By
Двигатели применяются там, где необходимо перемещать определенные объекты. Эффективность двигателя определяет экономическую эффективность его движения. Двигатель обычно генерирует некоторое вращательное движение и передает его в конечный отсек, где это движение используется. Часть мощности, вырабатываемой двигателем, теряется по пути из-за таких факторов, как трение или тепловые потери. Таким образом, эффективность двигателя представляет собой отношение фактически использованной энергии к энергии, подаваемой в механическую систему. Конечно, более эффективные двигатели обеспечивают низкую стоимость эксплуатации, что всегда желательно для пользователя двигателя.
В этой статье мы попытаемся объяснить, как вы можете принять более обоснованное решение о том, какой двигатель лучше подходит для вашего применения.
Некоторые условия
Прежде чем углубляться в объяснение эффективности двигателя и того, как ее можно оценить, вот несколько важных терминов:
Рабочая
Работа — это количество энергии, затрачиваемое на перемещение определенной массы на расстояние с применением силы.
Запитан
Мощность — это работа, совершаемая за время.
Эффективность
Соотношение между величиной входной энергии, которая может быть преобразована в полезную выходную энергию или работу, выполняемую системой.
Номинальная нагрузка
Груз, который машина может перенести с достаточной эффективностью.
Полная нагрузка
Максимальная нагрузка, которую может обеспечить машина.
Фактор силы
Отношение активной мощности к полной мощности в цепи.
Фактическая мощность — это используемая электрическая мощность, полная мощность — это общая электрическая мощность, подаваемая в цепь.
Ротор
Часть двигателя, которая вращает вал и обеспечивает выработку механической энергии.
статор
Неподвижная часть двигателя с несколькими обмотками или неподвижными магнитами с сердечниками из различных металлических листов или слоистых материалов.
Это даст вам представление о конструкции двигателей и основных принципах их работы.
Mформула эффективности двигателя
Эффективность электродвигателя рассчитывается путем нахождения входной и выходной мощности двигателя. Эффективность — это отношение выходной мощности к входной мощности, выраженное в процентах. Ниже приведены шаги:
Рассчитайте входную мощность (шпилька): что является электрической мощностью, подаваемой на двигатель. Формула: Pin = V x I, где V — напряжение на двигателе, а I — ток через двигатель. Убедитесь, что единицы измерения совпадают, например, вольты умножить на амперы.
Измерьте или рассчитайте выходную мощность (Pout): механическая мощность двигателя. Она может быть определена различными подходами, основанными на конкретном применении. Например
Если известны крутящий момент T и угловая скорость ω, создаваемые двигателем, можно составить следующую формулу: Pout = T x ω.
Приблизительное значение выходной мощности, когда известны скорость двигателя и номинальная потребляемая мощность, определяется по формуле Pвых = Pном x (N/Nном), где Nном — номинальная скорость.
Расчет эффективности (η): Это получается из η = (Pout / Pin) x 100%. Это дает процент эффективности.
Например, пусть входная мощность двигателя Pin составляет 1000 Вт, а выходная мощность Pout — 800 Вт. Расчет эффективности показан ниже.
η = (800/1000) х 100% = 80%.
Из этого следует, что КПД двигателя составляет 80%, а значит, 80% входной электрической энергии преобразуется в полезную механическую мощность.
Обратите внимание, что эффективность двигателя зависит от условий нагрузки, а также температуры и конструкции. Поэтому всегда полезно провести измерения или ознакомиться со спецификацией двигателя, чтобы узнать, какова фактическая эффективность для практического применения.
КПД двигателя и его классы
Для измерения эффективности двигателя обычно проводятся два типа испытаний — испытание без нагрузки и испытание под нагрузкой. Испытание без нагрузки не имеет нагрузки на двигатель. Напротив, испытание, которое проводится с уже известной нагрузкой, называется испытанием под нагрузкой. Во время этих испытаний входная и выходная мощность двигателей измеряются специализированными приборами, а эффективность рассчитывается на основе ранее проиллюстрированной формулы. Обратите внимание, что эффективность двигателей изменяется при различных условиях нагрузки, и поэтому испытание двигателей в их обычных рабочих условиях дает правильные измерения.
Международная электротехническая комиссия и Национальная ассоциация производителей электрооборудования установили несколько классов эффективности двигателей. Такие рейтинги основаны на максимально допустимых потерях на двигателе и ограничены только конструкцией и/или размером двигателя. Чем выше рейтинг эффективности, тем ниже допустимые потери, таким образом, в целом получается более эффективный двигатель.
Основные классы эффективности двигателей:
Стандартная эффективность (IE1, NEMA Design A): Это самый низкий рейтинг эффективности двигателей, который обычно применяется к старым или недорогим двигателям. Эффективность этих двигателей составляет от 50 до 90% в зависимости от их размера и применения.
Высокая эффективность (IE2, NEMA Design B): Минимальное значение эффективности в этом классе на 3-6% выше, чем для стандартного класса эффективности. Эти двигатели относительно более эффективны и применяются в приложениях, где энергосбережение становится приоритетом.
Премиальная эффективность (IE3, NEMA Design C): Минимальное значение эффективности в этом классе на 2-3% выше, чем в классе высокой эффективности. Эти двигатели являются наиболее эффективными и применяются в высокопроизводительных приложениях, где энергоэффективность и надежность имеют большое значение.
Сверхвысокая эффективность (IE4, NEMA Design D): Минимальная эффективность для этого класса на 1-2% выше, чем у класса High Efficiency. Это самые развитые и эффективные двигатели, которые обеспечивают самые низкие потери и самую высокую общую эффективность.
Можно выбрать двигатель с более высоким КПД, чтобы снизить потребление энергии и эксплуатационные расходы, одновременно повышая производительность и надежность. Ознакомьтесь со спецификациями двигателя и проведите измерения, чтобы получить точную картину КПД двигателя в реальном применении.
Поддержание производительности двигателя и повышение эффективности двигателя
В каждой системе некоторые потери делают выход ниже входа. Вот почему мы должны учитывать эффективность системы, одной из которых является эффективность двигателя. Существует несколько причин потерь двигателя, которые включают трение, рассеивание магнитной энергии двигателя и резистивные потери. Уменьшение потерь двигателя увеличивает эффективность двигателя.
Одной из вещей является постоянный мониторинг двигателя. Это также включает наблюдение за возрастом двигателя, выходной мощностью и номинальной мощностью двигателя для мониторинга долгосрочной эффективности двигателя. Кроме того, вы хотите контролировать дисбаланс напряжения, дисбаланс тока и коэффициент мощности. Вам нужен коэффициент мощности, близкий к 100 процентам.
Существует несколько способов повышения эффективности двигателя:
1. Основной причиной потерь в двигателях является статор. ItСообщается, что на статор приходится около 30% или более общих потерь двигателя. Масса обмоток статора должна поддерживаться на большом значении, чтобы уменьшить соответствующие резистивные потери.
6. Смазка двигателя является еще одним важным фактором, который может обеспечить эффективную работу двигателя. Убедитесь, что различные типы смазки не используются одновременно, а интервалы смазки зависят от установленной номинальной скорости двигателя, размера подшипника, типа смазки и повышения температуры.
Подводя итог, можно сказать, что понимание эффективности двигателя может иметь решающее значение. в оптимизирующий использование энергии и снижение эксплуатационных расходов. Двигатели с высоким КПД могут иметь большое значение в достижении устойчивости и экономической эффективности, как для предприятий, так и для индивидуальных приложений. От промышленных до транспортных систем и приборов, ни одна область не может позволить себе пренебречь вкладом высокоэффективных двигателей. Поэтому стремитесь вместе разрабатывать более высокую эффективность двигателей для более зеленого и эффективного будущего. Давайте снабдим мир энергией с помощью восточной потери энергии.
