Головна Статті ККД електродвигуна

ККД електродвигуна

Електродвигуни з високим коефіцієнтом корисної дії

З відкриттям корисних властивостей електричного струму, розвитком науки та техніки, сучасні прилади та механізми важко уявити без електродвигунів. ККД електродвигуна – ступінь ефективності перетворення електричної енергії на механічну. Загалом коефіцієнт корисної дії – це показник продуктивності перетворення одного типу енергії в іншу. Коефіцієнт є важливим параметром пристроїв, який необхідно вимірювати та контролювати.

Основні поняття та принцип роботи електродвигунів

Електродвигун діє з урахуванням електромагнітної індукції. Одноіменні та різноіменні полюси постійних магнітів ротора (тобто рухомої частини) та статора (статичної частини) взаємно притягуються та відштовхуються. Електричний струм, що подається на обмотку статора, генерує електромагнітне поле, що обертається, тим самим створюючи крутний момент. Він надає руху обертальній частині двигуна. Замість постійних магнітів можуть використовуватися електромагніти, котушки індуктивності або матеріали, що мають магнітні властивості.

Частота обертання ротора, потужність та величина ККД електродвигуна залежать від його конструкції, кількості витраченої енергії та втрат при перетворенні на механічну енергію.

Електродвигуни можуть живитися від постійного або змінного струму.

За типом обертання ротора електродвигуни можуть бути:

синхронними;
асинхронними.

Широкого поширення набули електродвигуни АІР – асинхронні агрегати, які працюють при підключенні до мережі змінного трифазного електричного струму. Завдяки високому ККД АД (асинхронні двигуни) ефективні та застосовуються у багатьох галузях промисловості та сільського господарства.

Чому важливий параметр ККД електродвигуна

Що таке ККД електродвигуна і чому цей параметр такий важливий, слід розібратися докладніше. Електродвигуни різних розмірів, типів та потужності споживають близько 45% усієї світової електроенергії. Вони застосовуються настільки широко, що ігнорувати їхній ККД просто неможливо.

Від ефективності перетворення електричної енергії в механічну електродвигуном залежить продуктивність обладнання, витрати підприємств, швидкість робіт, що проводяться. Цей параметр є головною характеристикою щодо енергоресурсів підприємства та проведення енергоаудиту.

Поняття коефіцієнта корисної дії електродвигунів

ККД електродвигуна вимірюється у відсотках і може становити від 10 до 99%.

Електродвигуни потужністю до 100 кВт мають ККД 75-90%, у потужніших агрегатів показник становить 90-97%.

Чим вище коефіцієнт корисної дії, тим краще та ефективніше працює електродвигун, тим раціональніше витрачається електрика і більше механічної енергії доступно електроприводам.

Чинники, що впливають на ККД електродвигуна

ККД 97% говорить про втрату 3% енергії в результаті перетворення електричної енергії на механічну. Максимальний ККД електродвигуна не може дорівнювати 100% через нагрівання двигуна в процесі роботи. Частина електричної енергії, що надходить на обмотку електродвигуна, перетворюється на теплову та виділяється у навколишнє середовище. Також знижують ККД електродвигуна:

реактивні струми;
тертя підшипників;
знос крильчатки;
знос чи обриви проводів;
низька якість сталі в осерді двигуна;
ненадійна ізоляція.

ККД електричного двигуна знижується після кожного ремонту. Тому потрібно ретельно стежити за станом ротора, статора та інших частин двигуна і своєчасно змінювати комплектуючі, щоб уникнути виходу пристрою з ладу.

Вимірювання та розрахунок ККД електродвигуна

Як знайти ККД електродвигуна за формулою:

ŋ = (Рмех./Релект.)

Це відношення корисної потужності (механічної) до споживаної електродвигуном (електричної).

ККД вказується в діапазоні від 0 до 1 або частіше, помножений на 100%.

Потужність вказується у технічній документації або на шильді/бірці електродвигуна. Знайти її також можна через вимірювання оборотів валу, опору обмоток, а також по таблицях згідно з довжиною валу та мотора та відстані до осі.

Знаючи величину струму та напругу, можна зробити розрахунок потужності двигуна:

P = U х I

Слід пам'ятати, що коефіцієнт корисної дії електродвигуна не є постійним параметром і змінюється протягом усього терміну служби, залежно від навантаження та стану його частин. А номінальні значення, вказані у технічних паспортах та таблицях, можуть не співпадати з реальними.

Підвищення ККД електродвигунів

Щоб мінімізувати втрати енергії та збільшити ККД сучасних електродвигунів, необхідно використовувати засоби для зниження нагріву обмоток. З цією метою застосовують обмотувальні дроти з міді особливої очистки для зниження опору. Також раціонально встановити підшипники із сучасних матеріалів та замінити крильчатки вентиляторів для меншого опору повітря.

Щоб відвести зайве тепло, можна зробити радіаторні ребра на зовнішній частині корпусу. Це зберігає робочі параметри електродвигуна та покращує його охолодження.

Основною причиною втрат часто стає погана ізоляція. Потрібно використовувати електромагнітну сталь гарної якості, що дозволить зменшити перемагнічування активного заліза. Також хороші матеріали знижують вихрові струми та зменшують нагрівання мотора.

Щоб підвищити ККД у електродвигуна, можна встановлювати частотні перетворювачі. Вони допомагають оптимізувати втрати корисної енергії.

Висновок

Електродвигуни мають широке поширення і використовуються практично у всіх сферах нашого життя. Від їхнього коефіцієнта корисної дії залежить те, наскільки добре використовуються ресурси і яка потужність електродвигуна виходить на виході. Вимірювання ККД електродвигуна несе значну практичну користь, а використання сучасних матеріалів та своєчасне технічне обслуговування електродвигунів дозволяє підвищити продуктивність та заощадити електричну енергію.

Популярні двигуни по потужності та обертам: