Моторын үр ашиг гэж юу вэ?

Моторын үр ашиг нь цахилгаан мотор нь цахилгаан энергийг механик энерги болгон хэр үр дүнтэй хувиргаж байгааг хэмждэг. Механик чадлын гаралтын цахилгаан эрчим хүчний оролтын харьцаа нь ихэвчлэн 70% -иас 96% хооронд хэлбэлздэг бөгөөд хувиргаагүй энерги нь дулаан, үрэлт болон бусад хэлбэрээр алдагддаг.

Орчин үеийн цахилгаан моторууд нь дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээний 45 орчим хувийг хангадаг бөгөөд үр ашгийг дээшлүүлэх нь зардал хэмнэх, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийн аль алинд нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хэрэглээ нь илүү өндөр гүйцэтгэлийг шаарддаглити машины зайсистемүүд нь ихэнх үйл ажиллагааны нөхцөлд 90%+ үр ашигтай ажилладаг мотортой хамт ажилладаг.

Үндсэн үр ашгийн тооцоо нь гаралтын хүчийг оролтын хүчээр хуваадаг. 1000 ватт цахилгаан эрчим хүч гаргаж, 850 ваттын механик хүчийг өгдөг моторын хувьд үр ашиг нь 85% байна. Энэхүү энгийн харьцаа нь моторын үйл ажиллагааны туршид алдагдал хэрхэн гарах талаар нэлээд төвөгтэй байдлыг далдалдаг.

Үр ашгийг эрчим хүчний харьцаагаар шууд эсвэл алдагдлыг хэмжих замаар шууд бусаар тооцож болно. Шууд бус арга нь IEEE 112 5-р зүйлд тодорхойлсон таван төрлийн алдагдлын төрлийг харгалзан үздэг: статорын алдагдал, роторын алдагдал, үндсэн алдагдал, салхины болон үрэлтийн алдагдал, төөрсөн ачааллын алдагдал. Хөдөлгүүрийн дизайн, ачааллын нөхцөл, үйл ажиллагааны хурд зэргээс шалтгаалан тус бүр өөр өөр хувь нэмэр оруулдаг.

Ихэнх мотор нь нэрлэсэн ачааллын 50% -аас 100% хүртэл хамгийн дээд үр ашгийг хүртдэг бөгөөд хамгийн тохиромжтой хэсэг нь нэрлэсэн хүчин чадлын 75% орчим байдаг. 10 морины хүчтэй мотор нь ойролцоогоор 7.5 морины хүчтэй хамгийн үр дүнтэй ажилладаг боловч энэ хүрээ нь моторын хэмжээ, төрлөөс хамааран өөр өөр байдаг. Ачаалал 50%-иас доош байвал үр ашиг нь эрс буурч, хөдөлгүүрийн хэмжээг зөв сонгох нь эрчим хүч хэмнэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Motor Efficiency

Эрчим хүчний алдагдал нь ашигтай ажил гэхээсээ илүү дулаан болж хувирдаг. Эдгээр алдагдал хаана байгааг ойлгох нь зорилтот үр ашгийг дээшлүүлэх боломжийг олгодог.

Зэсийн алдагдал (I²R алдагдал)

Статор ба роторын ороомог дахь цахилгаан эсэргүүцэл нь гүйдлийн квадраттай пропорциональ дулааныг үүсгэдэг. Тээврийн хэрэгслийг амарч байх үед хөдөлгүүр нь 40 миллиом эсэргүүцэлтэй ороомгийн дундуур 500 ампер гүйж, 10 киловатт алдагдал үүсгэдэг. Ачаалах үед босоо ам бараг эргэдэггүй тул асар их эрчим хүч зарцуулсан ч үр ашиг нь тэг рүү ойртдог. Эдгээр зэсийн алдагдал нь ихэнх моторын хамгийн том нэг алдагдлын бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд стандарт загварт нийт алдагдлын 55-60%-ийг эзэлдэг.

Ороомогт хөнгөн цагааны оронд зэс ашиглах нь материалын өртөг өндөртэй ч эсэргүүцлийг ойролцоогоор 30% бууруулдаг. Дээд зэрэглэлийн хэмнэлттэй мотор нь стандарт загваруудаас 25%-иар илүү зэс агуулсан бөгөөд урт хугацааны эрчим хүч хэмнэхийн тулд урьдчилгаа зардлаар арилжаалагддаг. Литиум батерейгаар ажилладаг цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд зэсийн алдагдлыг багасгах нь жолоодлогын хүрээг шууд нэмэгдүүлдэг.

Үндсэн алдагдал (төмрийн алдагдал)

Соронзон талбар нь туйлшралыг байнга өөрчилдөг тул соронзон цөм нь гистерезис болон эргүүлэг гүйдлийн алдагдлыг мэдэрдэг. Гистерезисийн алдагдал нь молекулын үрэлтийн улмаас үүсдэг тул соронзон домайнууд хувьсах гүйдлийн мөчлөг бүрт чиглэлээ өөрчилдөг. Эдди гүйдэл нь давхарласан ган цөмөөр дугуй хэлбэртэй урсаж, урсгалын нягтрал болон шилжих давтамжтай пропорциональ дулаан үүсгэдэг.

Нимгэн давхарга бүхий өндөр{0}}цахиур ган нь алдагдлын механизмыг хоёуланг нь багасгадаг. Нарийвчилсан моторууд нь стандарт загварт 0.5 мм-ийн зузаантай харьцуулахад 0.35 мм ба түүнээс бага зузаантай ламинатыг ашигладаг. Зарим туршилтын моторууд нь нанокристалл эсвэл аморф металлыг ашигладаг бөгөөд үндсэн алдагдлыг 70% хүртэл бууруулж, кг тутамд 1.4 ваттаас 0.4 ватт хүртэл буурдаг. Эдгээр чамин материалууд нь илүү өндөр өртөгтэй бөгөөд үйлдвэрлэлийн бэрхшээлийг дагуулдаг боловч үр ашгийг онолын 99% -ийн дээд хязгаарт хүргэдэг.

Цөмийн алдагдал нь одоогийн квадратаас хамаарч өөрчлөгддөг зэсийн алдагдлаас ялгаатай нь ачаалалаас үл хамааран харьцангуй тогтмол хэвээр байна. Хөнгөн ачааллын үед үндсэн үндсэн алдагдал давамгайлж байгаа нь моторын үр ашиг яагаад нэрлэсэн хүчин чадлаасаа 50%-иас доош бууж байгааг тайлбарлаж байна.

Механик алдагдал

Холхивчийн үрэлт ба агаарын эсэргүүцэл (салхи) нь механик хүчийг зарцуулдаг. Үрэлтийн алдагдал нь хурдаар шугаман хэмжээгээр хэмжигддэг бол салхи нь эргэлтийн хурдны шоо болж өсдөг. 1000 эрг/мин-д салхинд 10 ватт алддаг мотор 2000 эрг/мин-д 80 ватт, 4000 эрг/мин-д 640 ватт, 8000 эрг/мин-д 5,120 ватт алддаг.

Энэхүү куб харьцаа нь моторын хурдны практик дээд хязгаарыг бий болгодог. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн мотор нь ихэвчлэн 10,000-аас 18,000 RPM-ийн хооронд ажилладаг ч өндөр гүйцэтгэлтэй{5}}зарим загварууд нь 20,000 RPM хүрдэг. Энэ хязгаараас гадна салхины алдагдал нь эрчим хүчний нягтрал ихэссэнээс үр ашгийн өсөлтийг давж гардаг.

Бага{0}}үрэлтийн холхивч ба нарийвчлалтай тэнцвэржүүлэлт нь механик алдагдлыг багасгадаг. Дээд зэрэглэлийн моторууд нь ротор ба статорын хоорондох агаарын цоорхойг ердийн 0.5 мм-ээс 0.3 мм ба түүнээс бага болгон багасгаж, илүү хатуу хүлцлийг бий болгодог. Энэхүү ойртсон байдал нь соронзон холболтын үр ашгийг нэмэгдүүлдэг боловч үйлдвэрлэлийн дэвшилтэт нарийвчлалыг шаарддаг.

Алдагдал

Гармоник гажуудал, соронзон урсгалын алдагдал болон бусад хоёрдогч нөлөөлөл нь үлдсэн алдагдлыг бүрдүүлдэг. Эдгээр нь ихэвчлэн нийт алдагдлын 10{3}}15%-ийг эзэлдэг боловч нарийн тооцоолоход хэцүү байдаг. Хувьсах давтамжийн хөтчүүд нь гармоник үүсгэх замаар алдагдлыг нэмэгдүүлэх боломжтой боловч орчин үеийн импульсийн өргөн модуляцын аргууд нь энэ нөлөөг багасгадаг.

Олон улсын үр ашгийн стандартууд нь моторыг тодорхойлох, харьцуулах боломжийг олгодог. IEC 60034-30-1 стандарт нь IE1-ээс IE4 хүртэлх үр ашгийн ангиллыг тодорхойлдог бөгөөд илүү өндөр тоо нь илүү сайн гүйцэтгэлийг илтгэдэг. Санал болгож буй IE5 стандарт нь IE4-ээс 20%-иар бага алдагдалд чиглэгддэг.

Стандарт үр ашиг (IE1)

Хамгийн бага шаардлагыг хангасан хуучин загварууд. Ихэнх IE1 моторууд үр ашгийн зохицуулалтын улмаас хөгжингүй зах зээлд үе шаттайгаар хасагдсан. Эдгээр моторууд нь оролтын чадлын 10-15% -ийг янз бүрийн алдагдалд алддаг бөгөөд үр ашиг нь бусад хүчин зүйлээс бага байдаг тусгай хэрэглээнд л үйлчилдэг.

Өндөр үр ашиг (IE2)

Илүү сайн материал, илүү хатуу хүлцэл ашиглан сайжруулсан загвар. IE2 мотор нь IE1-тэй тэнцэхүйцтэй харьцуулахад алдагдлыг ойролцоогоор 15-20%-иар бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч Европын Холбооны шинэ суурилуулалт нь IE3 ба түүнээс дээш стандартыг хангасан байх ёстой бөгөөд энэ нь IE2 моторыг үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд улам бүр ховор болгодог.

Дээд зэрэглэлийн үр ашиг (IE3)

Хөгжингүй орнуудын ихэнх үйлдвэрлэлийн хэрэглээний одоогийн стандарт. IE3 мотор нь ороомогдоо 20{3}}25%-иар илүү зэс агуулсан, өндөр зэрэглэлийн цахилгаан ган ашигладаг, соронзон хэлхээний оновчтой дизайнтай. Нийт алдагдал нь ижил чадалтай IE2 мотороос 20-30% бага ажилладаг.

ЕХ-ны дүрэм журмын дагуу 2021 он гэхэд IE3 стандартын дагуу 0.75кВт-аас 375кВт-ын хооронд байгаа бүх моторыг IE3 стандартад нийцүүлэхийг шаарддаг байсан. Стандартыг 1000кВт болгон өргөжүүлсэн ба одоо ATEX{6}} үнэлгээтэй мотор, тоормосны мотор болон хөргөлтийн тусгай загваруудыг багтаасан болно. IE3 стандартыг дагаж мөрдөх нь эрчим хүчний ухамсрын-байгууламжийн суурь үзүүлэлт юм.

Супер дээд зэргийн үр ашиг (IE4)

Уламжлалт моторын технологийн практик хязгаарт ойртож буй дэвшилтэт загварууд. IE4 мотор нь IE3-тэй тэнцэхүйцээс ойролцоогоор 15-20%-иар бага алдагдалтай байдаг. Үйлдвэрлэлийн хувьд дээд зэргийн материал, нарийн угсралт, нэмэлт зэс, үндсэн ганг байрлуулахын тулд илүү том биет хэмжээс шаарддаг.

ЕХ-ны дүрэм журмууд нь 2023 оны 7-р сараас хүчин төгөлдөр болох 75-200кВт хүчин чадалтай гурван фазын, 2-6 туйл, нэг{6}}хурдны шинэ моторуудад IE4 стандартыг дагаж мөрдөхийг үүрэг болгосон. Энэ нь -дэлбэрэлтээс хамгаалагдаагүй суурилуулалт болон үйлдвэрлэлийн зориулалттай ихэнх моторуудад нөлөөлдөг. IE4-д шилжсэнээр IE3-ийн гүйцэтгэлээс 20%-иар сайжирсан байна.

Хэт дээд зэрэглэлийн үр ашиг (IE5) ба түүнээс дээш

WEG саяхан W23 Sync+Ultra моторыг гаргаж, IE6 болон түүнээс дээш үзүүлэлтэд хүрсэн. Эдгээр мотор нь IE5 стандартаас 20%-иар бага алдагдлыг харуулж, өмнөх үр ашгийн саад бэрхшээлийг даван туулсан. Энэхүү технологи нь газрын ховор соронз-, дэвшилтэт хөргөлт, оновчтой цахилгаан соронзон хийцийг ашигладаг боловч өндөр өртөгтэй.

Motor Efficiency

Үйл ажиллагааны нөхцөл нь дэлхийн бодит-үр ашигт ихээхэн нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн нэрийн хавтангийн үзүүлэлтээс илүү байдаг.

Ачаалах нөхцөл

Моторууд нь нэрлэсэн ачааллын 75% орчимд хамгийн үр ашигтай ажилладаг. Үйлчилгээний хүчин зүйлийн (ихэвчлэн 1.15x) ачаар хөдөлгүүр нь нэрлэсэн ачааллаас дээш хугацаагаар ажиллах боломжтой боловч үр ашиг, ашиглалтын хугацаа хоёулаа буурдаг. Ачаалал 50%-иас доош байвал үндсэн алдагдал, салхи зэрэг тогтмол алдагдал нь нийт эрчим хүчний илүү их хувийг зарцуулдаг тул үр ашиг огцом буурдаг.

48 цахилгаан моторд дүн шинжилгээ хийсэн судалгаагаар бодит дундаж үр ашиг нь үйл ажиллагааны цэгээс хамааран ихээхэн ялгаатай байгааг олж мэдсэн. Аж үйлдвэрийн олон мотор нь хэсэгчилсэн ачаалалтай ажилладаг бөгөөд үр ашиг нь нэрлэсэн үзүүлэлтээс 10{4}}20 хувиар бага байдаг. Моторыг ачааллын бодит шаардлагад нийцүүлэн тохируулах нь дээд зэргийн үр ашигтай мотор руу шинэчлэхээс илүү их эрчим хүчний хэмнэлт өгдөг.

Нийлүүлэлтийн хүчдэл ба давтамж

Хүчдэлийн хэлбэлзэл нь соронзлох гүйдэл болон үндсэн алдагдалд үзүүлэх нөлөөгөөр үр ашигт нөлөөлдөг. 460 В-т ажиллах зориулалттай боловч 440 В-оор хангагдсан моторууд нь эргэлтийн хүчийг хадгалахын тулд нэмэлт гүйдэл татаж, зэсийн алдагдлыг нэмэгдүүлдэг. Үүний эсрэгээр, хэт их хүчдэл нь урсгалын нягтрал ихсэх замаар үндсэн алдагдлыг нэмэгдүүлдэг.

Хувьсах хурдны хэрэглээнд давтамжийн өөрчлөлт хамгийн чухал байдаг. Доод давтамж нь үндсэн алдагдлыг бууруулдаг боловч мотор хянагчийн нөхөн олговор төгс бус тохиолдолд зэсийн алдагдлыг нэмэгдүүлж болзошгүй. Орчин үеийн векторын хяналтын хөтчүүд нь энэхүү солилцоог оновчтой болгож, өргөн хурдны хүрээнд өндөр үр ашгийг хадгалдаг.

Температурын нөлөө

Ороомгийн эсэргүүцэл нь Цельсийн градус тутамд ойролцоогоор 0.4% нэмэгддэг. Нэрлэсэн температураас 50 хэмээс дээш ажилладаг мотор нь зэсийн алдагдал 20% -иар их байдаг. Үр дүнтэй хөргөх нь тусгаарлагчийн эвдрэлээс сэргийлж, үр ашгийг хадгалж, моторын ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.

Хөргөлтийн дэвшилтэт техникүүд нь идэвхгүй болон идэвхтэй ангилалд хуваагддаг. Уламжлалт моторууд нь гаднах хөргөх хүрэм ашигладаг бөгөөд дулаан үүсгэгч бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хөргөгчөөс тусгаарладаг. Өндөр хүчин чадалтай цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хөдөлгүүрт зориулсан тосыг шууд хөргөх нь ороомог, статор, ротороос дулаан ялгаруулж, 180 хэмээс доош оновчтой температурыг хадгалахын зэрэгцээ өндөр хүчин чадалтай тогтвортой ажиллагааг дэмждэг.

Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь батерейгаас дугуй хүртэлх нийт үр ашгийг 75-90%, дотоод шаталтат хөдөлгүүрт 20-35% хүрдэг. Цахилгаан хөдөлгүүрт хөдөлгүүр нь хамгийн том алдагдлын эх үүсвэр бөгөөд үүнийг үр ашгийг оновчтой болгох гол зорилт болгодог.

Автомашины литийн батерейны систем нь 99% -иас дээш кулометрийн үр ашгийг өгдөг бөгөөд энэ нь цэнэглэх явцад хуримтлагдсан бараг бүх эрчим хүчийг цэнэглэх үед ашиглах боломжтой болно гэсэн үг юм. Энэхүү гайхалтай гүйцэтгэл нь эдгээр стандартад нийцүүлэхийн тулд бусад хөтөчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд дарамт учруулдаг. 94% -ийн үр ашигтай ажилладаг мотор нь зай, инвертер, дамжуулагчийг нийлүүлснээс илүү их энерги зарцуулдаг.

Үйл ажиллагааны хүрээг оновчтой болгох

EV мотор нь эрс ялгаатай нөхцөлд үр ашигтай ажиллах ёстой. Хотын жолоодлого нь гүйдэл ихтэй, бага хурдтай байгаагаас үр ашиг нь буурдаг зогсонги байдлаас байнга хурдасгах явдал юм. Хурдны замаар аялах нь мотор нь дээд зэргийн үр ашигтай ажилладаг дунд хурдтай дунд зэргийн эргэлт шаарддаг. Түрэмгий хурдатгал нь хамгийн их эргүүлэх хүчийг шаарддаг бөгөөд хөдөлгүүрийг алдагдал ихээхэн нэмэгддэг бүс нутаг руу түлхэж өгдөг.

Олон{0}}хурдны хурдны хайрцгууд нь моторыг үр ашигтай байлгахад тусалдаг. Ихэнх цахилгаан машинууд нэг{2}}хурд бууруулах хурдны хайрцгийг ашигладаг бол Porsche, Audi болон бусад компаниудын дээд зэрэглэлийн машинууд-хоёр шатлалт хурдны хайрцгийг ашигладаг. Bosch нь тасралтгүй хувьсах хурдны хайрцгийг (CVT4EV) дэмждэг бөгөөд энэ нь хөнгөн арилжааны тээврийн хэрэгслийн үр ашгийг 4% сайжруулдаг. Чанартай араа галт тэрэгний 97{9}}98%-ийн үр ашиг нь моторыг оновчтой бус хурдаар ажиллуулахаас үүсэх алдагдлыг амархан давдаг.

Сэргээх тоормос

Хөдөлгүүрүүд удаашрах үед генераторын үүрэг гүйцэтгэж, кинетик энергийг дахин цахилгаан болгон хувиргадаг. Автомашины лити батерей нь энэхүү сэргээгдсэн энергийг үр дүнтэй шингээж, жолоодлогын хэв маягаас хамааран тээврийн хэрэгслийн хүрээг 10-30%-иар нэмэгдүүлдэг. Хотод ойр ойрхон зогсоод жолоодох нь хурдны замаар явахаас илүү их эрч хүч авдаг.

Сэргээх үеийн моторын үр ашиг нь моторын үр ашгаас дутахгүй чухал юм. Соронзон орон нь өдөөлтийн гүйдэл шаарддаггүй тул байнгын соронзтой моторууд энд маш сайн байдаг. Индукцийн мотор нь нөхөн сэргэх үед ч соронзлох гүйдлийг хадгалах ёстой бөгөөд энэ нь нөхөн сэргээх үр ашгийг бууруулдаг.

Хэд хэдэн дизайны стратеги нь алдагдлыг бууруулж, үр ашгийг дээшлүүлдэг бөгөөд тэдгээр нь тус бүрдээ гүйцэтгэл, өртөг, үйлдвэрлэх чадварын хоорондын уялдаа холбоог агуулдаг.

Сайжруулсан материалууд

Неодим-төмөр-бор зэрэг ховор-дэлхийн байнгын соронз нь бага эзэлхүүнтэй хүчтэй соронзон орон үүсгэж, авсаархан, хүчирхэг моторыг идэвхжүүлдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээр материалыг олборлох, боловсруулах нь байгаль орчинд ихээхэн хэмжээний зардал шаарддаг. Олборлох үйл явц нь ихээхэн хэмжээний бохирдлыг бий болгож, геополитикийн асуудал цөөн хэдэн үндэстэнд төвлөрсөн ховор{5}}дэлхийн нийлүүлэлтийн сүлжээг тойрдог.

Хөнгөн цагааны оронд зэс роторын баар нь роторын эсэргүүцлийг 20-40%-иар бууруулдаг хэдий ч үйлдвэрлэлийн бэрхшээлтэй хэвээр байна. Цутгамал зэс нь илүү өндөр температур шаарддаг бөгөөд энэ нь роторын давхаргын тусгаарлагчийг гэмтээж, үр ашгийн өсөлтийг эсэргүүцдэг. Робот угсралт ашиглан үйлдвэрлэсэн зэс тор нь 250 морины хүчтэй том моторыг өөр хувилбараар санал болгодог.

Өндөр зэрэглэлийн-цахилгаан ган эсвэл нимгэн давхарга нь үндсэн алдагдлыг багасгадаг. Стандарт M19 гангаас өндөр чанартай бага{3}}алдагдалтай материал руу шилжих нь гистерезисийн алдагдлыг 30-50%-иар бууруулдаг. Нанокристалл ба аморф металлууд үүнийг улам бүр түлхэж байгаа боловч илүү их зардал гаргаж, үйлдвэрлэхэд хүндрэл учруулдаг.

Оновчтой геометр

Ротор ба статорын хоорондох агаарын зайг багасгах нь соронзон холболтыг сайжруулдаг. Орчин үеийн нарийвчлалтай үйлдвэрлэл нь түүхэн дэх 0.5-0.8 мм стандарттай харьцуулахад 0.3 мм-ийн цоорхойг бий болгодог. Гэсэн хэдий ч илүү нягт цоорхой нь үйлдвэрлэлийн өртөгийг нэмэгдүүлж, холхивчийн элэгдэл эсвэл дулааны тэлэлтийн хүлцлийг бууруулдаг.

Идэвхтэй материалын массыг (ороомог дахь зэс, гол дахь ган) нэмэгдүүлэх нь гүйдлийн нягтрал болон урсгалын нягтыг тус тус бууруулах замаар алдагдлыг шууд бууруулдаг. Дээд зэрэглэлийн үр ашигтай мотор нь ердийн загвараас 20-25% илүү идэвхтэй материал агуулдаг. Сул тал нь хэмжээ, жин, материалын өртөг нэмэгдсэнтэй холбоотой.

Илүү урт стекийн урт нь фаз бүрт бага эсэргүүцэлтэй илүү олон ороомог байрлуулна. Ердийн дээд зэрэглэлийн мотор нь стандарт үр ашигтай дүйцэхүйцтэй харьцуулахад стекийн уртыг 20% нэмэгдүүлдэг. Энэ арга нь физик хэмжээсүүд нь суурилуулах зайнаас хэтрэх эсвэл үйлдвэрлэлийн хүндрэлийг үүсгэх хүртэл ажилладаг.

Нарийвчилсан хөргөлт

Дулааныг илүү үр дүнтэй арилгах нь моторуудад аюулгүй ажиллагааны температурыг хадгалахын зэрэгцээ өндөр эрчим хүчний нягтралыг зохицуулах боломжийг олгодог. Уламжлалт агаарын хөргөлт нь бага зэрэг эрчим хүчний түвшинд хангалттай боловч өндөр гүйцэтгэлтэй{1}}хэрэглэхэд хангалтгүй болдог.

Усан хүрэмний хөргөлт нь хөдөлгүүрийн орон сууцыг хөргөлтийн сувгаар хүрээлдэг. Дулаан нь моторын хүрээгээр дамжин хөргөлтийн шингэн рүү дамждаг бөгөөд ус болон цахилгаан эд ангиудын хооронд шууд харьцахгүйгээр аюулгүй температурыг хадгалдаг. Энэ арга нь сайн ажилладаг боловч ороомогоос гаднах дулааны градиент үүсгэдэг.

Газрын тосны шууд хөргөлт нь диэлектрик тосыг мотороор дамжуулж, ороомог, статор, ротортой шууд харьцдаг. Дулаан дамжуулалтыг илүү үр ашигтайгаар дамжуулж, бага температурт тасралтгүй эрчим хүч, үр ашгийг дээшлүүлнэ. Энэ арга нь битүүмжилсэн мотор дизайн, газрын тосны менежментийн системийг шаарддаг бөгөөд энэ нь нарийн төвөгтэй байдал, өртөгийг нэмэгдүүлдэг.

Тосон шүршигч хөргөлт нь газрын тосны хэмжээг багасгахын зэрэгцээ тодорхой халуун цэгүүдийг чиглүүлдэг. Стратегийн хушуу нь хөргөлтийн тосыг ороомгийн төгсгөл-эргэлт болон бусад өндөр-температурын бүсэд чиглүүлдэг. Сайжруулсан битүүмжлэх технологитой хослуулан тосыг хөргөх нь авсаархан хэмжээ, өндөр эрчим хүчний нягтрал нь нэмэлт төвөгтэй байдлыг зөвтгөдөг автомашины хэрэглээнд практик болсон.

Дээд зэрэглэлийн үр ашигтай мотор нь стандарттай харьцуулбал 15-40% илүү үнэтэй боловч ашиглалтын хугацаанд эрчим хүч хэмнэдэг. Худалдан авах үнэ нь ашиглалтын нийт өртгийн ойролцоогоор 2%, үлдсэн 98% нь цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээнээс бүрддэг.

10{2}}морины хүчтэй мотор нэг киловатт цаг тутамд 0.10 доллараар тасралтгүй ажиллаж байгаа нь нэг сарын дотор бүх худалдан авалтын үнийг цахилгаанд зарцуулдаг. Ердийн 15 жилийн ашиглалтын хугацаанд эрчим хүчний зардал нь одой анхны хөрөнгө оруулалт юм. Бага зэрэг үр ашгийг дээшлүүлэх нь ч ихээхэн хэмнэлт үүсгэдэг.

Эргэн төлөлтийг тооцохдоо жилийн ажлын цаг, ачааллын дундаж хүчин зүйл, орон нутгийн цахилгаан эрчим хүчний тарифыг тооцоолох шаардлагатай. АНУ-д жил бүр 4000 цаг хөдөлгүүр ажиллуулдаг (өдөрт 8 цаг, долоо хоногт 5 өдөр) IE2-ээс IE3-ийн үр ашгийг дээшлүүлэхэд ихэвчлэн 2-4 жилийн нөхөх хугацаа хардаг. Илүү өндөр ашиглалт нь эргэн төлөгдөх хугацааг пропорциональ хэмжээгээр бууруулдаг.

Эрчим хүчний хэмнэлттэй моторын зах зээл{0}2024 онд 59.1 тэрбум ам.долларт хүрч, 2034 он гэхэд 151 тэрбум долларт хүрч, жил бүр 9.8%-иар өснө. Энэхүү өсөлт нь зохицуулалтын эрх мэдэл, эрчим хүчний зардал нэмэгдэж, байгаль орчны талаарх мэдлэг нэмэгдэж байгааг харуулж байна. Аж үйлдвэрүүд үйл ажиллагааны зардлыг хянахын зэрэгцээ нүүрстөрөгчийн ул мөрийг бууруулах дарамттай тулгардаг нь моторын үр ашгийг эдийн засгийн болон байгаль орчны давхар зайлшгүй шаардлагатай болгодог.

Үр ашгийг үнэн зөв хэмжихийн тулд цахилгааны оролт, механик гаралтыг нэгэн зэрэг хянах шаардлагатай. Цахилгаан эрчим хүчний тооцоолол нь гурван фазын моторын хүчдэл, гүйдэл, чадлын хүчин зүйлийг- үржүүлдэг. Механик хүч нь эргэлтийн момент ба эргэлтийн хурдны хэмжилтээс үүсдэг.

Нэгдсэн кодлогчтой эргэлтийн момент мэдрэгч нь эрчим хүчний гаралтын нарийвчлалыг хэмжих боломжийг олгодог. Эдгээр мэдрэгч нь мотор ба ачааллын хооронд суурилуулж, босоо амны эргэлтийг хэмжиж, хурдыг хянах боломжтой. Орчин үеийн өгөгдөл цуглуулах системүүд нь хоёр хэмжилтийг синхрончилж, бодит цаг хугацааны үр ашгийг тооцдог.

IEEE 112 болон IEC 60034-2-1 зэрэг туршилтын стандартууд нь давтагдах, харьцуулах боломжтой үр дүнг баталгаажуулах тусгай процедурыг тодорхойлдог. Эдгээр стандартууд нь температурын нөлөөллийг тооцож, багаж хэрэгслийн нарийвчлалын шаардлагыг зааж, янз бүрийн алдагдлын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нарийвчилсан тооцооны аргыг тодорхойлдог. Үйлдвэрлэгчид эдгээр стандартчилсан туршилтуудыг ашиглан моторын үр ашгийг баталгаажуулдаг.

Хээрийн туршилт нь бэрхшээлтэй тулгардаг. Үйлдвэрлэлийн орчинд ажилладаг моторууд нь янз бүрийн ачаалал, тэжээлийн хүчдэлийн хэлбэлзэл, лабораторийн туршилтаас ялгаатай хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлыг мэдэрдэг. Зөөврийн цахилгаан анализатор болон эргүүлэх момент мэдрэгч дээрх хавчаар- нь талбайн хэмжилтийг идэвхжүүлдэг ч лабораторийн багажтай харьцуулахад нарийвчлал багатай.

Үйл ажиллагааны хэд хэдэн асуудал нь дизайны хязгаарлалтаас илүү үр ашгийг бууруулдаг.

Моторын буруу хэмжээ

Хэт том моторууд нь бага ачаалалтай ажилладаг тул үр ашиг нь буурдаг. Загварын үе шат бүрт аюулгүйн хязгаар нэмэх нийтлэг практик нь асуудлыг улам хүндрүүлдэг. 7 морины хүчтэй процесст 1.15 үйлчилгээний хүчин зүйл бүхий 10 морины хүчтэй мотор ашиглаж болох бөгөөд үнэндээ 11.5 морины хүчин чадалтай. Нэрлэсэн ачааллын 60%-д ажиллах нь эрчим хүч зарцуулдаг.

Хувьсах давтамжийн хөтчүүд нь ачааллын шаардлагад нийцүүлэн хурдыг тохируулах замаар энэ асуудлыг хэсэгчлэн багасгадаг. Орчин үеийн хөтчүүд нь өөрсдийн алдагдлыг бий болгодог ч өргөн хүрээний үйл ажиллагааны хүрээнд боломжийн үр ашгийг хадгалж байдаг. Анхны тодорхойлолтын үед зөв-хэмжээг нь тохируулах нь үйл ажиллагааны хувьд нөхөх оролдлого хийхээс илүү үр дүнтэй байдаг.

Эрчим хүчний чанар муу

Хүчдэлийн тэнцвэргүй байдал, гармоник гажуудал, тэжээлийн тасалдал зэрэг нь үр ашгийг бууруулдаг. 2-3% хүчдэлийн тэнцвэргүй байдал ч гэсэн температурын өсөлтийг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ үр ашгийг 1-2 хувиар бууруулдаг. Байгууламжийн түвшинд эрчим хүчний чанарыг анхаарч үзэх нь холбогдсон бүх тоног төхөөрөмжид ашигтай.

Гармоник шүүлтүүр, тусгаарлах трансформатор, цахилгаан хүчин зүйлийг засах төхөөрөмж нь хангамжийн чанарыг сайжруулдаг. Хувьсах давтамжийн хөтчүүд нь бусад төхөөрөмжид нөлөөлөх гармоник үүсгэж болох тул олон VFD-тэй байгууламжид хөтчийн хажуугийн шүүлтүүрийг- чухал болгодог.

Тохиромжгүй засвар үйлчилгээ

Холхивчийн тосолгооны материал, ороомгийн цэвэр байдал, механик тохируулга зэрэг нь үр ашигт нөлөөлдөг. Холхивчийн буруу тосолгооны улмаас элэгдэл хурдасч, үрэлтийн алдагдлыг нэмэгдүүлдэг. Хэт{2}}тосолгоо, дутуу{3}}тосолгооны аль аль нь асуудал үүсгэж, засвар үйлчилгээний хуваарийг зөв хийх нь чухал болгодог.

Моторыг эргүүлэх нь буруу хийгдсэн тохиолдолд үр ашгийг 1-5 хувиар бууруулдаг. Хуучин ороомгийг хуулах нь үндсэн давхаргыг гэмтээж, үндсэн алдагдлыг нэмэгдүүлдэг. Утасны оновчтой бус чиглүүлэлт эсвэл хангалтгүй нягтруулах нь зэсийн алдагдлыг нэмэгдүүлдэг. Чанартай мотор засварын газрууд нь анхны техникийн үзүүлэлттэй ойролцоо үр ашгийг хадгалах шилдэг туршлагыг баримталдаг.

Motor Efficiency

Судалгаа нь өртөг болон тогтвортой байдлын асуудлуудыг шийдвэрлэхийн зэрэгцээ үр ашгийн хил хязгаарыг давж байна.

Альтернатив материал

Газрын ховор соронз-уудыг багасгах эсвэл устгах нь байгаль орчны болон нийлүүлэлтийн сүлжээний асуудлуудыг шийдвэрлэх болно. Феррит соронз нь соронзон хүч багатай хямд хувилбаруудыг санал болгодог бөгөөд байнгын соронзны моторын гүйцэтгэлд тохирох ухаалаг дизайныг оновчтой болгох шаардлагатай. Синхрон дурамжхан мотор нь ажиллахад соронзон дургүйцлийг ашиглан соронзыг бүхэлд нь устгадаг.

Зэсийн өртөг хэлбэлзэлтэй тул хөнгөн цагаан ороомог эргэж ирдэг. Орчин үеийн загварууд нь дамжуулагчийн эзэлхүүнийг нэмэгдүүлж, оновчтой геометрийн тусламжтайгаар хөнгөн цагааны өндөр эсэргүүцлийг нөхдөг. Зэстэй харьцуулахад өртөг 70% буурсан нь үр ашгийн зөрүүтэй хэдий ч хөнгөн цагааныг татахуйц болгодог.

Үйл ажиллагааны өндөр хурд

Хөдөлгүүрийн эргэлтийг ердийн 10,000-18,000-аас 20,000-40,000 болгон нэмэгдүүлэх нь бага материалаар илүү их эрчим хүчний нягтралыг бий болгодог. Гэсэн хэдий ч салхины алдагдал нь хурдаар куб хэлбэрээр нэмэгдэж, практик таазыг бий болгодог. Нарийвчилсан аэродинамик дизайн, сайжруулсан холхивч, чамин материалууд нь энэ хил хязгаарыг улам бүр ахиулах болно.

Өндөр{0}}хурдтай моторууд нь босоо амны хурдыг тохируулах электрон удирдлага шаарддаг бөгөөд цахилгаан эрчим хүчний электроникийг хурдан солихыг шаарддаг. Цахиурын карбидын хагас дамжуулагч нь цахиурын IGBT-ээс илүү өндөр давтамжтай ажиллах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь моторын хурдыг нэмэгдүүлэх чиг хандлагыг дэмждэг.

Хурдны нэгдсэн загвар

Бүрэн хөдөлгүүрийн системийг оновчтой болгох нь бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг оновчтой болгохоос илүү сайн үр дүнг өгдөг. Цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд мотор хянагчийн алгоритмыг автомашины литийн батерейны удирдлага, тээврийн хэрэгслийн динамикийн удирдлагатай зохицуулах нь нийт үр ашгийг дээд зэргээр нэмэгдүүлдэг. Моментийн модуляцийн техникүүд нь тэг ба оновчтой эргүүлэх моментуудын хооронд ээлжлэн солигддог бөгөөд бага ачаалалтай үед үр ашиг муутай бүс нутгуудыг тойрон гардаг.

Бүх дугуйт-хөтөгчийн-хос{1}}хөдөлгүүрийн тохиргоонууд нь эрчим хүчийг нарийн хуваах боломжийг олгодог бөгөөд мотор тус бүрийг үр ашигтай хүрээнд ажиллуулж, нийт гаралтыг хадгалах боломжийг олгодог. Судалгаанаас харахад эргүүлэх моментийн модуляцийн ашиг тус нь дан хөдөлгүүртэй-хөдөлгүүртэй харьцуулахад хос{4}}моторт системд илүү тод харагддаг.

IE3 стандартыг хангасан үйлдвэрлэлийн моторууд нь ихэвчлэн нэрлэсэн ачаалалд 85-96% -ийн үр ашигтай ажилладаг бол том моторууд нь илүү өндөр үр ашигтай байдаг. 1 морины хүчтэй бага оврын мотор 70-85%, 100 морины хүчтэй том үйлдвэрийн мотор 96% -иас хэтрэх боломжтой. Автомашины хэрэглээнд зориулж оновчтой болгосон цахилгаан тээврийн хэрэгслийн моторууд нь ашиглалтын хүрээнд 90-95% -ийн үр ашигтай ажилладаг.

Стандарт үр ашгаас дээд зэрэглэлийн үр ашигтай мотор руу шилжих нь алдагдлыг 20{8}}30%-иар бууруулдаг. Жилд 4000 цаг ажилладаг 50 морины хүчтэй мотор нь үйлдвэрлэлийн цахилгаан эрчим хүчний ердийн үнээр жилд 3000-5000 киловатт цаг хэмнэж, 300-500 ам. Хэдэн зуун мотортой томоохон байгууламжуудын нийт хуримтлал жил бүр хэдэн арван, хэдэн зуун мянган долларт хүрдэг.

Батерейны хими нь тээврийн хэрэгслийн нийт үр ашигт нөлөөлдөг боловч моторын үр ашигт шууд нөлөөлдөггүй. Гэсэн хэдий ч, лити{1}}ион батерейнууд нь 99%+ кулометрийн үр ашгийг өгдөг бөгөөд энэ нь моторын үр ашиг нь орчин үеийн цахилгаан хөдөлгүүрт голлох хүчин зүйл болж хувирдаг. Хөдөлгүүр нь бөглөрөл үүсгэхгүйн тулд батерейны хүчин чадалтай тохирч байх ёстой. Нэмж дурдахад батерейны хүчдэл ба цэнэгийн шинж чанар нь мотор хянагчийн ажилд нөлөөлж, тэжээлийн чанараар дамжуулан моторын үр ашигт шууд бусаар нөлөөлдөг.

Хөдөлгүүрийг солихгүйгээр хязгаарлагдмал сайжруулалт хийх боломжтой. Зөв тослох, шугамыг хадгалах, эрчим хүчний чанарыг сайжруулах нь тусалдаг боловч ихэвчлэн зөвхөн 1-3% -ийн үр ашгийг өгдөг. Их хэмжээний сайжруулахын тулд дээд зэргийн үр ашигтай мотороор солих нь хамгийн найдвартай замыг өгдөг. Өөр өөр ачаалалтай мотор дээрх хувьсах давтамжийн хөтчүүд нь хөдөлгүүрийн үр ашиг өөрчлөгдөөгүй байсан ч системийн үр ашгийг сайжруулж чадна.

Хөдөлгүүрийг зөв сонгох нь үр ашиг, өртөг, хэрэглээний шаардлага, үйл ажиллагааны хүчин зүйлсийг тэнцвэржүүлэх явдал юм. Ачааллын онцлог, ажлын мөчлөг, үйл ажиллагааны орчныг ойлгох нь мэдээлэлтэй шийдвэр гаргах боломжийг олгодог.

Дээд зэрэглэлийн үр ашигтай моторууд нь боломжийн ашиглалтын хувь хэмжээгээр үйлдвэрлэлийн ихэнх хэрэглээнд илүү өндөр өртөгтэй байдаг. Жилд 2000 цагаас илүү хөдөлгүүр ажиллуулдаг байгууламжууд ихэвчлэн 3-5 жилийн дотор нөхөгддөг. Илүү урт ажиллах цаг эсвэл өндөр эрчим хүчний зардал бүхий өндөр ачаалалтай програмууд нь илүү хурдан өгөөж өгдөг.

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хэрэглээний хувьд моторын үр ашиг нь жолоодлогын хүрээг шууд илэрхийлдэг. Үр ашгийг дээшлүүлэх хувь бүр нь ижил лити машины батерейны багтаамжаас миль зайг нэмдэг. Энэ нь илүү өндөр өртөгтэй хэдий ч дэвшилтэт хөргөлт, оновчтой материал, нарийн хяналтын систем бүхий дээд зэрэглэлийн загварыг эдийн засгийн хувьд үндэслэлтэй болгодог.

Зохицуулалтын зохицуулалт нь үр ашгийн хамгийн бага түвшинг улам бүр шаарддаг. Одоогийн болон удахгүй мөрдөгдөж буй стандартуудыг ойлгох нь ашиглалтын хугацаа дуусахаас өмнө хуучирсан мотор худалдаж авахаас зайлсхийхэд тусалдаг. IE4 ба IE5 стандартын чиг хандлага үргэлжилсээр байгаа бөгөөд IE6 түвшний моторууд тэргүүлэгч үйлдвэрлэгчдээс аль хэдийн үйлдвэрлэгдэж эхэлсэн.

Моторын үр ашиг нь байгаль орчны хариуцлага, эдийн засгийн оновчлолын чухал огтлолцол юм. Цахилгаан эрчим хүчний зардал нэмэгдэж, байгаль орчны зохицуулалт чангарах тусам үр ашигтай моторын бизнесийн нөхцөл байдал улам бэхжиж байна. Материалын шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн нарийвчлал, хяналтын алгоритмууд нь нийлүүлэлтийн гинжин хэлхээний тогтвортой байдлын асуудлуудыг шийдвэрлэхийн зэрэгцээ үр ашгийн хил хязгаарыг нэмэгдүүлэхэд хувь нэмрээ оруулан технологи нь урагшилсаар байна.