Kuhni-nn.ru

Кухни НН
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Понятие КПД: определение, формула и применение в физике

Понятие КПД: определение, формула и применение в физике

Физика — это наука, которая изучает процессы, происходящие в природе. Наука эта очень интересная и любопытная, ведь каждому из нас хочется удовлетворить себя ментально, получив знания и понимание того, как и что в нашем мире устроено. Физика, законы которой выводились не одно столетие и не одним десятком ученных, помогает нам с этой задачей, и мы должны только радоваться и поглощать предоставленные знания.

Но в то же время физика — наука далеко непростая, как, собственно, и сама природа, но разобраться в ней было бы очень интересно. Сегодня мы будем говорить о коэффициенте полезного действия. Мы узнаем, что такое КПД и зачем он нужен. Рассмотрим все наглядно и интересно.

2. Основная функция

Основная функция – защитить потребитель электроэнергии (компьютер или другое высокотехнологичное оборудование) от отключения напряжения посредством использования аккумуляторной батареи (АКБ). Но если это узел связи, хирургическая операционная, промышленное предприятие непрерывного цикла или еще какой-нибудь объект, требующий беспрерывной работы, то используется целый комплекс мер. В первый момент включается аккумуляторная батарея. Она дает время включиться альтернативному источнику – дизель-генератору.

2.1. Зачем он нужен

ИПБ защищает потребителя от электрических помех в сети обеспечивая на выходе чистый синусоидальный сигнал соответствующего напряжения и силы тока. Вот для чего нужен ИПБ.

2.2. Срок службы ИБП

Срок службы источника бесперебойного питания ограничен сроком службы АКБ. Длительность работы зависит от частоты включения и от качества и схемотехники зарядной части. Если они не очень качественные, то приблизительно на 2 – 2,5 года. Если качественные, то можно надеяться и на 5-6 лет.

что-такое-ипб

Оплата заказа

1. Оплата наличными курьеру при доставке товара (только для жителей Москвы и Подмосковья) или в пункте самовывоза.

2. Оплата банковским переводом на расчетный счет организации по предварительно выставленному счету. На некоторый товар может быть изменена цена для данного вида оплаты.

3. Оплата банковской картой при доставке товара (только для жителей Москвы и Подмосковья). Необходимо предупредить менеджера при оформлении заказа об этом способе оплаты.

Читайте так же:
Как перенести интернет розетку

4. Оплата банковской картой с сайта. При оформлении заказа предупреждайте менеджера, что вы хотите оплатить с сайта. На некоторый товар может быть изменена цена для данного вида оплаты.

5. Оплата электронными деньгами.

6. Оплата через терминалы.

Если Вы выбрали оплату наличными курьеру или банковской картой при доставке товара, то расплатиться за покупку Вы сможете непосредственно с курьером нашего магазина в момент доставки заказа. Оплата принимается только в российских рублях при доставке товара и передаче всех необходимых документов. Данный способ оплаты возможен только для физических лиц.

Для физических лиц, проживающих вне Московского региона и получающих товар через транспортную компанию, а также для юридических лиц — оплата производится в безналичной форме на расчетный счет магазина. В этом случае оплата заказа производится согласно выписанному счету, который Вы можете получить по указанному Вами номеру факса, или адресу электронной почты.

Понятие КПД электродвигателя

КПД электродвигателя

Эффективность работы любого электропривода, в первую очередь, определяется коэффициентом полезного действия электродвигателя (КПД). Говоря простым языком, электрическая машина, потребляя электрическую энергию, преобразует её в механическую для работы различных устройств, станков, инструментов и проч. Соотношение величин полезной механической мощности на валу двигателя (Р 2 ) к мощности, потребляемой из сети (Р 1 ), и есть КПД (η). КПД является номинальной величиной и указывается в процентах: η = (Р 2 / Р 1 ) х 100%.

Совершенно очевидно: чем большая механическая мощность развивается на валу электродвигателя, тем больше полезной работы выполняется и выше КПД электрической машины .

Важность такого показателя как КПД обусловлена прежде всего тем, что около 70% вырабатываемой во всём мире электроэнергии потребляется электродвигателями, начиная от простейших бытовых электроприборов до вентиляционных установок и приводов оборудования крупнейших предприятий.

Величины КПД современных электродвигателей

У большинства современных электродвигателей КПД лежит в пределах 80-90%. Нередко встречаются маломощные модели с КПД до 75%.

Для машин, работающих в особых условиях, современные технологии позволяют увеличивать КПД до 96%. Это достигается не только за счёт их высокоточного производства, но и благодаря использованию дорогостоящих материалов для сердечников, перемагничивание которых не сопряжено с высокими энергетическими затратами.

Читайте так же:
Декоративная деревянная накладка розетка

КПД электродвигателя

Факторы, влияющие на изменение КПД электрической машины

Сразу следует сделать уточнение: КПД электропривода никогда не превышает 100%.

Это объясняется расходом потребляемой мощности на нагрев обмоток двигателя, перемагничивание статора (в асинхронных двигателях), вихревые токи, механическое сопротивление при движении ротора.

Нагрев обмоток двигателя – явление закономерное. Из курса физики известно:

  1. при прохождении электрического тока проводник нагревается;
  2. чем однороднее среда, тем легче происходит теплоотдача.

Если с первым пунктом всё ясно, то пункт 2 требует дополнительных объяснений. Традиционно внимание акцентируется на том, что пропитка обмоток статора делается для их защиты от влияния влаги или агрессивной среды. Но также следует учитывать, что после пропитки не остаётся свободных зазоров между обмоткой и сердечником статора, а это позволяет значительно увеличить теплоотдачу и снизить нагрев во время работы. Для этой же цели предусмотрена такая конструктивная особенность как монолитная отливка корпуса с охлаждающими рёбрами, что в значительной мере стабилизирует рабочий нагрев электропривода и препятствует снижению КПД.

КПД электродвигателя

Бывает так, что во время работы электродвигателя наблюдается стремительный рост температуры. Зачастую это происходит из-за замыкания в обмотках статора .

Расчётная температура нагрева для двигателей класса “А” лежит в пределах 90℃, для класса “В” не превышает 110℃.

Любая электрическая машина – это воплощение взаимодействия электрических и магнитных полей. Поэтому в обязательном порядке следует учитывать такое явление как перемагничивание сердечника статора в результате изменения направления тока в обмотках. Чтобы не углубляться в теорию, достаточно вспомнить, что магнитная индукция (В) запаздывает от изменения напряжённости магнитного поля (Н). Эта зависимость отражается на графике под названием “петля гистерезиса”. Дешёвые материалы для сердечников почти всегда имеют широкий график, что указывает на большие энергозатраты на более длительное перемагничивание. И наоборот: чем уже петля гистерезиса, тем быстрее перемагничивается сердечник, и выше КПД двигателя.

Вихревые токи или токи Фуко (иногда можно встретить термин “паразитарные токи”) возникают в металлических элементах там, где есть переменное магнитное поле. Согласно закону Ленца они являются причиной наведения магнитных потоков, противодействующих рабочему магнитному потоку вокруг катушек. Понятно, что это влияет на крутящий момент и вызывает дополнительный нагрев двигателя, снижая КПД.

Читайте так же:
Вредно ли излучение от розетки

Для уменьшения потерь от вихревых токов надо увеличить электрическое сопротивление магнитопровода. Поэтому магнитопроводы и сердечники якорей набирают (шихтуют) из очень тонких (до 0,5 мм) пластин электротехнической стали, иногда с добавлением кремния, покрытых специальным лаком для их изоляции друг от друга. До сих пор существуют производственные участки, где для этой цели применяют тяжёлый ручной труд.

Механические факторы снижения КПД электродвигателя возникают в результате конструктивных изменений, трения в подшипниках, воздушного сопротивления

Нередко в процессе эксплуатации наблюдаются искривление вала и другие дефекты, вызывающие вибрации на опорных подшипниках ротора, и, соответственно, увеличение механического сопротивления.

Бывает так, что в случае заводского брака при изготовлении обмоток (несоблюдении расчётного количества витков одной из обмоток) нарушается плавность хода ротора, что тоже сказывается на эффективности работы электродвигателя. (Утверждение, что опытный электромеханик определяет эту неполадку на слух, является правдой.)

Также следует указать на недопустимость превышения номинальной нагрузки , как на один из факторов снижения КПД. В этом случае нагрев элементов электродвигателя приближается к критическому, и коэффициент полезного действия начинает снижаться.

Важно помнить: никогда производитель электродвигателей не указывает КПД при максимальной (предельной) нагрузке на валу электрической машины. В техническом паспорте прописывается величина КПД при номинальной нагрузке .

Может ли КПД быть более 100%?

Если говорить об электродвигателях, то следует однозначно заявить: нет!

Выше уже отмечалось, что в электрических машинах мы сталкиваемся с энергией магнитного поля, электрической энергией, тепловой и механической. Достаточно минимальных знаний из области физики и основ электротехники, чтобы раз и навсегда усвоить: преобразованию одного вида энергии в другой всегда сопутствуют процессы обратной направленности. Для примера можно вспомнить токи Фуко.

Существует ещё один важный аргумент в пользу утверждения о невозможности достижения КПД свыше 100%. На данном этапе развития человечество не обладает технологиями производства универсальных материалов, которые не нагревались бы в процессе работы или демонстрировали молниеносное перемагничивание, а также не подвергались бы механической усталости.

Читайте так же:
Материал розеток для скрытой проводки

КПД электродвигателя

Многочисленные энтузиасты не оставляют попыток создать устройства, которые могли бы, выполнять механическую работу и одновременно вырабатывать электроэнергию, покрывая потери и собственные энергозатраты. При этом они не учитывают элементарный принцип обратимости электрических машин: либо генератор, либо двигатель.

Инфракрасные настенные батареи для частного дома

Принцип работы ИК обогревателей основан на нагреве твердых предметов, находящихся в помещении, а не воздуха, они бывают трех модификаций:

  • низкотемпературные;
  • высокотемпературные;
  • пленочные.

Низкотемпературные инфракрасные обогреватели имеют форму панели, которая способна нагреваться до 85 градусов. В них нагревательная спираль может располагаться внутри стекла или быть защищенной керамикой.

батарея отопления от розетки

Высокотемпературные установки снабжают нагревательным элементом, который помещают в трубку, изготовленную из жаропрочного стекла. Их также оборудуют отражателем, направляющим тепло в определенную сторону. Эти ИК устройства потребляют много электроэнергии.

Пленочные обогреватели обычно применяют при обустройстве системы теплого пола. В последнее время потребителям предлагаются различные варианты декоративных обогревательных ИК панелей, которые имеют вид картин.

Использование настенного варианта теплоснабжения имеет особенности. Причина в том, что ИК обогреватель, размещенный на стене, будет нагревать только те предметы, которые попадают в зону воздействия излучения. Поэтому для организации полноценного отопления, такие устройства нужно правильно разместить.

электрические батареи для отопления дома

При этом следует учитывать, что при эксплуатации данного типа обогрева возникает прямой нагрев окружающих предметов. Дело в том, что такие материалы как пластик и дорогая древесина плохо переносят подобное воздействие, в результате чего они могут потерять первоначальный вид.

Также необходимо помнить, что при выходе из зоны ИК обогрева человек будет ощущать холод, а значит, ему станет некомфортно находиться в помещении. По этой причине такой способ отопления нельзя назвать лучшим решением организации основного варианта теплоснабжения.

Чем отличается отопление частного дома электроконвекторами

Отопление дома конвекторами

Использовать конвекторы лучше и экономичнее, чем электрокотел в таких случаях:

  • отапливаемая площадь частного дома менее 80-90 м 2 ;
  • планируется покупка дорогостоящих моделей с точным электронным управлением и возможностью объединения приборов через общий термостат или приложение;
  • временное проживание в доме, когда меньшие эксплуатационные расходы электрокотла не окупят высокую стоимость покупки и монтажа всей системы.

Наиболее частое заблуждение – «конвекторы экономичнее электрокотла, поскольку при их работе тепловая энергия сразу же передается помещению (конвектор → воздух), в то время как тепловая энергия, выработанная электрокотлом проходит цикл электрокотел → теплоноситель → разводка по СО → радиаторы → воздух«.

Читайте так же:
Интернет разъем распиновка розетки

Это действительно так, но стоит учитывать и описанные ранее факторы: более стабильное поддержание электрокотлом температуры, наличие ступенчатой или даже плавной регулировки мощности, возможность работы исходя из данных внешнего термостата – все это гораздо более влияет на экономичность, разница подтверждается практикой и отзывами владельцев.

Исключением являются случаи, когда сравниваются бюджетные электрические котлы со ступенчатой регулировкой мощности без внешнего управления и хорошие конвекторы высокого ценового сегмента (от 8-9 тыс. руб.)

Обогрев электрическими конвекторами

Грамотное размещение и подключение конвектора к электросети дачного дома.

Решение примеров

Задача 1. Поезд на скорости 54 км/ч развивает мощность 720 кВт. Нужно вычислить силу тяги силовых агрегатов. Решение: чтобы найти мощность, используется формула N=F x v. Если перевести скорость в единицу СИ, получится 15 м/с. Подставив данные в уравнение, определяется, что F равно 48 kН.

Задача 2. Масса транспортного средства соответствует 2200 кг. Машина, поднимаясь в гору под уклоном в 0,018, проходит расстояние 100 м. Скорость развивается до 32,4 км/ч, а коэффициент трения соответствует 0,04. Нужно определить среднюю мощность авто при движении. Решение: вычисляется средняя скорость — v/2. Чтобы определить силу тяги мотора, выполняется рисунок, на котором отображаются силы, воздействующие на машину:

  • тяжесть — mg;
  • реакция опоры — N;
  • трение — Ftr;
  • тяга — F.

Второй закон Ньютона

Первая величина вычисляется по второму закону Ньютона: mg+N+Ftr+F=ma. Для ускорения используется уравнение a=v2/2S. Если подставить последние значение и воспользоваться cos, получится средняя мощность. Так как ускорение считается постоянной величиной и равно 9,8 м/с2, поэтому v= 9 м/с. Подставив данные в первую формулу, получится: N= 9,5 kBt.

При решении сложных задач по физике рекомендуется проверить соответствие предоставленных в условиях единиц измерения с международными стандартами. Если они отличаются, необходимости перевести данные с учётом СИ.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector