Вседетали.ру

КПД электродвигателя

В настоящее время электрический двигатель является незаменимым устройством, которое широко используется в автомобилях, мелких бытовых приборах и на крупных промышленных станках. С его помощью электрическая энергия способна преобразовываться в механическую и наоборот. Одним из главных технических параметров таких агрегатов считается коэффициент полезного действия. Давайте подробнее рассмотрим, что же представляет из себя эта характеристика.

Параметры КПД электромотора

Асинхронный электромотор с переменным или постоянным током - важное звено приводной системы различного технического оборудования, которое используется на промышленных предприятиях или в быту. Механизм значительно влияет на эффективность производственных процессов, так как от его технических характеристик зависит функциональность и долговечность всей установки. Основным параметром, влияющим на выбор приводного устройства является "КПД", который тесно взаимосвязан с предусмотренной на нем мощностью.

Любой электрический прибор или машина приходят в действие за счет преобразования тока, поступающего на статорные обмотки, в магнитное поле, которое начинает вращать ротор. КПД - характеристика, показывающая насколько эффективен это процесс. Чем больше этот параметр, тем выше мощность и собственно продуктивнее мотор.

Для того чтобы определить коэффициент полезности, нужно произвести расчет отношения мощностей - потребляемой и полезной. Формула выглядит следующим образом:

ŋ = (Рмех./Рэлект.)*100%, где

ŋ - КПД электромотора;

Рмех. - значение полезной механической мощности;

Рэлект. - значение мощности, потребляемой от источника электрического тока.

Расчет мощности, потребляемой от источника электрического тока производится так: Рэлект. = I*U

Показатель варьируется в пределах от 0 до 1. К примеру, если полученная величина равна 0.6, то около 40% составляет потеря мощности на преобразовательный процесс. Следовательно работа такого электродвигателя не считается рентабельной. Однако, следует учитывать, что КПД имеет зависимость от нагрузок, поэтому может меняться.

Что влияет на показатель коэффициента полезности

Величиной КПД никогда не будет 1, так как энергия в любом случае затрачивается и сгорание мощности неизбежно. Существуют факторы, которые влияют на значение коэффициента полезности. Они бывают следующих видов:

  • Электрическими - на эти потери влияет нагрузка на двигатель, которая зависит от степени нагревания статорных обмоток. Таким образом, максимальный показатель "КПД" асинхронного агрегата не составит более 75%.

  • Магнитными - возникают из-за перемагничиваний статоров и роторов, появления в них вихревого электрического потока.

  • Механическими - такие потери происходят в тех случаях, когда в узле подшипников, расположенного возле вращающего колеса возникает трение. Довольно распространенное явление в асинхронных электромоторах с постоянным током или с фазными роторами, так как в них предусмотрен дополнительный щеточно-коллекторный узел, создающий трение.

Согласно проведенным испытаниям, КПД тепловых агрегатов имеют разные показатели - в паровых машинах около 15%, турбореактивных двигателях от 20 до 30%, карбюраторных моторах от 25 до 30%, тракторных дизелях от 28 до 32%, стационарных дизелях от 34 до 44%, паровых машинах Уатта от 3 до 4%, паровых турбинах от 25 до 40%, на газотурбинных установках от 25 до 29%.

Каким образом можно повысить параметр КПД у двигателя

Коэффициент полезности электродвигателя обычно указывают в его техническом паспорте. Однако с величиной, рассчитанной во время работы мотора, он зачастую различается. На расхождение влияет неравномерное распределение поступающего электричества в проводах. Оно может отклонятся от 5 до 7% от паспортной величины. Поэтому грамотные потребители увеличивают КПД электрических машин, тем самым повышая их эффективность.

Для того чтобы увеличить параметр "КПД", необходимо снизить потери и контроль качества силовых сетей. Это возможно сделать следующим образом:

  • заменить подшипники на более качественные;

  • установить крыльчатку из современного материала;

  • использовать в качестве обмотки медные провода;

  • в сердечнике применять сталь высокого качества и надежную изоляцию.

Также, коэффициент полезности увеличивают с помощью частотных преобразователей - конечно они мало повышают сам показатель, зато отлично оптимизируют расход электричества.

В заключении хотелось бы подчеркнуть - каждый механический прибор будет бесперебойно функционировать только за счет мощного и эффективного электродвигателя. При выборе мотора следует обращать внимание на его технические параметры, а главное КПД. Если минимизировать механические, электрические и магнитные потери, то коэффициент полезности движка можно увеличить.