi yang dapat digunakan sebagai sumber yang tidak ada habisnyaenergi.
Magnet permanen sebagai sumber energi untuk motor
Sumber menarik kedua adalah magnet permanen, yang tidak menerima energi dari mana pun, dan medan magnet tidak dikonsumsi bahkan saat melakukan pekerjaan. Misalnya, jika magnet menarik sesuatu ke dirinya sendiri, maka ia akan melakukan pekerjaan, dan medan magnetnya tidak akan melemah. Properti ini telah dicoba lebih dari sekali untuk menciptakan apa yang disebut mesin gerak abadi, tetapi sejauh ini tidak ada yang kurang lebih normal darinya. Mekanisme apa pun cepat atau lambat akan aus, tetapi sumbernya sendiri, yang merupakan magnet permanen, praktis abadi.
Namun, ada ahli yang mengatakan bahwa seiring waktu, magnet permanen kehilangan kekuatannya karena penuaan. Ini tidak benar, tetapi bahkan jika itu benar, maka adalah mungkin untuk menghidupkannya kembali hanya dengan satu pulsa elektromagnetik. Mesin yang membutuhkan pengisian ulang setiap 10-20 tahun sekali, meskipun tidak dapat diklaim sebagai mesin yang abadi, sangat dekat dengan ini.
Sudah banyak upaya untuk membuat mesin gerak abadi berdasarkan magnet permanen. Sayangnya, sejauh ini belum ada solusi yang berhasil. Tetapi mengingat fakta bahwa ada permintaan untuk mesin seperti itu (tidak mungkin ada), sangat mungkin bahwa dalam waktu dekat kita akan melihat sesuatu yang akan datang sangat dekat dengan model mesin gerak abadi yang akan ditenagai oleh energi terbarukan..
Kesimpulan
Efisiensi motor listrik adalah parameter terpenting yang menentukan efisiensi motor tertentu. Semakin tinggi efisiensi, semakin baik motor. Dalam mesin dengan efisiensi 95%, hampir semuaenergi yang dikeluarkan dihabiskan untuk melakukan pekerjaan dan hanya 5% yang dihabiskan tidak untuk kebutuhan (misalnya, untuk memanaskan suku cadang). Mesin diesel modern dapat mencapai efisiensi 45%, dan ini dianggap sebagai hasil yang keren. Efisiensi mesin bensin bahkan lebih sedikit.
