Актуальность энергоэффективности не просто пропагандируется с высоких трибун, но уже является ключевой характеристикой при создании новой современной продукции и сложных систем, соответствующих 6-му Технологическому Укладу. Так как по мировой статистике примерно половина всей генерируемой электроэнергии расходуется именно на питание электродвигателей, то величина их КПД (коэффициент полезного действия) приобретает особое значение. А когда речь на бытовом уровне заходит про квадрокоптеры или электромобили, то все хотят, чтобы они летали и ездили как можно дольше без подзарядки.
Мном — номинальный крутящий момент (в режиме S1), Н·м; Ммакс — максимальный крутящий момент (в режиме S2), Н·м; Pном – номинальная мощность (в режиме S1), кВт; Pмакс – максимальная мощность (в режиме S2), кВт; N – номинальные обороты, об/мин
В двух словах КПД электрической машины (электродвигателя или электрогенератора) можно определить как отношение механической мощности к подводимой электрической.
Известно, что с понижением оборотов механическая мощность электродвигателя линейно уменьшается, а мощность электрических потерь при поддержании номинального момента остается почти постоянной. Это приводит к тому, что КПД с уменьшением оборотов неуклонно уменьшается, а на нулевых оборотах формально становится равным нулю.
Вообще, КПД электродвигателя зависит не только от оборотов, но и от величины крутящего момента. Если в рабочем диапазоне оборотов не требуется поддерживать максимальный или номинальный крутящий момент, то численный показатель КПД можно несколько улучшить за счёт уменьшения электрических потерь.
Все изготовители электродвигателей теперь стремятся достичь максимального КПД своего электродвигателя, желательно более 90%. Однако, далеко не у всех получается: у столь распространённых маломощных асинхронных и шаговых двигателей это в принципе невозможно, а у синхронных многое зависит от способа решения проблемы полюсного «залипания» и паразитных электрических потерь в статоре.
Специальные версии электродвигателей серии EM с предельными и рекордными удельными характеристиками в своём классе
Если Вы покрутите синхронную электрическую машину за вал, то в большинстве случаев почувствуете магнитное «залипание», при котором вал будет вращаться рывками. Данный эффект связан с наличием постоянных магнитов в роторе и сильно зависит от конструкции много-полюсной системы «статор-ротор» электрической машины. Некоторые синхронные электродвигатели даже невозможно провернуть рукой, настолько там сильное полюсное «залипание». При работе такие электродвигатели издают повышенный шум или тарахтение, которые тем громче, чем сильнее выражен эффект «залипания».
А вот у синхронных электродвигателей серий EM, AEM, iEM и sEM полюсное «залипание» практически отсутствует (менее 1 Н·м)! Достигается это благодаря запатентованной компоновки статора и ротора.
Полное отсутствие полюсного «залипания» и рекордный КПД благодаря запатентованной технологии композитного статора CCSC-3
В результате, для вращении этих электродвигателей не нужно расходовать дополнительную энергию на преодоление «залипания», что позволяет достигать более высокого КПД. В электродвигателях серий iEM, имеющих железный сердечник, КПД может достигать 95%, а в электрических машинах серий AW и EM, не имеющих железного сердечника в статоре, КПД может достигать рекордных 98,5%!
Для качественно измерения КПД электрической машины во всём рабочем диапазоне оборотов и крутящих моментов требуется специальный измерительный стенд, который есть только у изготовителей электродвигателей и электроприводов, да и то не у всех. Понимая свою безнаказанность, большинство инноваторов не стесняются публиковать высокие показатели КПД своих синхронных электродвигателей, несмотря на чудовищное «залипание» ротора своих образцов. Например, если номинальный крутящий момент синхронного двигателя составляет 100 Н·м, а момент полюсного «залипания» — 10 Н·м, то КПД электродвигателя никак не сможет достичь планки в 90% и выше, не нарушая закона сохранения энергии. Впрочем, изобретатели Perpetuum Mobile никогда не переведутся.
