คู่มือเริ่มต้นใช้งานอย่างย่อเพื่อประสิทธิภาพของมอเตอร์

มอเตอร์ จะถูกนำไปใช้งานในกรณีที่จำเป็นต้องเคลื่อนย้ายวัตถุบางอย่าง ประสิทธิภาพของมอเตอร์จะกำหนดความคุ้มทุนของการเคลื่อนที่ของวัตถุนั้น โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์จะสร้างการเคลื่อนที่แบบหมุนและส่งการเคลื่อนที่นั้นไปยังช่องสุดท้ายที่ใช้การเคลื่อนที่นั้น พลังงานบางส่วนที่มอเตอร์สร้างขึ้นจะสูญเสียไประหว่างทางเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น แรงเสียดทานหรือการสูญเสียความร้อน ดังนั้น ประสิทธิภาพของมอเตอร์จึงเป็นอัตราส่วนของพลังงานที่ใช้จริงกับพลังงานที่ป้อนเข้าสู่ระบบกลไก แน่นอนว่ามอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าจะช่วยให้มีต้นทุนการทำงานต่ำ ซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้ใช้มอเตอร์ต้องการเสมอ

ในบทความนี้ เราจะพยายามอธิบายวิธีที่คุณสามารถตัดสินใจได้อย่างมีข้อมูลมากขึ้นว่ามอเตอร์ตัวใดที่เหมาะกับการใช้งานของคุณมากกว่า

ข้อกำหนดบางประการ

ก่อนที่จะเจาะลึกถึงคำอธิบายเกี่ยวกับประสิทธิภาพของมอเตอร์และวิธีการประมาณค่า ขอนำเสนอคำศัพท์สำคัญๆ สองสามคำดังนี้:

งาน

งานคือปริมาณพลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายมวลหนึ่งๆ ผ่านระยะทางหนึ่งโดยใช้แรง

พลัง

พลังงานคือการทำงานที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง

อย่างมีประสิทธิภาพ

อัตราส่วนระหว่างขนาดของพลังงานที่ป้อนเข้าซึ่งสามารถแปลงเป็นพลังงานขาออกที่มีประโยชน์หรืองานที่เกี่ยวข้องกับระบบได้

โหลดสูงสุด

โหลดที่เครื่องจักรสามารถส่งมอบได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงพอ

โหลดเต็มที่

โหลดสูงสุดที่เครื่องสามารถให้ได้

ปัจจัยอำนาจ

อัตราส่วนของกำลังจริงต่อกำลังปรากฏในวงจร

กำลังไฟฟ้าที่แท้จริงคือกำลังไฟฟ้าที่ใช้ ส่วนกำลังไฟฟ้าที่ปรากฏคือกำลังไฟฟ้าทั้งหมดที่ส่งไปยังวงจร

ปีกหมุนของเฮลิคอปเตอร์

ส่วนของมอเตอร์ที่เคลื่อนที่เพื่อหมุนเพลาเพื่อให้เกิดพลังงานกล

สเตเตอร์

ชิ้นส่วนมอเตอร์ที่ยึดแน่นพร้อมขดลวดบางส่วน หรือแม่เหล็กที่ยึดแน่นพร้อมแกนที่ทำจากแผ่นโลหะต่างชนิดหรือวัสดุหลายชั้น

นี่จะทำให้คุณเข้าใจโครงสร้างของมอเตอร์และหลักการพื้นฐานเกี่ยวกับการทำงานของมอเตอร์

Mสูตรประสิทธิภาพมอเตอร์

ประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้าคำนวณได้จากการหาค่ากำลังไฟฟ้าเข้าและกำลังไฟฟ้าออกของมอเตอร์ ประสิทธิภาพคืออัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าออกต่อกำลังไฟฟ้าเข้า แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ โดยมีขั้นตอนดังนี้

คำนวณกำลังไฟฟ้าเข้า (หมุด): ซึ่งเป็นกำลังไฟฟ้าที่ป้อนให้กับมอเตอร์ สูตรคือ Pin = V x I โดยที่ V คือแรงดันไฟฟ้าที่ไหลผ่านมอเตอร์ และ I คือกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมอเตอร์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหน่วยต่างๆ สอดคล้องกัน เช่น โวลต์คูณแอมแปร์

การวัดหรือคำนวณกำลังไฟฟ้าขาออก (Pout): กำลังกลของมอเตอร์ สามารถกำหนดได้หลายวิธีขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น

ถ้าทราบแรงบิด T และความเร็วเชิงมุม ω ที่เกิดจากมอเตอร์ ก็จะสามารถสร้างสูตร Pout = T x ω ได้

ค่าโดยประมาณสำหรับกำลังไฟฟ้าขาออกเมื่อทราบความเร็วของมอเตอร์และอัตราการใช้พลังงานที่กำหนด จะกำหนดโดย Pout = Prated x (N/Nrated) โดยที่ Nrated คือความเร็วที่กำหนด

กำลังคำนวณประสิทธิภาพ (η): จะได้จาก η = (Pout / Pin) x 100% ซึ่งจะให้เปอร์เซ็นต์ของประสิทธิภาพ

ตัวอย่างเช่น ให้กำลังไฟฟ้าเข้าของมอเตอร์เป็น 1000 วัตต์ และกำลังไฟฟ้าออกของ Pout เป็น 800 วัตต์ การคำนวณประสิทธิภาพแสดงไว้ด้านล่าง

η = (800 / 1000) x 100% = 80%

จากนี้ เห็นได้ชัดว่าประสิทธิภาพของมอเตอร์อยู่ที่ 80% ดังนั้นพลังงานไฟฟ้าขาเข้า 80% จึงถูกแปลงเป็นพลังงานกลที่มีประโยชน์

โปรดทราบว่าประสิทธิภาพของมอเตอร์ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของโหลด ตลอดจนอุณหภูมิและการออกแบบ ดังนั้น จึงควรทำการวัดหรือตรวจสอบข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์เสมอ เพื่อดูว่าประสิทธิภาพจริงสำหรับการใช้งานจริงคือเท่าใด

ประสิทธิภาพของมอเตอร์และคลาสของมัน

โดยทั่วไปแล้วการทดสอบสองประเภทจะดำเนินการเพื่อวัดประสิทธิภาพของมอเตอร์ ได้แก่ การทดสอบแบบไม่มีโหลดและแบบมีโหลด การทดสอบแบบไม่มีโหลดจะไม่มีโหลดบนมอเตอร์ ในทางตรงกันข้าม การทดสอบที่ทำโดยใช้โหลดที่ทราบอยู่แล้วเรียกว่าการทดสอบโหลด ในระหว่างการทดสอบเหล่านี้ กำลังไฟฟ้าเข้าและกำลังไฟฟ้าออกของมอเตอร์จะถูกวัดโดยเครื่องมือพิเศษ และประสิทธิภาพจะคำนวณตามสูตรที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ โปรดทราบว่าประสิทธิภาพของมอเตอร์จะเปลี่ยนแปลงไปตามสภาวะโหลดที่แตกต่างกัน ดังนั้นการทดสอบมอเตอร์ในสภาวะการทำงานปกติจึงให้ผลการวัดที่ถูกต้อง

คณะกรรมการอิเล็กโทรเทคนิคระหว่างประเทศและสมาคมผู้ผลิตไฟฟ้าแห่งชาติได้กำหนดระดับประสิทธิภาพของมอเตอร์ไว้หลายระดับ ระดับประสิทธิภาพดังกล่าวจะอิงตามการสูญเสียสูงสุดที่อนุญาตของมอเตอร์และถูกจำกัดโดยการออกแบบและ/หรือขนาดของมอเตอร์เท่านั้น ยิ่งระดับประสิทธิภาพสูงขึ้น การสูญเสียที่อนุญาตก็จะยิ่งต่ำลง ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วมอเตอร์จะมีประสิทธิภาพสูงกว่า

ระดับหลักของประสิทธิภาพของมอเตอร์:

ประสิทธิภาพมาตรฐาน (IE1, NEMA Design A):นี่คือค่าประสิทธิภาพต่ำสุดของมอเตอร์ และโดยทั่วไปจะใช้กับมอเตอร์รุ่นเก่าหรือราคาถูกกว่า มอเตอร์เหล่านี้มีประสิทธิภาพตั้งแต่ 50 ถึง 90% ขึ้นอยู่กับขนาดและการใช้งาน

ประสิทธิภาพสูง (IE2, NEMA Design B): ค่าประสิทธิภาพขั้นต่ำในระดับนี้สูงกว่าระดับประสิทธิภาพมาตรฐาน 3-6% มอเตอร์เหล่านี้มีประสิทธิภาพสูงกว่าเมื่อเทียบกัน และนำไปใช้ในงานที่การประหยัดพลังงานกลายเป็นเรื่องสำคัญ

ประสิทธิภาพระดับพรีเมียม (IE3, NEMA Design C): ค่าประสิทธิภาพขั้นต่ำในคลาสนี้สูงกว่าคลาสประสิทธิภาพสูง 2-3% มอเตอร์เหล่านี้มีประสิทธิภาพสูงสุดและถูกนำไปใช้ในแอพพลิเคชั่นประสิทธิภาพสูงที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญ

ประสิทธิภาพสูงสุด (IE4, NEMA Design D): ประสิทธิภาพขั้นต่ำของคลาสนี้สูงกว่าคลาสประสิทธิภาพสูง 1-2% ถือเป็นมอเตอร์ที่ได้รับการพัฒนาและมีประสิทธิภาพสูงที่สุด ช่วยลดการสูญเสียพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมให้สูงสุด

สามารถเลือกมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าเพื่อช่วยลดการใช้พลังงานและต้นทุนการดำเนินงาน พร้อมทั้งปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ ศึกษาข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์และวัดค่าเพื่อให้ได้ภาพประสิทธิภาพของมอเตอร์ที่ถูกต้องในการใช้งานจริง

การรักษาสมรรถนะของมอเตอร์และการปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์

ในทุกระบบ การสูญเสียบางอย่างจะทำให้เอาต์พุตต่ำกว่าอินพุต นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงต้องพิจารณาประสิทธิภาพของระบบ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือประสิทธิภาพของมอเตอร์ การสูญเสียของมอเตอร์มีสาเหตุหลายประการ เช่น แรงเสียดทาน การสูญเสียพลังงานแม่เหล็กของมอเตอร์ และการสูญเสียความต้านทาน การลดการสูญเสียของมอเตอร์จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของมอเตอร์

สิ่งหนึ่งที่ต้องตรวจสอบมอเตอร์อย่างต่อเนื่องก็คือการสังเกตอายุของมอเตอร์ กำลังไฟฟ้าขาออก และกำลังไฟฟ้าที่กำหนด เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพในระยะยาวของมอเตอร์ นอกจากนี้ คุณยังต้องการตรวจสอบความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า และค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า ซึ่งคุณต้องการค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่ใกล้เคียง 100 เปอร์เซ็นต์

มีหลายวิธีในการปรับปรุงประสิทธิภาพมอเตอร์:

1. สาเหตุหลักของการสูญเสียในมอเตอร์คือสเตเตอร์ Itมีรายงานว่าสเตเตอร์มีส่วนทำให้เกิดการสูญเสียโดยรวมของมอเตอร์ประมาณ 30% หรือมากกว่านั้น มวลของขดลวดสเตเตอร์จะต้องคงไว้ในค่าขนาดใหญ่เพื่อลดการสูญเสียความต้านทานที่เกี่ยวข้อง

2. 2อาการฮิสเทรีซีสเป็นอีกสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดการสูญเสียการทำงานของระบบกล้ามเนื้อแอพพลิเคชั่น T วัสดุคุณภาพสูง เช่น เหล็กที่มีซิลิกอนเป็นส่วนประกอบ จะช่วยลดการสูญเสียแม่เหล็กของแกนกลาง ส่งผลให้การสูญเสียลดลง การเพิ่มความยาวของแผ่นและการลดความหนาของแผ่นจะช่วยลดความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก ดังนั้น การสูญเสียที่แกนกลางจึงลดลง

3. มีสิ่งที่เรียกว่าสลิป ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วก็คือความแตกต่างระหว่างความเร็วของสนามแม่เหล็กกับความเร็วจริงของโรเตอร์และเพลาภายใต้โหลดเฉพาะ เราต้องการสลิปเล็กๆ ซึ่งหมายความว่าเพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น โรเตอร์จะต้องมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าสูง ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าสูงหลายชนิด เช่น ทองแดงหล่อขึ้นรูปสำหรับโรเตอร์

4. ประสิทธิภาพของระบบระบายความร้อนไม่ควรลดลง และคุณสามารถทำได้โดยทำความสะอาดรอบ ๆ มอเตอร์เป็นประจำและตรวจสอบว่าการไหลเวียนของอากาศไปยังเฟรมและช่องที่เกี่ยวข้องไม่น่าจะถูกกีดขวาง การเลือกหน่วยมือสอง – เฟรมมอเตอร์ควรอยู่ในสภาพดีเพื่อยึดมอเตอร์ไว้ในตำแหน่งและมีการถ่ายเทความร้อนที่ดีจากด้านในไปยังพื้นผิวภายนอกเพื่อระบายความร้อนด้วยอากาศ

5. การใช้วัสดุฉนวนที่ดีระหว่างแผ่นลามิเนตหรือแผ่นจะช่วยลดการสูญเสียจากกระแสวนได้

6. การหล่อลื่นมอเตอร์เป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้มอเตอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าจารบีประเภทต่างๆ จะไม่ทำงานในเวลาเดียวกัน และช่วงระยะเวลาการหล่อลื่นจะขึ้นอยู่กับอัตราความเร็วที่ติดตั้งของมอเตอร์ ขนาดลูกปืน ประเภทของจารบี และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

โดยสรุป การทำความเข้าใจประสิทธิภาพของมอเตอร์อาจเป็นสิ่งสำคัญ ไปยัง การเพิ่มประสิทธิภาพ การใช้พลังงานและการลดต้นทุนการดำเนินงาน. มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงสามารถช่วยให้บรรลุเป้าหมายด้านความยั่งยืนและความคุ้มทุนได้ ไม่ว่าจะสำหรับธุรกิจหรือการใช้งานส่วนบุคคล ไม่ว่าจะเป็นระบบอุตสาหกรรม ระบบขนส่ง และเครื่องใช้ไฟฟ้า ไม่มีพื้นที่ใดที่จะมองข้ามส่วนสนับสนุนของมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงได้ ดังนั้น จงพยายามร่วมกันพัฒนาประสิทธิภาพที่ดีขึ้นของมอเตอร์เพื่ออนาคตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ให้เราช่วยโลกด้วยพลังงานที่สิ้นเปลืองจากตะวันออก