Коэффициент полезного действия — это отношение полезной работы к затраченной энергии. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах.
Что такое кпд в работе?
КПД выражает отношение полезной работы к затраченной энергии. КПД сотрудника — производительность его труда, показатель того, насколько данный сотрудник был эффективен и результативен в своей работе.
Для чего нужен кпд?
И так, коэффициент полезного действия — это физическая величина, которая показывает долю, которую полезная работа составляет от всей произведенной работы. При помощи КПД оценивают эффективность устройства (механизма, системы), преобразующей или передающей энергию, совершающего работу.
Как расшифровывается кпд дома?
Комплексная программа действий Крупнопанельный дом в строительстве.
Как работает кпд?
Определение. КПД (Коэффициент полезного действия) теплового двигателя – отношение полезной работы, выполненной рабочим телом, к количеству теплоты, переданной телу от нагревателя. . То есть КПД идеального двигателя зависит только от температур нагревателя и холодильника.
КПД. Что это и как его найти
Что пишет кпд3п?
Комплекс КПД-3ПВ обеспечивает измерение, индикацию и регистрацию скорости, ускорения, пройденного пути, времени, давления и другой скоростемерной информации, сигнализацию превышения контролируемых скоростей, выдачу сигналов для управления гребнесмазывателем и песочницей.
Как повысить кпд на работе?
- выявить слабые места, которые тормозят рост КПД, определить причины этого;
- повысить дисциплину, создать условия для работы;
- научить планировать и организовать рабочее место;
- ставить четкие задачи, цели, убирать перезагруженность;
Чем KPI отличается от кпд?
KPI – (аббревиатура от английских слов Key Performance Indicators) – система показателей для оценки результатов деятельности работника. В системе управления сложившейся в Советском Союзе была похожая система КТУ (Коэффициент Трудового Участия). . КПД – Ключевые Показатели Деятельности.
Что такое кпд у человека?
Любая деятельность человека, в том числе и умственная, сопровождается энергетическими затратами. Коэффициент полезного действия (КПД) человеческого организма – это отношение совершаемой им полезной работы к величине затраченной энергии.
Что такое кпд и для чего он нужен?
Коэффицие́нт поле́зного де́йствия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. . Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η («эта»).
Как найти коэффициент полезного действия?
Отношение полезной работы к полной работе называется коэффициентом полезного действия механизма (КПД): КПД = A п A з ; η = A п A з ⋅ 100 % , где η — буквенное обозначение КПД, A_П — полезная работа, A_З — затраченная работа.
Что называется полезной работой?
Работа по подъёму грузов или преодолению какого-либо сопротивления называется полезной работой. . Отношение полезной работы к полной работе называется коэффициентом полезного действия механизма.
Сколько домов на дериглазова?
На проспекте Анатолии Дериглазова есть шестьдесят шесть домов, номера которых указаны в таблице выше. Проспект Анатолия Дериглазова находится в Центральном округ города Курска.
Что такое кпд электрического двигателя?
Коэффициент полезного действия (КПД) — представляет отношение полезной мощности на валу двигателя, выраженной в киловаттах, к активной мощности, потребляемой двигателем из сети, выраженной в киловаттах.
Что такое кпд в игре?
Коэффициент полезного действия. То есть отношение полной работы к затраченной. Но в играх это другое. Отношение числа побед к общему числу партий.
Источник: topobzor10.ru
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.
Определение и расшифровка КПД
Расшифровка аббревиатуры — коэффициент полезного действия. Однако и такое толкование с первого раза может оказаться не особо понятным. Этим коэффициентом характеризуется эффективность системы или какого-либо отдельного тела, а чаще — механизма. Эффективность характеризуется отдачей или преобразованием энергии.
Этот коэффициент применим практически ко всему, что нас окружает, и даже к нам самим, причём в большей степени. Ведь совершаем мы полезную работу все время, только вот как часто и насколько это важно, уже другой вопрос, с ним и используется термин «КПД».
Важно учесть, что этот коэффициент — величина неограниченная, она, как правило, представляет собой либо математические значения, к примеру, 0 и 1, либо же, как это чаще бывает — в процентах.
В физике этот коэффициент обозначается буквой Ƞ, или, как её привыкли называть, Эта.
Полезная работа
При использовании каких-либо механизмов или устройств мы обязательно совершаем работу. Она, как правило, всегда больше той, что необходима нам для выполнения поставленной задачи. Исходя из этих фактов различается два типа работы: это затраченная, которая обозначается большой буквой, А с маленькой з (Аз), и полезная — А с буквой п (Ап). Для примера, возьмем такой случай: у нас есть задача поднять булыжник определенной массой на определенную высоту. В этом случае работа характеризует только преодоление силы тяжести, которая, в свою очередь, действует на груз.
В случае когда для подъема применяется какое-либо устройство, кроме силы тяжести булыжника, важно учесть еще и силу тяжести частей этого устройства. И кроме всего этого, важно помнить, что, выигрывая в силе, мы всегда будем проигрывать в пути. Все эти факты приводят к одному выводу, что затрачиваемая работа в любом варианте окажется больше полезной, Аз > Ап, вопрос как раз заключается в том, насколько её больше, ведь можно максимально сократить эту разницу и тем самым увеличить КПД, наш или нашего устройства.
Полезная работа — это часть затрачиваемой, которую мы совершаем, используя механизм. А КПД — это как раз та физическая величина, которая показывает, какую часть составляет полезная работа от всей затраченной.
Итог:
- Затрачиваемая работа Aз всегда больше полезной Ап.
- Чем больше отношение полезной к затрачиваемой, тем выше коэффициент, и наоборот.
- Ап находится произведением массы на ускорение свободного падения и на высоту подъема.
Физическая формула КПД
Существует определенная формула для нахождения КПД. Она звучит следующим образом: чтобы найти КПД в физике, нужно количество энергии разделить на проделанную системой работу. То есть КПД — это отношение затраченной энергии к выполненной работе. Отсюда можно сделать простой вывод, что тем лучше и эффективнее система или тело, чем меньше энергии затрачивается на выполнение работы.
Сама формула выглядит кратко и очень просто Ƞ будет равняться A/Q. То есть Ƞ = A/Q. В этой краткой формулы и фиксируют нужные нам элементы для вычисления. То есть A в этом случае является использованной энергией, которая потребляется системой во время работы, а большая буква Q, в свою очередь, будет являться затраченной A, или опять же затраченной энергией.
В идеале КПД равен единице. Но, как это обычно бывает, он её меньше. Так происходит по причине физики и по причине, конечно же, закона о сохранении энергии.
Все дело в том, что закон сохранения энергии предполагает, что не может быть получено больше А, чем получено энергии. И даже единице этот коэффициент будет равняться крайне редко, поскольку энергия тратится всегда. И работа сопровождается потерями: к примеру, у двигателя потеря заключается в его обильном нагреве.
Итак, формула КПД:
Ƞ=А/Q, где
- A — полезная работа, которую выполняет система.
- Q — энергия, которую потребляет система.
Применение в разных сферах физики
Примечательно, что КПД не существует как понятие нейтральное, для каждого процесса есть свой КПД, это не сила трения, он не может существовать сам по себе.
Рассмотрим несколько из примеров процессов с наличием КПД.
К примеру, возьмем электрический двигатель. Задача электрического двигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. В этом случае коэффициентом будет являться эффективность двигателя в отношении преобразования электроэнергии в энергию механическую. Для этого случая также существует формула, и выглядит она следующим образом: Ƞ=P2/P1. Здесь P1 — это мощность в общем варианте, а P2 — полезная мощность, которую вырабатывает сам двигатель.
Нетрудно догадаться что структура формулы коэффициента всегда сохраняется, меняются в ней лишь данные, которые нужно подставить. Они зависят от конкретного случая, если это двигатель, как в случае выше, то необходимо оперировать затрачиваемой мощностью, если работа, то исходная формула будет другая.
Теперь мы знаем определение КПД и имеем представление об этом физическом понятии, а также об отдельных его элементах и нюансах. Физика — это одна из самых масштабных наук, но её можно разобрать на маленькие кусочки, чтобы понять. Сегодня мы исследовали один из этих кусочков.
Видео
Это видео поможет вам понять, что такое КПД.
Поставь лайк, это важно для наших авторов, подпишись на наш канал в Яндекс.Дзен и вступай в группу Вконтакте
Источник: liveposts.ru
Коэффициент полезного действия (КПД) — формулы и расчеты
В реальной действительности работа, совершаемая при помощи какого — либо устройства, всегда больше полезной работы, так как часть работы выполняется против сил трения, которые действуют внутри механизма и при перемещении его отдельных частей. Так, применяя подвижный блок, совершают дополнительную работу, поднимая сам блок и веревку и, преодолевая силы трения в блоке.
Введем следующие обозначения: полезную работу обозначим $A_p$, полную работу — $A_$. При этом имеем:
[A_p Определение и формула КПД Определение
Коэффициентом полезного действия (КПД) называют отношение полезной работы к полной. Обозначим КПД буквой $eta $, тогда:
Чаще всего коэффициент полезного действия выражают в процентах, тогда его определением является формула:
При создании механизмов пытаются увеличить их КПД, но механизмов с коэффициентом полезного действия равным единице (а тем более больше единицы) не существует.
И так, коэффициент полезного действия — это физическая величина, которая показывает долю, которую полезная работа составляет от всей произведенной работы. При помощи КПД оценивают эффективность устройства (механизма, системы), преобразующей или передающей энергию, совершающего работу.
Для увеличения КПД механизмов можно пытаться уменьшать трение в их осях, их массу. Если трением можно пренебречь, масса механизма существенно меньше, чем масса, например, груза, который поднимает механизм, то КПД получается немного меньше единицы. Тогда произведенная работа примерно равна полезной работе:
Что такое КПД
Коэффициент полезного действия машины или механизма – это важная величина, характеризующая энергоэффективность данного устройства. Понятие используется и в повседневной жизни. Например, когда человек говорит, что КПД его усилий низкий, это значит, что сил затрачено много, а результата почти нет. Величина измеряет отношение полезной работы ко всей совершенной работе.
Согласно формуле, чтобы найти величину, нужно полезную работу разделить на всю совершенную работу. Или полезную энергию разделить на всю израсходованную энергию. Этот коэффициент всегда меньше единицы. Работа и энергия измеряется в Джоулях. Поделив Джоули на Джоули, получаем безразмерную величину.
КПД иногда называют энергоэффективностью устройства.
Если попытаться объяснить простым языком, то представим, что мы кипятим чайник на плите. При сгорании газа образуется определенное количество теплоты. Часть этой теплоты нагревает саму горелку, плиту и окружающее пространство. Остальная часть идет на нагревание чайника и воды в нем. Чтобы рассчитать энергоэффективность данной плитки, нужно будет разделить количество тепла, требуемое для нагрева воды до температуры кипения на количество тепла, выделившееся при горении газа.
Данная величина всегда ниже единицы. Например, для любой атомной электростанции она не превышает 35%. Причиной является то, что электростанция представляет собой паровую машину, где нагретый за счет ядерной реакции пар вращает турбину. Большая часть энергии идет на нагрев окружающего пространства. Тот факт, что η не может быть равен 100%, следует из второго начала термодинамики.
Асинхронные механизмы
Расшифровка термина «асинхронность» — несовпадение по времени. Понятие используется во многих современных машинах, которые являются электрическими и способны преобразовывать соответствующую энергию в механическую. Плюсы устройств:
- простое изготовление;
- низкая цена;
- надёжность;
- незначительные эксплуатационные затраты.
Чтобы рассчитать КПД, используется уравнение η = P2 / P1. Для расчёта Р1 и Р2 применяются общие данные потери энергии в обмотках мотора. У большинства агрегатов показатель находится в пределах 80−90%. Для быстрого расчёта используется онлайн-ресурс либо личный калькулятор.
Для проверки возможного КПД у мотора внешнего сгорания, который функционирует от разных источников тепла, используется силовой агрегат Стирлинга. Он представлен в виде тепловой машины с рабочим телом в виде жидкости либо газа. Вещество движется по замкнутому объёму.
Принцип его функционирования основан на постепенном нагреве и охлаждении объекта за счёт извлечения энергии из давления. Подобный механизм применяется на косметическом аппарате и современной подводной лодке. Его работоспособность наблюдается при любой температуре. Он не нуждается в дополнительной системе для запуска. Его КПД возможно расширить до 70%, в отличие от стандартного мотора.
Примеры расчета КПД
Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.
Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%.
Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу. Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.
Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.
Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж
Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.
Электродвигатель АИР характеристики
| Тип двигателя | Р, кВт | Номинальная частота вращения, об/мин | кпд,* | COS ф | 1п/1н | Мп/Мн | Мmах/Мн | 1н, А | Масса, кг |
| Купить АИР56А2 | 0,18 | 2840 | 68,0 | 0,78 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,52 | 3,4 |
| Купить АИР56В2 | 0,25 | 2840 | 68,0 | 0,698 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,52 | 3,9 |
| Купить АИР56А4 | 0,12 | 1390 | 63,0 | 0,66 | 5,0 | 2,1 | 2,2 | 0,44 | 3,4 |
| Купить АИР56В4 | 0,18 | 1390 | 64,0 | 0,68 | 5,0 | 2,1 | 2,2 | 0,65 | 3,9 |
| Купить АИР63А2 | 0,37 | 2840 | 72,0 | 0,86 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,91 | 4,7 |
| Купить АИР63В2 | 0,55 | 2840 | 75,0 | 0,85 | 5,0 | 2,2 | 2,3 | 1,31 | 5,5 |
| Купить АИР63А4 | 0,25 | 1390 | 68,0 | 0,67 | 5,0 | 2,1 | 2,2 | 0,83 | 4,7 |
| Купить АИР63В4 | 0,37 | 1390 | 68,0 | 0,7 | 5,0 | 2,1 | 2,2 | 1,18 | 5,6 |
| Купить АИР63А6 | 0,18 | 880 | 56,0 | 0,62 | 4,0 | 1,9 | 2 | 0,79 | 4,6 |
| Купить АИР63В6 | 0,25 | 880 | 59,0 | 0,62 | 4,0 | 1,9 | 2 | 1,04 | 5,4 |
| Купить АИР71А2 | 0,75 | 2840 | 75,0 | 0,83 | 6,1 | 2,2 | 2,3 | 1,77 | 8,7 |
| Купить АИР71В2 | 1,1 | 2840 | 76,2 | 0,84 | 6,9 | 2,2 | 2,3 | 2,6 | 10,5 |
| Купить АИР71А4 | 0,55 | 1390 | 71,0 | 0,75 | 5,2 | 2,4 | 2,3 | 1,57 | 8,4 |
| Купить АИР71В4 | 0,75 | 1390 | 73,0 | 0,76 | 6,0 | 2,3 | 2,3 | 2,05 | 10 |
| Купить АИР71А6 | 0,37 | 880 | 62,0 | 0,70 | 4,7 | 1,9 | 2,0 | 1,3 | 8,4 |
| Купить АИР71В6 | 0,55 | 880 | 65,0 | 0,72 | 4,7 | 1,9 | 2,1 | 1,8 | 10 |
| Купить АИР71А8 | 0,25 | 645 | 54,0 | 0,61 | 4,7 | 1,8 | 1,9 | 1,1 | 9 |
| Купить АИР71В8 | 0,25 | 645 | 54,0 | 0,61 | 4,7 | 1,8 | 1,9 | 1,1 | 9 |
| Купить АИР80А2 | 1,5 | 2850 | 78,5 | 0,84 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 3,46 | 13 |
| Купить АИР80А2ЖУ2 | 1,5 | 2850 | 78,5 | 0,84 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 3,46 | 13 |
| Купить АИР80В2 | 2,2 | 2855 | 81,0 | 0,85 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 4,85 | 15 |
| Купить АИР80В2ЖУ2 | 2,2 | 2855 | 81,0 | 0,85 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 4,85 | 15 |
| Купить АИР80А4 | 1,1 | 1390 | 76,2 | 0,77 | 6,0 | 2,3 | 2,3 | 2,85 | 14 |
| Купить АИР80В4 | 1,5 | 1400 | 78,5 | 0,78 | 6,0 | 2,3 | 2,3 | 3,72 | 16 |
| Купить АИР80А6 | 0,75 | 905 | 69,0 | 0,72 | 5,3 | 2,0 | 2,1 | 2,3 | 14 |
| Купить АИР80В6 | 1,1 | 905 | 72,0 | 0,73 | 5,5 | 2,0 | 2,1 | 3,2 | 16 |
| Купить АИР80А8 | 0,37 | 675 | 62,0 | 0,61 | 4,0 | 1,8 | 1,9 | 1,49 | 15 |
| Купить АИР80В8 | 0,55 | 680 | 63,0 | 0,61 | 4,0 | 1,8 | 2,0 | 2,17 | 18 |
| Купить АИР90L2 | 3,0 | 2860 | 82,6 | 0,87 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 6,34 | 17 |
| Купить АИР90L2ЖУ2 | 3,0 | 2860 | 82,6 | 0,87 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 6,34 | 17 |
| Купить АИР90L4 | 2,2 | 1410 | 80,0 | 0,81 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 5,1 | 17 |
| Купить АИР90L6 | 1,5 | 920 | 76,0 | 0,75 | 5,5 | 2,0 | 2,1 | 4,0 | 18 |
| Купить АИР90LA8 | 0,75 | 680 | 70,0 | 0,67 | 4,0 | 1,8 | 2,0 | 2,43 | 23 |
| Купить АИР90LB8 | 1,1 | 680 | 72,0 | 0,69 | 5,0 | 1,8 | 2,0 | 3,36 | 28 |
| Купить АИР100S2 | 4,0 | 2880 | 84,2 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 8,2 | 20,5 |
| Купить АИР100S2ЖУ2 | 4,0 | 2880 | 84,2 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 8,2 | 20,5 |
| Купить АИР100L2 | 5,5 | 2900 | 85,7 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 11,1 | 28 |
| Купить АИР100L2ЖУ2 | 5,5 | 2900 | 85,7 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 11,1 | 28 |
| Купить АИР100S4 | 3,0 | 1410 | 82,6 | 0,82 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 6,8 | 21 |
| Купить АИР100L4 | 4,0 | 1435 | 84,2 | 0,82 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 8,8 | 37 |
| Купить АИР100L6 | 2,2 | 935 | 79,0 | 0,76 | 6,5 | 2,0 | 2,1 | 5,6 | 33,5 |
| Купить АИР100L8 | 1,5 | 690 | 74,0 | 0,70 | 5,0 | 1,8 | 2,0 | 4,4 | 33,5 |
| Купить АИР112M2 | 7,5 | 2895 | 87,0 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 14,9 | 49 |
| Купить АИР112М2ЖУ2 | 7,5 | 2895 | 87,0 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 14,9 | 49 |
| Купить АИР112М4 | 5,5 | 1440 | 85,7 | 0,83 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 11,7 | 45 |
| Купить АИР112MA6 | 3,0 | 960 | 81,0 | 0,73 | 6,5 | 2,1 | 2,1 | 7,4 | 41 |
| Купить АИР112MB6 | 4,0 | 860 | 82,0 | 0,76 | 6,5 | 2,1 | 2,1 | 9,75 | 50 |
| Купить АИР112MA8 | 2,2 | 710 | 79,0 | 0,71 | 6,0 | 1,8 | 2,0 | 6,0 | 46 |
| Купить АИР112MB8 | 3,0 | 710 | 80,0 | 0,73 | 6,0 | 1,8 | 2,0 | 7,8 | 53 |
| Купить АИР132M2 | 11 | 2900 | 88,4 | 0,89 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 21,2 | 54 |
| Купить АИР132М2ЖУ2 | 11 | 2900 | 88,4 | 0,89 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 21,2 | 54 |
| Купить АИР132S4 | 7,5 | 1460 | 87,0 | 0,84 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 15,6 | 52 |
| Купить АИР132M4 | 11 | 1450 | 88,4 | 0,84 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 22,5 | 60 |
| Купить АИР132S6 | 5,5 | 960 | 84,0 | 0,77 | 6,5 | 2,1 | 2,1 | 12,9 | 56 |
| Купить АИР132M6 | 7,5 | 970 | 86,0 | 0,77 | 6,5 | 2,0 | 2,1 | 17,2 | 61 |
| Купить АИР132S8 | 4,0 | 720 | 81,0 | 0,73 | 6,0 | 1,9 | 2,0 | 10,3 | 70 |
| Купить АИР132M8 | 5,5 | 720 | 83,0 | 0,74 | 6,0 | 1,9 | 2,0 | 13,6 | 86 |
| Купить АИР160S2 | 15 | 2930 | 89,4 | 0,89 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 28,6 | 116 |
| Купить АИР160S2ЖУ2 | 15 | 2930 | 89,4 | 0,89 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 28,6 | 116 |
| Купить АИР160M2 | 18,5 | 2930 | 90,0 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 34,7 | 130 |
| Купить АИР160М2ЖУ2 | 18,5 | 2930 | 90,0 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 34,7 | 130 |
| Купить АИР160S4 | 15 | 1460 | 89,4 | 0,85 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 30,0 | 125 |
| Купить АИР160S4ЖУ2 | 15 | 1460 | 89,4 | 0,85 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 30,0 | 125 |
| Купить АИР160M4 | 18,5 | 1470 | 90,0 | 0,86 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 36,3 | 142 |
| Купить АИР160S6 | 11 | 970 | 87,5 | 0,78 | 6,5 | 2,0 | 2,1 | 24,5 | 125 |
| Купить АИР160M6 | 15 | 970 | 89,0 | 0,81 | 7,0 | 2,0 | 2,1 | 31,6 | 155 |
| Купить АИР160S8 | 7,5 | 720 | 85,5 | 0,75 | 6,0 | 1,9 | 2,0 | 17,8 | 125 |
| Купить АИР160M8 | 11 | 730 | 87,5 | 0,75 | 6,5 | 2,0 | 2,0 | 25,5 | 150 |
| Купить АИР180S2 | 22 | 2940 | 90,5 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 41,0 | 150 |
| Купить АИР180S2ЖУ2 | 22 | 2940 | 90,5 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 41,0 | 150 |
| Купить АИР180M2 | 30 | 2950 | 91,4 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 55,4 | 170 |
| Купить АИР180М2ЖУ2 | 30 | 2950 | 91,4 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 55,4 | 170 |
| Купить АИР180S4 | 22 | 1470 | 90,5 | 0,86 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 43,2 | 160 |
| Купить АИР180S4ЖУ2 | 22 | 1470 | 90,5 | 0,86 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 43,2 | 160 |
| Купить АИР180M4 | 30 | 1470 | 91,4 | 0,86 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 57,6 | 190 |
| Купить АИР180М4ЖУ2 | 30 | 1470 | 91,4 | 0,86 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 57,6 | 190 |
| Купить АИР180M6 | 18,5 | 980 | 90,0 | 0,81 | 7,0 | 2,1 | 2,1 | 38,6 | 160 |
| Купить АИР180M8 | 15 | 730 | 88,0 | 0,76 | 6,6 | 2,0 | 2,0 | 34,1 | 172 |
| Купить АИР200M2 | 37 | 2950 | 92,0 | 0,88 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 67,9 | 230 |
| Купить АИР200М2ЖУ2 | 37 | 2950 | 92,0 | 0,88 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 67,9 | 230 |
| Купить АИР200L2 | 45 | 2960 | 92,5 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 82,1 | 255 |
| Купить АИР200L2ЖУ2 | 45 | 2960 | 92,5 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 82,1 | 255 |
| Купить АИР200M4 | 37 | 1475 | 92,0 | 0,87 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 70,2 | 230 |
| Купить АИР200L4 | 45 | 1475 | 92,5 | 0,87 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 84,9 | 260 |
| Купить АИР200M6 | 22 | 980 | 90,0 | 0,83 | 7,0 | 2,0 | 2,1 | 44,7 | 195 |
| Купить АИР200L6 | 30 | 980 | 91,5 | 0,84 | 7,0 | 2,0 | 2,1 | 59,3 | 225 |
| Купить АИР200M8 | 18,5 | 730 | 90,0 | 0,76 | 6,6 | 1,9 | 2,0 | 41,1 | 210 |
| Купить АИР200L8 | 22 | 730 | 90,5 | 0,78 | 6,6 | 1,9 | 2,0 | 48,9 | 225 |
| Купить АИР225M2 | 55 | 2970 | 93,0 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 100 | 320 |
| Купить АИР225M4 | 55 | 1480 | 93,0 | 0,87 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 103 | 325 |
| Купить АИР225M6 | 37 | 980 | 92,0 | 0,86 | 7,0 | 2,1 | 2,1 | 71,0 | 360 |
| Купить АИР225M8 | 30 | 735 | 91,0 | 0,79 | 6,5 | 1,9 | 2,0 | 63 | 360 |
| Купить АИР250S2 | 75 | 2975 | 93,6 | 0,90 | 7,0 | 2,0 | 2,3 | 135 | 450 |
| Купить АИР250M2 | 90 | 2975 | 93,9 | 0,91 | 7,1 | 2,0 | 2,3 | 160 | 530 |
| Купить АИР250S4 | 75 | 1480 | 93,6 | 0,88 | 6,8 | 2,2 | 2,3 | 138,3 | 450 |
| Купить АИР250M4 | 90 | 1480 | 93,9 | 0,88 | 6,8 | 2,2 | 2,3 | 165,5 | 495 |
| Купить АИР250S6 | 45 | 980 | 92,5 | 0,86 | 7,0 | 2,1 | 2,0 | 86,0 | 465 |
| Купить АИР250M6 | 55 | 980 | 92,8 | 0,86 | 7,0 | 2,1 | 2,0 | 104 | 520 |
| Купить АИР250S8 | 37 | 740 | 91,5 | 0,79 | 6,6 | 1,9 | 2,0 | 78 | 465 |
| Купить АИР250M8 | 45 | 740 | 92,0 | 0,79 | 6,6 | 1,9 | 2,0 | 94 | 520 |
| Купить АИР280S2 | 110 | 2975 | 94,0 | 0,91 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 195 | 650 |
| Купить АИР280M2 | 132 | 2975 | 94,5 | 0,91 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 233 | 700 |
| Купить АИР280S4 | 110 | 1480 | 94,5 | 0,88 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 201 | 650 |
| Купить АИР280M4 | 132 | 1480 | 94,8 | 0,88 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 240 | 700 |
| Купить АИР280S6 | 75 | 985 | 93,5 | 0,86 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 142 | 690 |
| Купить АИР280M6 | 90 | 985 | 93,8 | 0,86 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 169 | 800 |
| Купить АИР280S8 | 55 | 740 | 92,8 | 0,81 | 6,6 | 1,8 | 2,0 | 111 | 690 |
| Купить АИР280M8 | 75 | 740 | 93,5 | 0,81 | 6,2 | 1,8 | 2,0 | 150 | 800 |
| Купить АИР315S2 | 160 | 2975 | 94,6 | 0,92 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 279 | 1170 |
| Купить АИР315M2 | 200 | 2975 | 94,8 | 0,92 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 248 | 1460 |
| Купить АИР315МВ2 | 250 | 2975 | 94,8 | 0,92 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 248 | 1460 |
| Купить АИР315S4 | 160 | 1480 | 94,9 | 0,89 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 288 | 1000 |
| Купить АИР315M4 | 200 | 1480 | 94,9 | 0,89 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 360 | 1200 |
| Купить АИР315S6 | 110 | 985 | 94,0 | 0,86 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 207 | 880 |
| Купить АИР315М(А)6 | 132 | 985 | 94,2 | 0,87 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 245 | 1050 |
| Купить АИР315MВ6 | 160 | 985 | 94,2 | 0,87 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 300 | 1200 |
| Купить АИР315S8 | 90 | 740 | 93,8 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 178 | 880 |
| Купить АИР315М(А)8 | 110 | 740 | 94,0 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 217 | 1050 |
| Купить АИР315MВ8 | 132 | 740 | 94,0 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 260 | 1200 |
| Купить АИР355S2 | 250 | 2980 | 95,5 | 0,92 | 6,5 | 1.6 | 2,3 | 432,3 | 1700 |
| Купить АИР355M2 | 315 | 2980 | 95,6 | 0,92 | 7,1 | 1,6 | 2,2 | 544 | 1790 |
| Купить АИР355S4 | 250 | 1490 | 95,6 | 0,90 | 6,2 | 1,9 | 2,9 | 441 | 1700 |
| Купить АИР355M4 | 315 | 1480 | 95,6 | 0,90 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 556 | 1860 |
| Купить АИР355MА6 | 200 | 990 | 94,5 | 0,88 | 6,7 | 1,9 | 2,0 | 292 | 1550 |
| Купить АИР355S6 | 160 | 990 | 95,1 | 0,88 | 6,3 | 1,6 | 2,8 | 291 | 1550 |
| Купить АИР355МВ6 | 250 | 990 | 94,9 | 0,88 | 6,7 | 1,9 | 2,0 | 454,8 | 1934 |
| Купить АИР355L6 | 315 | 990 | 94,5 | 0,88 | 6,7 | 1,9 | 2,0 | 457 | 1700 |
| Купить АИР355S8 | 132 | 740 | 94,3 | 0,82 | 6,4 | 1,9 | 2,7 | 259,4 | 1800 |
| Купить АИР355MА8 | 160 | 740 | 93,7 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 261 | 2000 |
| Купить АИР355MВ8 | 200 | 740 | 94,2 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 315 | 2150 |
| Купить АИР355L8 | 132 | 740 | 94,5 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 387 | 2250 |
От чего зависит величина КПД
Эта величина зависит от того, насколько общая совершенная работа может переходить в полезную. Прежде всего, это зависит от самого устройства механизма или машины. Инженеры всего мира бьются над тем, чтобы повышать КПД машин. Например, для электромобилей коэффициент очень высок – больше 90%.
А вот двигатель внутреннего сгорания, в силу своего устройства, не может иметь η, близкий к 100 процентам. Ведь энергия топлива не действует непосредственно на вращающиеся колеса. Энергия рассеивается на каждом передаточном звене. Слишком много передаточных звеньев, и часть выхлопных газов все равно выходит в выхлопную трубу.
Значения показателя
В 1824 году инженер Карно дал определение КПД идеального двигателя, когда коэффициент равен 100%. Для трактовки понятия была создана специальная машина со следующей формулой: η=(T1 — Т2)/ T1. Для расчёта максимального показателя применяется уравнение КПД макс = (T1-T2)/T1x100%. В двух примерах T1 указывает на температуру нагревателя, а T2 — температуру холодильника.
На практике для достижения 100% коэффициента потребуется приравнять температуру охладителя к нулю. Подобное явление невозможно, так как T1 выше температуры воздуха. Процедура повышения КПД источника тока либо силового агрегата считается важной технической задачей. Теоретически проблема решается путём снижения трения элементов двигателя и уменьшения теплопотери.
В дизельном моторе подобное достигается турбонаддувом. В таком случае КПД возрастает до 50%.
Мощность стандартного двигателя увеличивается следующими способами:
- подключение к системе многоцилиндрового агрегата;
- применение специального топлива;
- замена некоторых деталей;
- перенос места сжигания бензина.
КПД зависит от типа и конструкции мотора. Современные учёные утверждают, что будущее за электродвигателями. На практике работа, которую совершает любое устройство, превышает полезную, так как определённая её часть выполняется против трения. Если используется подвижный блок, совершается дополнительная работа: поднимается блок с верёвкой, преодолеваются силы трения в блоке.
Мощность и КПД
Мощность механизма или устройства равна работе, совершаемой в единицу времени. Работа(A) измеряется в Джоулях, а время в системе Си – в секундах. Но не стоит путать понятие мощности и номинальной мощности. Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная.
Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.
Величина A будет равна номинальной мощности, умноженной на время в секундах. Q будет равно объему воды, умноженному на разницу температур на удельную теплоемкость. Потом делим Q на A тока и получаем КПД электрочайника, примерно равное 80 процентам. Прогресс не стоит на месте, и КПД различных устройств повышается, в том числе бытовой техники.
Напрашивается вопрос, почему через мощность нельзя узнать КПД устройства. На упаковке с оборудованием всегда указана номинальная мощность. Она показывает, сколько энергии потребляет устройство из сети. Но в каждом конкретном случае невозможно будет предсказать, сколько конкретно потребуется энергии для нагрева даже одного литра воды.
Например, в холодной комнате часть энергии потратится на обогрев пространства. Это связано с тем, что в результате теплообмена чайник будет охлаждаться. Если, наоборот, в комнате будет жарко, чайник закипит быстрее. То есть КПД в каждом из этих случаев будет разным.
Обозначения
Прописная Η
Строчная η
- В оптике — показатель преломления оптической среды (хотя буква n
используется чаще). - В термодинамике — КПДтепловой машины Карно.
- В физике элементарных частиц есть η-мезоны.
- В статистикеη
² — «коэффициент частичной регрессии». - В лямбда-исчислении — η-конверсия
- В гидрогазодинамике — динамическая вязкость, обозначаемая также буквой μ.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Эта (буква)» в других словарях:
Ү (буква) — Буква кириллицы Ү Кириллица А Б В Г Ґ Д … Википедия
Ө (буква) — Буква кириллицы Ө Кириллица А Б В Г Ґ Д … Википедия
эта — буква, каста, сия Словарь русских синонимов. эта сущ., кол во синонимов: 3 • буква (103) • каста … Словарь синонимов
Эта — Греческий алфавит Αα Альфа Νν Ню Ββ … Википедия
Ѫ (буква) — Большой юс Кириллица А Б В Г Ґ Д … Википедия
ЭТА — У этого термина существуют и другие значения, см. ETA. У этого термина существуют и другие значения, см. Эта (буква). Страна басков и свобода баск. Euskadi Ta Askatasuna … Википедия
Эта страшная буква «Р» — The Big C Жанр комедия … Википедия
Буква зю — Эта статья о фразеологизме. О компьютерной программе см. Bukva zu. В Викисловаре есть статья « … Википедия
буква — Знак (азбучный), письмена (множ. ч.), иероглиф (гиероглиф), каракуля, руны. Нагородил какие то каракули, и читай. … Ср. знак. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. буква … Словарь синонимов
Буква А — Буква кириллицы А Кириллица А Б В Г Ґ Д … Википедия
Допустим, мы отдыхаем на даче, и нам нужно принести из колодца воды. Мы опускаем в него ведро, зачерпываем воду и начинаем поднимать. Не забыли, какова наша цель? Правильно: набрать воды. Но взгляните: мы поднимаем не только воду, но и само ведро, а также тяжёлую цепь, на которой оно висит.
Это символизирует двухцветная стрелка: вес поднимаемого нами груза складывается из веса воды и веса ведра и цепи.
Формула работы в физике
Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж.
Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.
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.
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.
Это интересно
Наукой обосновано, что коэффициент полезного действия любого механизма всегда меньше единицы. Это связано со вторым началом термодинамики.
Для сравнения, коэффициенты полезного действия различных устройств:
- гидроэлектростанций 93-95%;
- АЭС – не более 35%;
- тепловых электростанций – 25-40%;
- бензинового двигателя – около 20%;
- дизельного двигателя – около 40%;
- электрочайника – более 95%;
- электромобиля – 88-95%.
Наука и инженерная мысль не стоит на месте. постоянно изобретаются способы, как уменьшить теплопотери, снизить трение между частями агрегата, повысить энергоэффективность техники.
Потеря энергии при нагревании движка
Важную роль в работе электродвигателя играют потери энергии при нагревании двигателя. Наиболее часто падение КПД происходит от естественной теплоотдачи при работе механизма.
Электродвигатель обычно нагревается от трения, а еще из-за электрических и магнитных сил, действующих на него в процессе работы. К примеру, энергозатраты работы мотора составили 100 рублей, а механическая энергия была оценена в 80 рублей. В данном случае КПД электродвигателя будет равен 80%.
Чтобы охладить электрический двигатель, существуют специальные вентиляторы, прогоняющие воздух через работающий мотор и тем самым создающие более оптимальную температуру для его работы.
Степень нагрузки оказывает огромное влияние на работу электродвигателя. Без нагрузки мотор работает с КПД, равным 0%. Если нагрузить двигатель на 25%, то КПД будет равняться 83%. В режиме стопроцентной нагрузки КПД будет равен 87%.
Источник: dieselit.ru
Что такое коэффициент полезного действия (КПД) и как рассчитать его по формуле
Словом «полезное» в физике является эффект после сопротивления. Ярким примером можно назвать сопротивление металла обрабатывающему станку, для подъемного крана – масса объекта. Например, КПД обычной лампы накапливания не превышает 5%, когда светодиодные имеют гораздо выше. Это происходит потому что большая часть потребляемой энергии уходит на генерирование теплоты, а не света.
Подобное есть и в электронике и этот коэффициент необходимо учитывать при проектировании плат, электросхем. Здесь важно учитывать сопротивление проводимости металла и использовать материалы имеющие меньшее сопротивление. В статье будут рассмотрены основные аспекты КПД, как его рассчитывать, на что он влияет и какие есть основные возможности, чтобы его увеличить.
Формула коэффициента полезного действия (КПД).
Что такое КПД
Коэффициент полезного действия (кпд) – отношение полезно используемой энергии Wп, напр. в виде работы, к общему кол-ву энергии W, получаемой системой (машиной или двигателем), Wп/W. Из-за неизбежных потерь энергии на трение и др. неравновесные процессы для реальных систем всегда. На основании второго начала термодинамики для тепловых машин наибольший кпд (отношение работы Wп, совершаемой за один цикл, к кол-ву подведённой к ней за этот цикл теплоты Q)зависит только от темп-ры нагревателя T1 и холодильника Т2 и равен = Wп/Q= (Т1- T2/T1(Карно теорема).
Для электрич. двигателей кпд равен отношению полезной механич. работы к электрич. энергии, получаемой от источника; в электрич. трансформаторах кпд – отношение эл–магн. энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой в первичной обмотке. Понятие кпд имеет общий характер и применимо к разл. системам: электрич. генераторам, двигателям разного рода, полупроводниковым приборам, биол. объектам, поэтому оно может служить для сравнительной оценки эффективности разнообразных процессов.
Мощность и коэффициент полезного действия электродвигателей
Электрические двигатели имеют высокий коэффициент полезного действия (КПД), но все же он далек от идеальных показателей, к которым продолжают стремиться конструкторы. Все дело в том, что при работе силового агрегата преобразование одного вида энергии в другой проходит с выделение теплоты и неминуемыми потерями. Рассеивание тепловой энергии можно зафиксировать в разных узлах двигателя любого типа. Потери мощности в электродвигателях являются следствием локальных потерь в обмотке, в стальных деталях и при механической работе. Вносят свой вклад, пусть и незначительный, дополнительные потери.
Расчет КПД.
Магнитные потери мощности
При перемагничивании в магнитном поле сердечника якоря электродвигателя происходят магнитные потери. Их величина, состоящая из суммарных потерь вихревых токов и тех, что возникают при перемагничивании, зависят от частоты перемагничивания, значений магнитной индукции спинки и зубцов якоря. Немалую роль играет толщина листов используемой электротехнической стали, качество ее изоляции.
Механические и электрические потери
Механические потери при работе электродвигателя, как и магнитные, относятся к числу постоянных. Они складываются из потерь на трение подшипников, на трение щеток, на вентиляцию двигателя. Минимизировать механические потери позволяет использование современных материалов, эксплуатационные характеристики которых совершенствуются из года в год. В отличие от них электрические потери не являются постоянными и зависят от уровня нагрузки электродвигателя. Чаще всего они возникают вследствие нагрева щеток, щеточного контакта.
[stextbox коэффициент полезного действия (КПД) от потерь в обмотке якоря и цепи возбуждения. Механические и электрические потери вносят основной вклад в изменение эффективности работы двигателя.[/stextbox]
Добавочные потери
Добавочные потери мощности в электродвигателях складываются из потерь, возникающих в уравнительных соединениях, из потерь из-за неравномерной индукции в стали якоря при высокой нагрузке. Вносят свой вклад в общую сумму добавочных потерь вихревые токи, а также потери в полюсных наконечниках. Точно определить все эти значения довольно сложно, поэтому их сумму принимают обычно равной в пределах 0,5-1%. Эти цифры используют при расчете общих потерь для определения КПД электродвигателя.
КПД и его зависимость от нагрузки
Коэффициент полезного действия (КПД) электрического двигателя это отношение полезной мощности силового агрегата к мощности потребляемой. Этот показатель у двигателей, мощностью до 100 кВт находится в пределах от 0,75 до 0,9. для более мощных силовых агрегатов КПД существенно выше: 0,9-0,97. Определив суммарные потери мощности в электродвигателях можно достаточно точно вычислить коэффициент полезного действия любого силового агрегата. Этот метод определения КПД называется косвенным и он может применяться для машин различной мощности.
Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.
Для маломощных силовых агрегатов часто используют метод непосредственной нагрузки, заключающийся в измерениях потребляемой двигателем мощности. КПД электрического двигателя не является величиной постоянной, своего максимума он достигает при нагрузках около 80% мощности.
Достигает он пикового значения быстро и уверенно, но после своего максимума начинает медленно уменьшаться. Это связывают с возрастанием электрических потерь при нагрузках, более 80% от номинальной мощности. Падение коэффициента полезного действия не велико, что позволяет говорить о высоких показателях эффективности электродвигателей в широком диапазоне мощностей.
В чем измеряется КПД
Коэффициент полезного действия (кпд), характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно h = Wпол/Wcyм.
В электрических двигателях кпд — отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника; в тепловых двигателях — отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты; в электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.
Для вычисления кпд разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты, и др. аналогичных соотношений. В силу своей общности понятие кпд позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т. д.
Из-за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т. п. кпд всегда меньше единицы. Соответственно этому кпд выражается в долях затрачиваемой энергии, т. е. в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. Кпд тепловых электростанций достигает 35—40%, двигателей внутреннего сгорания — 40—50%, динамомашин и генераторов большой мощности—95%, трансформаторов—98%.
В чем измеряется КПД.
Кпд процесса фотосинтеза составляет обычно 6—8%, у хлореллы он достигает 20—25%. У тепловых двигателей в силу второго начала термодинамики кпд имеет верхний предел, определяемый особенностями термодинамического цикла (кругового процесса), который совершает рабочее вещество. Наибольшим кпд обладает Карно цикл.
Различают кпд отдельного элемента (ступени) машины или устройства и кпд, характеризующий всю цепь преобразований энергии в системе. Кпд первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механическим, термическим и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономический, технический и др. виды кпд. Общий кпд системы равен произведению частных кпд, или кпд ступеней.
В технической литературе кпд иногда определяют т. о., что он может оказаться больше единицы. Подобная ситуация возникает, если определять кпд отношением Wпол/Wзатр, где Wпол — используемая энергия, получаемая на «выходе» системы, Wзатр — не вся энергия, поступающая в систему, а лишь та её часть, для получения которой производятся реальные затраты.
Например, при работе полупроводниковых термоэлектрических обогревателей (тепловых насосов) затрата электроэнергии меньше количества теплоты, выделяемой термоэлементом. Избыток энергии черпается из окружающей среды. При этом, хотя истинный кпд установки меньше единицы, рассмотренный кпд h = Wпол/Wзатр может оказаться больше единицы.
Примеры расчета КПД.
Для чего нужен расчет КПД
Коэффициент полезного действия электрической цепи – это отношение полезного тепла к полному. Для ясности приведем пример. При нахождении КПД двигателя можно определить, оправдывает ли его основная функция работы затраты потребляемого электричества. То есть его расчет даст ясную картину, насколько хорошо устройство преобразовывает получаемую энергию. Обратите внимание!
Как правило, коэффициент полезного действия не имеет величины, а представляет собой процентное соотношение либо числовой эквивалент от 0 до 1. КПД находят по общей формуле вычисления, для всех устройств в целом. Но чтобы получить его результат в электрической цепи, вначале потребуется найти силу электричества.
По физике известно, что любой генератор тока имеет свое сопротивление, которое еще принято называть внутренняя мощность. Помимо этого значения, источник электричества также имеет свою силу. Дадим значения каждому элементу цепи: сопротивление – r; сила тока – Е; резистор (внешняя нагрузка) – R. Полная цепь Итак, чтобы найти силу тока, обозначение которого будет – I, и напряжение на резисторе – U, потребуется время – t, с прохождением заряда q = lt. Рассчитать работу источника тока можно по следующей формуле: A = Eq = EIt. В связи с тем, что сила электричества постоянна, работа генератора целиком преобразуется в тепло, выделяемое на R и r. Такое количество можно рассчитать по закону Джоуля-Ленца: Q = I2 + I2 rt = I2 (R + r) t.
Формулы расчета КПД.
Затем приравниваются правые части формулы: EIt = I2 (R + r) t. Осуществив сокращение, получается расчет: E = I(R + r). Произведя у формулы перестановку, в итоге получается: I = E R + r. Данное итоговое значение будет являться электрической силой в данном устройстве. Произведя таким образом предварительный расчет, теперь можно определить КПД.
Расчет КПД электрической цепи Мощность, получаемая от источника тока, называется потребляемой, определение ее записывается – P1. Если эта физическая величина переходит от генератора в полную цепь, она считается полезной и записывается – Р2. Чтобы определить КПД цепи, необходимо вспомнить закон сохранения энергии.
В соответствии с ним, мощность приемника Р2 будет всегда меньше потребляемой мощности Р1. Это объясняется тем, что в процессе работы в приемнике всегда происходит неизбежная пустая трата преобразуемой энергии, которая расходуется на нагревание проводов, их оболочки, вихревых токов и т.д. Чтобы найти оценку свойств превращения энергии, необходим КПД, который будет равен отношению мощностей Р2 и Р1.
Итак, зная все значения показателей, составляющих электроцепи, находим ее полезную и полную работу: А полезная. = qU = IUt =I2Rt; А полная = qE = IEt = I2(R+r)t. В соответствии этих значений, найдем мощности источника тока: Р2 = А полезная /t = IU = I2 R; P1 = А полная /t = IE = I2 (R + r). Произведя все действия, получаем формулу КПД: n = А полезная / А полная = Р2 / P1 =U / E = R / (R +r). У этой формулы получается, что R выше бесконечности, а n выше 1, но при всем этом ток в цепи остается в низком положении, и его полезная мощность мала.
Каждый желает найти КПД повышенного значения. Для этого необходимо найти условия, при которых P2 будет максимален. Оптимальные значения будут: dP2 / dR = 0. Далее определить КПД можно формулами: P2 = I2 R = (E / R + r)2 R; dP2 / dR = (E2 (R + r)2 — 2 (r + R) E2 R) / (R + r)4 = 0; E2 ((R + r) -2R) = 0. В данном выражении Е и (R + r) не равны 0, следовательно, ему равно выражение в скобках, то есть (r = R). Тогда получается, что мощность имеет максимальное значение, а коэффициент полезного действия = 50 %. Как видно, найти коэффициент полезного действия электрической цепи можно самостоятельно, не прибегая к услугам специалиста. Главное –соблюдать последовательность в расчетах и не выходить за рамки приведенных формул.
Примеры расчета КПД
Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.
Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу.
Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.
Расчет коэффициента полезного действия.
Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.
Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж
Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.
КПД 100% означает, что вся энергия, затраченная на получение мощности двигателя, используется им в работе. В природе такого, в принципе, никогда не бывает, и поэтому КПД всех двигателей всегда меньше 100 процентов.
КПД механизмов можно увеличить, снижая трение в подвижных узлах и вес всех составных элементов конструкции. Для этого нужны новые смазочные вещества и лёгкие, но прочные конструкционные материалы.
Например, поднимая груз с помощью подвижного блока, приходится вместе с грузом поднимать и блок, а при этом необходимо совершать «дополнительную» работу. Отношение полезной работы Апол к совершенной Асов, выраженное в процентах, обозначают η и называют коэффициентом полезного действия (КПД): η = Апол/Асов · 100%.
Заключение
Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.
Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах. Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо. Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.
Дополнительную информацию по данной теме можно узнать из файла «Способы определения коэффициента полезного действия». А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.
Источник: electroinfo.net