इलेक्ट्रिक मोटर्स काफी समय पहले दिखाई दिए, लेकिन उनमें बहुत रुचि तब पैदा हुई जब उन्होंने आंतरिक दहन इंजन के विकल्प का प्रतिनिधित्व करना शुरू किया। विशेष रुचि इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता का प्रश्न है, जो इसकी मुख्य विशेषताओं में से एक है।
प्रत्येक प्रणाली में कुछ प्रकार की दक्षता होती है, जो समग्र रूप से उसके कार्य की दक्षता की विशेषता होती है। अर्थात्, यह निर्धारित करता है कि कोई प्रणाली या उपकरण कितनी अच्छी तरह ऊर्जा वितरित या परिवर्तित करता है। मूल्य से, दक्षता का कोई मूल्य नहीं है, और अक्सर इसे प्रतिशत या संख्या के रूप में शून्य से एक तक प्रस्तुत किया जाता है।
इलेक्ट्रिक मोटर्स में दक्षता पैरामीटर
विद्युत मोटर का मुख्य कार्य विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करना है। दक्षता इस फ़ंक्शन की दक्षता निर्धारित करती है। मोटर दक्षता सूत्र इस प्रकार है:
n=p2/p1
इस सूत्र में, p1 आपूर्ति की गई विद्युत शक्ति है, p2 उपयोगी यांत्रिक शक्ति है जो सीधे उत्पन्न होती हैइंजन। विद्युत शक्ति सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है: p1=UI (वोल्टेज को वर्तमान से गुणा किया जाता है), और यांत्रिक शक्ति का मान सूत्र P=A/t (कार्य का इकाई समय में अनुपात) के अनुसार निर्धारित किया जाता है। इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता की गणना इस तरह दिखती है। हालाँकि, यह इसका सबसे सरल हिस्सा है। इंजन के उद्देश्य और उसके दायरे के आधार पर, गणना अलग-अलग होगी और कई अन्य मापदंडों को ध्यान में रखा जाएगा। वास्तव में, मोटर दक्षता सूत्र में कई और चर शामिल हैं। सबसे सरल उदाहरण ऊपर दिया गया था।
कम दक्षता
मोटर चुनते समय इलेक्ट्रिक मोटर की यांत्रिक दक्षता को ध्यान में रखा जाना चाहिए। मोटर हीटिंग, बिजली की कमी और प्रतिक्रियाशील धाराओं से जुड़े नुकसान बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अक्सर, दक्षता में गिरावट गर्मी की रिहाई से जुड़ी होती है, जो स्वाभाविक रूप से इंजन के संचालन के दौरान होती है। गर्मी के निकलने के कारण अलग-अलग हो सकते हैं: घर्षण के दौरान इंजन गर्म हो सकता है, साथ ही विद्युत और यहां तक कि चुंबकीय कारणों से भी। सबसे सरल उदाहरण के रूप में, हम ऐसी स्थिति का हवाला दे सकते हैं जहां विद्युत ऊर्जा पर 1,000 रूबल खर्च किए गए थे, और 700 रूबल के लिए काम किया गया था। इस मामले में, दक्षता 70% के बराबर होगी।
विद्युत मोटरों को ठंडा करने के लिए, पंखे का उपयोग निर्मित अंतराल के माध्यम से हवा को बल देने के लिए किया जाता है। इंजनों के वर्ग के आधार पर, एक निश्चित तापमान तक हीटिंग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, क्लास ए मोटर्स गर्म हो सकती हैं85-90 डिग्री तक, कक्षा बी - 110 डिग्री तक। इस घटना में कि तापमान अनुमेय सीमा से अधिक है, यह एक स्टेटर शॉर्ट सर्किट का संकेत दे सकता है।
विद्युत मोटरों की औसत दक्षता
यह ध्यान देने योग्य है कि डीसी (और एसी) मोटर की दक्षता लोड के आधार पर भिन्न होती है:
- निष्क्रिय होने पर दक्षता 0% है।
- 25% लोड पर, दक्षता 83% है।
- 50% लोड पर, दक्षता 87% है।
- 75% लोड पर, दक्षता 88% है।
- 100% लोड पर, दक्षता 87% है।
दक्षता में गिरावट के कारणों में से एक धाराओं की विषमता है, जब तीन चरणों में से प्रत्येक पर एक अलग वोल्टेज लागू किया जाता है। यदि, उदाहरण के लिए, पहले चरण में 410 V, दूसरे - 403 V, और तीसरे - 390 V का वोल्टेज है, तो औसत मान 401 V होगा। इस मामले में विषमता के बीच के अंतर के बराबर होगी चरणों पर अधिकतम और न्यूनतम वोल्टेज (410 -390), यानी 20 वी। नुकसान की गणना के लिए मोटर दक्षता सूत्र हमारी स्थिति में दिखेगा: 20/01100=4.98%। इसका मतलब है कि हम चरणों में वोल्टेज अंतर के कारण ऑपरेशन के दौरान 5% दक्षता खो देते हैं।
कुल नुकसान और दक्षता में गिरावट
बहुत सारे नकारात्मक कारक हैं जो एक इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता में गिरावट को प्रभावित करते हैं। कुछ निश्चित तरीके हैं जो आपको उन्हें निर्धारित करने की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि क्या कोई अंतराल है जिसके माध्यम से नेटवर्क से स्टेटर और फिर रोटर को आंशिक रूप से बिजली स्थानांतरित की जाती है।
स्टार्टर नुकसान भी होते हैं, और उनमें कई शामिल होते हैंमूल्य। सबसे पहले, ये एडी धाराओं और स्टेटर कोर के रीमैग्नेटाइजेशन से संबंधित नुकसान हो सकते हैं।
अगर मोटर अतुल्यकालिक है, तो रोटर और स्टेटर में दांतों के कारण अतिरिक्त नुकसान होता है। व्यक्तिगत इंजन घटकों में एड़ी धाराएं भी हो सकती हैं। यह सब कुल मिलाकर इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता को 0.5% कम कर देता है। एसिंक्रोनस मोटर्स में, ऑपरेशन के दौरान होने वाले सभी नुकसानों को ध्यान में रखा जाता है। इसलिए, दक्षता सीमा 80 से 90% तक भिन्न हो सकती है।
ऑटोमोटिव इंजन
विद्युत मोटर के विकास का इतिहास विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम की खोज के साथ शुरू होता है। उनके अनुसार, इंडक्शन करंट हमेशा इस तरह से चलता है कि वह उस कारण का प्रतिकार करे जो इसका कारण बनता है। यह वह सिद्धांत था जिसने पहली इलेक्ट्रिक मोटर के निर्माण का आधार बनाया।
आधुनिक मॉडल एक ही सिद्धांत पर आधारित हैं, लेकिन पहली प्रतियों से मौलिक रूप से अलग हैं। इलेक्ट्रिक मोटर्स बहुत अधिक शक्तिशाली, अधिक कॉम्पैक्ट हो गई हैं, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि उनकी दक्षता में काफी वृद्धि हुई है। हम पहले ही एक इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता के बारे में ऊपर लिख चुके हैं, और एक आंतरिक दहन इंजन की तुलना में, यह एक अद्भुत परिणाम है। उदाहरण के लिए, एक आंतरिक दहन इंजन की अधिकतम दक्षता 45% तक पहुँच जाती है।
इलेक्ट्रिक मोटर के फायदे
उच्च दक्षता ऐसी मोटर का मुख्य लाभ है। और अगर एक आंतरिक दहन इंजन हीटिंग पर 50% से अधिक ऊर्जा खर्च करता है, तो एक इलेक्ट्रिक मोटर में हीटिंग पर एक छोटा सा हिस्सा खर्च होता हैऊर्जा।
दूसरा फायदा हल्के वजन और कॉम्पैक्ट आकार का है। उदाहरण के लिए, यासा मोटर्स ने केवल 25 किलो वजन के साथ एक मोटर बनाई है। यह 650 एनएम देने में सक्षम है, जो एक बहुत ही अच्छा परिणाम है। साथ ही, ऐसे मोटर्स टिकाऊ होते हैं, गियरबॉक्स की जरूरत नहीं होती है। कई इलेक्ट्रिक कार मालिक इलेक्ट्रिक मोटर्स की दक्षता के बारे में बात करते हैं, जो कुछ हद तक तार्किक है। आखिरकार, ऑपरेशन के दौरान, इलेक्ट्रिक मोटर किसी भी दहन उत्पादों का उत्सर्जन नहीं करती है। हालांकि, कई ड्राइवर यह भूल जाते हैं कि बिजली पैदा करने के लिए कोयला, गैस या समृद्ध यूरेनियम का उपयोग करना आवश्यक है। ये सभी तत्व पर्यावरण को प्रदूषित करते हैं, इसलिए इलेक्ट्रिक मोटर्स की पर्यावरण मित्रता एक बहुत ही विवादास्पद मुद्दा है। हां, वे ऑपरेशन के दौरान हवा को प्रदूषित नहीं करते हैं। उनके लिए बिजली संयंत्र बिजली के उत्पादन में ऐसा करते हैं।
इलेक्ट्रिक मोटर्स की दक्षता में सुधार
इलेक्ट्रिक मोटर्स में कुछ कमियां हैं जो कार्य कुशलता पर बुरा प्रभाव डालती हैं। ये कमजोर स्टार्टिंग टॉर्क, हाई स्टार्टिंग करंट और शाफ्ट के मैकेनिकल टॉर्क और मैकेनिकल लोड के बीच असंगति हैं। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि डिवाइस की दक्षता कम हो जाती है।
दक्षता में सुधार के लिए, वे इंजन को 75% या उससे अधिक तक लोड करने और शक्ति कारकों को बढ़ाने का प्रयास करते हैं। आपूर्ति की गई धारा और वोल्टेज की आवृत्ति को विनियमित करने के लिए विशेष उपकरण भी हैं, जिससे दक्षता में वृद्धि और दक्षता में वृद्धि होती है।
इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता बढ़ाने के लिए सबसे लोकप्रिय उपकरणों में से एक स्मूथ हैप्रारंभ करें, जो दबाव धारा की वृद्धि दर को सीमित करता है। वोल्टेज की आवृत्ति को बदलकर मोटर के रोटेशन की गति को बदलने के लिए फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का उपयोग करना भी उपयुक्त है। इससे बिजली की खपत में कमी आती है और इंजन की सुचारू शुरुआत, उच्च समायोजन सटीकता प्रदान करता है। प्रारंभिक टोक़ भी बढ़ता है, और एक चर भार के साथ, रोटेशन की गति स्थिर हो जाती है। नतीजतन, इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता में सुधार होता है।
अधिकतम मोटर दक्षता
निर्माण के प्रकार के आधार पर, इलेक्ट्रिक मोटर्स की दक्षता 10 से 99% तक भिन्न हो सकती है। यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि यह किस प्रकार का इंजन होगा। उदाहरण के लिए, पिस्टन-प्रकार पंप मोटर की दक्षता 70-90% है। अंतिम परिणाम निर्माता, डिवाइस के डिजाइन आदि पर निर्भर करता है। क्रेन मोटर की दक्षता के बारे में भी यही कहा जा सकता है। यदि यह 90% के बराबर है, तो इसका मतलब है कि खपत की गई बिजली का 90% यांत्रिक कार्य करने के लिए उपयोग किया जाएगा, शेष 10% भागों को गर्म करने के लिए उपयोग किया जाएगा। फिर भी, इलेक्ट्रिक मोटर्स के सबसे सफल मॉडल हैं, जिनकी दक्षता 100% तक पहुंचती है, लेकिन इस मूल्य के बराबर नहीं है।
क्या 100% से अधिक दक्षता हासिल करना संभव है?
यह कोई रहस्य नहीं है कि विद्युत मोटर जिनकी दक्षता 100% से अधिक है, प्रकृति में मौजूद नहीं हो सकती, क्योंकि यह ऊर्जा के संरक्षण के मूल नियम के विपरीत है। तथ्य यह है कि ऊर्जा कहीं से नहीं आ सकती है और उसी तरह गायब हो जाती है। हर इंजन की जरूरतऊर्जा स्रोत: गैसोलीन, बिजली। हालांकि, गैसोलीन बिजली की तरह शाश्वत नहीं है, क्योंकि उनके स्टॉक को फिर से भरना पड़ता है। लेकिन अगर कोई ऊर्जा स्रोत था जिसे फिर से भरने की आवश्यकता नहीं थी, तो 100% से अधिक की दक्षता वाली मोटर बनाना काफी संभव होगा। रूसी आविष्कारक व्लादिमीर चेर्निशोव ने इंजन का विवरण दिखाया, जो एक स्थायी चुंबक पर आधारित है, और इसकी दक्षता, जैसा कि आविष्कारक स्वयं आश्वासन देता है, 100% से अधिक है।
स्थायी गति मशीन के उदाहरण के रूप में जलविद्युत
उदाहरण के लिए, एक हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट लेते हैं, जहां पानी की एक बड़ी ऊंचाई से गिरने से ऊर्जा उत्पन्न होती है। पानी टरबाइन को घुमाता है, जिससे बिजली पैदा होती है। पानी का गिरना पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में होता है। और यद्यपि बिजली उत्पादन का कार्य किया जा रहा है, पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण कमजोर नहीं होता है, अर्थात आकर्षण बल कम नहीं होता है। फिर पानी सूर्य के प्रकाश की क्रिया के तहत वाष्पित हो जाता है और फिर से जलाशय में प्रवेश करता है। यह चक्र पूरा करता है। नतीजतन, बिजली पैदा हुई है, और इसके उत्पादन की लागत बहाल कर दी गई है।
बेशक, हम कह सकते हैं कि सूर्य शाश्वत नहीं है, यह सच है, लेकिन यह दो अरब साल तक चलेगा। जहां तक गुरुत्वाकर्षण का सवाल है, यह लगातार काम कर रहा है, वातावरण से नमी को बाहर निकाल रहा है। सामान्यतया, हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट एक इंजन है जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, और इसकी दक्षता 100% से अधिक है। इससे यह स्पष्ट होता है कि इलेक्ट्रिक मोटर बनाने के तरीकों की तलाश करना बंद करने लायक नहीं है, जिसकी दक्षता 100% से अधिक हो सकती है। आखिरकार, न केवल गुरुत्वाकर्षण का उपयोग एक अटूट स्रोत के रूप में किया जा सकता हैऊर्जा।
मोटरों के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में स्थायी चुम्बक
दूसरा दिलचस्प स्रोत एक स्थायी चुंबक है, जो कहीं से भी ऊर्जा प्राप्त नहीं करता है, और काम करते समय भी चुंबकीय क्षेत्र की खपत नहीं होती है। उदाहरण के लिए, यदि कोई चुंबक किसी चीज को अपनी ओर आकर्षित करता है, तो वह कार्य करेगा, और उसका चुंबकीय क्षेत्र कमजोर नहीं होगा। तथाकथित परपेचुअल मोशन मशीन बनाने के लिए इस संपत्ति को पहले ही एक से अधिक बार आज़माया जा चुका है, लेकिन अभी तक इसमें कुछ भी कम या ज्यादा सामान्य नहीं हुआ है। कोई भी तंत्र जल्दी या बाद में खराब हो जाएगा, लेकिन स्रोत स्वयं, जो एक स्थायी चुंबक है, व्यावहारिक रूप से शाश्वत है।
हालांकि, ऐसे विशेषज्ञ हैं जो कहते हैं कि समय के साथ, उम्र बढ़ने के परिणामस्वरूप स्थायी चुंबक अपनी ताकत खो देते हैं। यह सच नहीं है, लेकिन अगर यह सच भी होता, तो सिर्फ एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक पल्स के साथ उसे वापस जीवन में लाना संभव होता। एक इंजन जिसे हर 10-20 साल में एक बार रिचार्ज करने की आवश्यकता होगी, हालांकि यह शाश्वत होने का दावा नहीं कर सकता, इसके बहुत करीब है।
स्थायी चुम्बकों पर आधारित एक परपेचुअल मोशन मशीन बनाने के लिए पहले ही कई प्रयास किए जा चुके हैं। दुर्भाग्य से अब तक कोई सफल समाधान नहीं हुआ है। लेकिन इस तथ्य को देखते हुए कि ऐसे इंजनों की मांग है (वहां बस नहीं हो सकता है), यह बहुत संभव है कि निकट भविष्य में हम कुछ ऐसा देखेंगे जो स्थायी गति मशीन मॉडल के बहुत करीब आ जाएगा जो अक्षय ऊर्जा द्वारा संचालित होगा.
निष्कर्ष
एक इलेक्ट्रिक मोटर की दक्षता सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो किसी विशेष मोटर की दक्षता को निर्धारित करता है। दक्षता जितनी अधिक होगी, मोटर उतनी ही बेहतर होगी। 95% की दक्षता वाले इंजन में, लगभग सभीखर्च की गई ऊर्जा काम करने में खर्च होती है और केवल 5% जरूरत पर खर्च नहीं किया जाता है (उदाहरण के लिए, स्पेयर पार्ट्स को गर्म करने पर)। आधुनिक डीजल इंजन 45% की दक्षता तक पहुँच सकते हैं, और इसे एक अच्छा परिणाम माना जाता है। गैसोलीन इंजन की दक्षता और भी कम होती है।
