Математично визначення ККД може бути записане у вигляді:

де А- Корисна робота (енергія), а Q- Витрачена енергія.

Якщо ККД виражається у відсотках, він обчислюється по формуле:

де Q X (\displaystyle Q_(\mathrm (X) ))- тепло, яке відбирається від холодного кінця (у холодильних машинах холодопродуктивність); A (\displaystyle A)

Для теплових насосів використовують термін коефіцієнт трансформації

де Q Γ (\displaystyle Q_(\Gamma ))- тепло конденсації, що передається теплоносія; A (\displaystyle A)- робота, що витрачається на цей процес (або електроенергія).

В ідеальній машині Q Γ = Q X + A (\displaystyle Q_(\Gamma )=Q_(\mathrm (X) )+A)звідси для ідеальної машини ε Γ = ε X + 1 (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=\varepsilon _(\mathrm (X) )+1)

Коефіцієнт корисногоПодії показує ставлення придатної роботи, яка виконується механізмом чи пристроєм, до витраченої. Найчастіше за витрачену роботу приймають кількість енергії, що споживає пристрій для того, щоб виконати роботу.

Вам знадобиться

• - Автомобіль;
• – термометр;
• - Калькулятор.

Інструкція

2. При розрахунку ККД теплового мотора придатною роботою вважайте механічну роботу, виконану механізмом. За витрачену роботу беріть число теплоти, що виділяється паливом, що згоріло, яке є джерелом енергії для мотора.

3. приклад. Середня сила тяги двигуна автомобіля становить 882 Н. На 100 км шляху він споживає 7 кг бензину. Визначте ККД його двигуна. Спочатку виявіть підходящу роботу. Вона дорівнює добутку сили F на відстань S, яка долається тілом під її впливом Ап=F?S. Визначте число теплоти, яке виділиться при спалюванні 7 кг бензину, і буде витрачена робота Аз=Q=q?m, де q – питома теплота згоряння палива, для бензину вона дорівнює 42?10^6 Дж/кг, а m – маса цього палива. ККД мотора дорівнюватиме ККД=(F?S)/(q?m)?100%= (882?100000)/(42?10^6?7)?100%=30%.

4. У загальному випадку для виявлення ККД, будь-який теплової машини (мотора внутрішнього згоряння, парового мотора, турбіни і т.д.), де робота виконується газом, має показник корисногодії дорівнює різниці теплоти відданої нагрівачем Q1 і отриманої холодильником Q2, виявіть різницю теплоти нагрівача і холодильника, і поділіть на теплоту нагрівача ККД = (Q1-Q2)/Q1. Тут ККД вимірюється в окремих одиницях від 0 до 1, щоб перевести результат у відсотки, помножте його на 100.

5. Щоб отримати ККД бездоганної теплової машини (машини Карно), виявіть відношення різниці температур нагрівача Т1 і холодильника Т2 до температури нагрівача ККД = (Т1-Т2) / Т1. Це гранично допустимий ККД для певного типу теплової машини із заданими температурами нагрівача та холодильника.

6. Для електродвигуна виявіть витрачену роботу як добуток потужності на час її виконання. Скажімо, якщо електродвигун крана потужністю 3,2 кВт піднімає вантаж масою 800 кг на висоту 3,6 м за 10 с, його ККД дорівнює відношенню придатної роботи Ап=m?g?h, де m – маса вантажу, g?10 м /с? прискорення вільного падіння, h – висота яку підняли вантаж, і витраченої роботи Аз=Р?t, де Р – потужність мотора, t – час роботи. Отримайте формулу для визначення ККД=Ап/Аз?100%=(m?g?h)/(Р?t) ?100%=%=(800?10?3,6)/(3200?10) ?100% = 90%.

Показник придатного впливу (ККД) – це показник продуктивності будь-якої системи, чи то двигун автомобіля, машина чи інший механізм. Він показує, як результативно дана система використовує одержувану енергію. Обчислити ККД дуже легко.

Інструкція

1. Найчастіше кожного ККД обчислюється із співвідношення придатно використовуваної системою енергії до кожної сумарно отриманої енергії на певний проміжок часу. Варто відзначити, що ККД немає певних одиниць виміру. Утім, у шкільній програмі цю величину вимірюють у відсотках. Даний показник, виходячи з зазначених вище даних, обчислюється за формулою:? = (A / Q) * 100%, де? (“ця”) – це бажаний ККД, A – придатна робота системи, Q – сумовані витрати енергії, A та Q вимірюються у Джоулях.

2. Вказаний вище метод обчислення ККД не є винятковим, тому що придатна робота системи (A) обчислюється за формулою: A = Po-Pi, де Po – підведена системі енергія ззовні, Pi – втрати енергії під час роботи системи. Розгорнувши чисельник зазначеної вище формули, її можна записати надалі: ? = ((Po-Pi)/Po) * 100%.

3. Щоб обчислення ККД було більш виразним і наочним, можна розглянути приклади. Приклад 1: Придатна робота системи дорівнює 75 Дж, сума витраченої для її роботи енергії становить 100 Дж, потрібно виявити ККД цієї системи. Для вирішення цього завдання застосуйте найпершу формулу: ? = 75/100 = 0.75 чи 75%Ответ: ККД запропонованої системи становить 75%.

4. Приклад 2: Енергія, що підводиться для роботи мотора становить 100 Дж, втрати енергії при роботі цього мотора 25 Дж, потрібно обчислити ККД. Для вирішення запропонованої задачі скористайтесь 2-ою формулою підрахунку бажаного показника: ? = (100-25)/100 = 0.75 чи 75%. Результати в обох прикладах вийшли ідентичні, чай у другому випадку були детальніше розібрані дані чисельника.

Зверніть увагу!
Багато типи сучасних моторів (скажімо, ракетний мотор чи турбовоздушный) мають кілька щаблів своєї роботи, й у всій щаблі існує свій ККД, який обчислюється за кожною із зазначених формул. Але щоб виявити загальний показник, доведеться перемножити всі відомі ККД на всіх етапах роботи цього двигуна:? = ?1 *? 2 *? 3 * ... *?.

Корисна порада
ККД може бути більше одиниці, чай під час роботи будь-якої системи неминуче виникають втрати енергії.

Попутні перевезення являють собою різновид транспортних перевезень, що перебуває в вантажітранспортного засобу, що здійснює холостий пробіг. Обстановки, коли транспорт змушений пересуватися без вантажу, зустрічаються досить часто, причому, як, і пізніше виконання наміченого транспортного замовлення. Для підприємства можливість взяти додатковий вантаж означає, як мінімум, зниження фінансових втрат.

Інструкція

1. Оцініть результативність застосування попутних вантажоперевезень реально для підприємства. Значним моментом, що слід усвідомити, є той факт, що попутний вантаж може бути перевезений у той час, коли транспорт вимушено переміщується порожняком після здійснення первинної (стрижневої) транспортної заявки. Якщо у діяльності вашого підприємства такі ситуації зустрічаються регулярно, відважно обирайте такий метод оптимізації перевезень.

2. Оцініть, який попутний вантаж за масою та габаритами може перевезти ваш транспортний засіб. Попутний вантаж може бути економічно виграшним навіть у тому випадку, якщо частина вантажного простору вашого автомобіля виявиться незайнятою.

3. Продумайте, з яких точок основного маршруту ви зможете взяти попутний вантаж. Комфортніше за кожного, якщо такий вантаж ви можете отримати у фінальній точці планового маршруту та довезти його до місця, де розташоване ваше транспортне підприємство. Але така ситуація може зустрітися не завжди. Отже розгляньте також можливість деякого відхилення від маршруту, прорахувавши, очевидно, економічну раціональність такого метаморфози.

4. Дізнаєтеся, чи не потрібне зворотне перевезення вантажу підприємству, в яке ви робите планове вантажоперевезення. У цьому випадку значно простіше домовитися про ціну питання та забезпечити безпеку додаткового взаємовигідного співробітництва.

5. Виявіть кілька спеціалізованих інтернет-порталів, які надають інформаційні служби у сфері вантажоперевезень. Як водиться, сайти таких компаній мають відповідні розділи, що дозволяють розшукати попутний вантаж на шляху вашого проходження та залишити відповідну заявку. Найчастіше застосування такої ймовірності вимагає, як мінімум, реєстрації на сайті. Буде досконало, якщо інформаційне джерело має вбудовані ймовірності для логістичного огляду зустрічних пропозицій.

6. Не нехтуйте збірними перевезеннями, коли у вибраному напрямку на одному виді транспорту перевозяться вантажі малого габариту від різних клієнтів. При цьому транспорт повинен робити човникові маршрути за вибраними напрямками.

Зверніть увагу!
Виявити попутний вантаж – абсолютно неважко! Основне завдання роботи нашого обслуговування - пошук різних завантажень, який користувачі можуть здійснювати не тільки з максимальною для себе зручністю, але і ідеально задарма. За допомогою нашої системи, робота якої ґрунтується на застосуванні сучасних інформаційних спецтехнологій, виявити вантаж можна дуже легко.

Корисна порада
Мабуть, Ви вирішили купити або взяти в оренду величезний вантажний автомобіль, за допомогою якого Ви маєте намір заробляти гроші, шляхом перевезень вантажів по Росії, СНД та Європі. Все одно, наймете Ви водія або самі на ньому їздитимете, Вам знадобляться замовники, тобто вантажі для перевезення. Тоді Ви неодмінно подумаєте або вже замислилися, де і як знайти вантажі для власного вантажного автомобіля?

Щоб виявити показник придатної дії будь-якого двигуна, Треба придатну роботу поділити на витрачену і помножити на 100 відсотків. Для теплового двигунавиявіть цю величину по відношенню потужності, помноженої на тривалість роботи, до тепла, що виділилося при згорянні палива. Теоретично ККДтеплового двигунавизначається за співвідношенням температур холодильника та нагрівача. Для електричних двигунів виявіть відношення його потужності до потужності споживаного струму.

Вам знадобиться

• паспорт двигуна внутрішнього згоряння (ДВС), термометр, тестер

Інструкція

1. Визначення ККДДВЗ Виявіть у технічній документації даного певного двигунайого потужність. Залийте в його бак кілька палива і запустіть двигун, щоб він пропрацював деякий час на повних циклах, розвиваючи максимальну потужність, вказану в паспорті. За допомогою секундоміра засікайте час роботи двигунавиразити його в секундах. Через деякий час зупиніть двигун і злийте залишки палива. Відібравши від вихідного обсягу залитого палива фінальний обсяг, виявіть обсяг витраченого палива. Застосовуючи таблицю, виявіть його густину і помножте на об'єм, отримавши масу витраченого палива m=? V. Масу висловіть у кілограмах. Залежно від виду палива (бензин чи дизельне пальне), визначте по таблиці його питому теплоту згоряння. Для визначення ККДмаксимальну потужність помножте на час роботи двигунаі на 100%, а результат ступінчасто поділіть на його масу і питому теплоту згоряння ККД=P t 100%/(q m).

2. Для досконалої теплової машини, можна застосувати формулу Карно. Для цього дізнайтеся температуру згоряння палива та виміряйте температуру холодильника (вихлопних газів) спеціальним термометром. Переведіть температуру, виміряну в градусах Цельсія в безумовну шкалу, до чого до значення додайте число 273. Для визначення ККДвід числа 1 відніміть відношення температур холодильника та нагрівача (температуру згоряння палива) ККД=(1-Тхол/Тнаг) 100%. Даний варіант розрахунку ККДне розглядає механічне тертя та теплообмін із зовнішнім середовищем.

3. Визначення ККДелектро двигунаДізнайтесь номінальну потужність електро двигуна, з технічної документації. Підключіть його до джерела струму, досягши максимальних циклів валу, і за допомогою тестера виміряйте значення напруги на ньому і силу струму в ланцюзі. Для визначення ККДзаявлену в документації потужність, поділіть на добуток сили струму на напругу, результат помножте на 100% ККД=P 100%/(I U).

Відео на тему

Зверніть увагу!
У всіх розрахунках ККД має бути менше 100%.

Для огляду нормальної динаміки населення соціологам необхідно визначити загальні коефіцієнти. Основними з них є показники народжуваності, смертності, шлюбності та натуральної парафії. Спираючись на них, можна скласти демографічну картину в даний момент часу.

Інструкція

1. Загальний показник є відносним показником. Так, кількість тих, хто народився за певний період, скажімо, за рік, відрізнятиметься від загального показника народжуваності. Пов'язано це з тим, що при його знаходженні враховуються дані про загальну кількість населення. Це уможливлює зіставлення поточних результатів досліджень з підсумками минулих років.

2. Визначте розрахунковий період. Скажімо, щоб виявити показник шлюбності, потрібно визначити, за який період часу кількість укладених шлюбів вас хвилює. Так, дані за останнє півріччя істотно відрізнятимуться від тих, які ви отримаєте при визначенні п'ятирічного тимчасового проміжку. Розглядайте, що розрахунковий період при обчисленні загального показника зазначається у роках.

3. Визначте загальну кількість населення. Подібного роду дані можна отримати, звернувшись до даних перепису населення. Для визначення загальних показників народжуваності, смертності, шлюбності та розведення вам потрібно виявити твір загальної чисельності населення та розрахункового періоду. Число, що вийшло, запишіть у знаменник.

4. Поставте на місце чисельника безумовний показник, що відповідає бажаному відносному. Скажімо, якщо перед вами стоїть завдання визначити загальний показник народжуваності, то на місці чисельника має знаходитися число, що відображає загальну кількість народжених дітей за період, що вас хвилює. Якщо вашою метою є визначення ярусу смертності чи шлюбності, то місце чисельника поставте число померлих в розрахунковий період чи кількість які одружилися, відповідно.

5. Помножте число, що вийшло на 1000. Це і буде бажаний вами загальний показник. Якщо перед вами стоїть завдання виявити загальний показник приходу, то відніміть з показника народжуваності показник смертності.

Відео на тему

Під словом «робота» сприймається раніше за кожного дію, яка дає людині кошти для існування. Іншими словами, за неї він отримує фізичну винагороду. Тим не менш, люди готові у свій вільний час або задарма, або за суто символічну плату брати участь також у соціально-придатній роботі, спрямованій на підтримку нужденним, благоустрій дворів та вулиць, озеленення тощо. Число таких добровольців напевно було б ще величезним, але вони нерідко не знають, де можуть знадобитися їхні служби.

Інструкція

1. Один із найзнаменитіших видів соціально-придатної роботи – благодійність. Вона включає допомогу нужденним, суспільно незахищеним групам населення: інвалідам, старим, безпритульним. Словом, кожним тим, хто з якоїсь причини опинився у тяжкій життєвій обстановці.

2. Добровольцям, які бажають взяти посильну участь у наданні такої допомоги, слід звернутися до найближчих філантропічних організацій або відділів громадської допомоги. Можете навести довідки у найближчій церкві – священнослужитель напевно знає, хто з його пастви потребує підтримки.

3. Також ви можете проявити ініціативу буквально за місцем проживання – у багатоквартирному будинку напевно живуть самотні пенсіонерки, інваліди або матері-одиначки, у яких весь рубль на рахунку. Надайте їм посильну допомогу. Вона зовсім не обов'язково повинна полягати в грошовому пожертвуванні - можна, скажімо, іноді ходити в магазин за товарами або в аптеку за ліками.

4. Багато людей бажають взяти участь у благоустрої рідного міста. Їм варто зв'язатися з відповідними конструкціями місцевого муніципалітету, скажімо, тими, які відповідають за прибирання територій, озеленення. Робота, напевно, знайдеться. Крім того, можна, скажімо, з власної ініціативи розбити клумбу під вікнами будинку, посадити квіти.

5. Є люди, які дуже люблять звіриних, бажають підмогти бездоглядним собакам і кішкам. Якщо ви належите до цієї категорії, зв'яжіться з місцевими організаціями зоозахисників або з власниками притулків для тварин. Ну а якщо ви живете у величезному місті, де є зоопарки, дізнайтесь у адміністрації, чи не потрібні помічники з догляду за звіриними. Як водиться, такі пропозиції допомоги зустрічають із вдячністю.

6. Неможливо забувати і про виховання підростаючого покоління. Якщо ентузіаст-доброволец зможе, скажімо, вести заняття у якомусь шкільному гуртку чи центрі культури та творчості, він принесе цим велику користь. Словом, соціально-придатної роботи для небайдужих людей знайдеться багато, про всяк смак та ймовірність. Було б бажання.

Порада 7: Що таке показник зволоження та як його розрахувати

Показник зволоження – показник, що використовується визначення параметрів мікроклімату. Розрахувати його можна, маючи інформацію про випадання опадів у регіоні протягом досить тривалого періоду.

Показник зволоження

Коефіцієнт зволоження є особливий показник, розроблений експертами у сфері метеорології з метою оцінки ступеня вологості мікроклімату у тому чи іншому регіоні. При цьому було прийнято до уваги, що мікроклімат є багаторічним відгуком погодних умов у цій місцевості. Отже, розглядати показник зволоження також було вирішено в довгих часових рамках: як водиться, даний показник розраховується на основі даних, зібраних протягом року. Таким чином, показник зволоження показує, наскільки величезна кількість опадів, що випадають протягом цього періоду в регіоні. Це, своєю чергою, одна із основних чинників, визначальних превалюючий тип рослинності у цій місцевості.

Розрахунок показника зволоження

Формула розрахунку показника зволоження виглядає подальшим чином: K = R / E. У зазначеній формулі символом K позначено власне показник зволоження, а символом R - кількість опадів, що вивалилися в цій місцевості протягом року, виражене в міліметрах. Нарешті, символом E позначається кількість опадів, що випарувалося з землі, за той самий період. Вказана кількість опадів, яка також виражається в міліметрах, залежить від типу ґрунту, температури в даному регіоні у певний період часу та інших факторів. Отже незважаючи на простоту наведеної формули, розрахунок показника зволоження вимагає проведення великої кількості завчасних вимірювань за допомогою точних приладів і може бути здійснений тільки силами досить величезного колективу метеорологів. У свою чергу, значення показника зволоження на певній території, що розглядає всі ці показники, як водиться , дозволяє з високим ступенем достовірності визначити, який тип рослинності переважає у цьому регіоні. Так, якщо показник зволоження перевищує 1, це говорить про високий рівень вологості на даній території, що тягне за собою перевагу таких типів рослинності як тайга, тундра або лісотундра. Задоволений рівень вологості відповідає показнику зволоження, що дорівнює 1, і, як водиться, характеризується переважанням змішаних або широколистяних лісів. Показник зволоження у межах від 0,6 до 1 характерний для лісостепових масивів, від 0,3 до 0,6 – для степів, від 0,1 до 0,3 – для напівпустельних територій, а від 0 до 0,1 – для пустель .

Відео на тему

Електродвигуни з'явилися досить давно, але великий інтерес до них виник тоді, коли вони стали являти собою альтернативу двигунам внутрішнього згоряння. Особливо цікавим є питання ККД електродвигуна, який є однією з головних його характеристик.

Кожна система має будь-який який характеризує ефективність її роботи в цілому. Тобто він визначає, наскільки добре система чи пристрій віддає чи перетворює енергію. За значенням ККД величини немає, і найчастіше воно представляється у відсотковому співвідношенні чи числі від нуля до одиниці.

Параметри ККД в електродвигунах

Основне завдання електричного двигуна зводиться до перетворення електричної енергії на механічну. ККД визначає ефективність виконання цієї функції. Формула ККД електродвигуна виглядає так:

• n = p2/p1

У цій формулі p1 – це підведена електрична потужність, p2 – корисна механічна потужність, яка виробляється безпосередньо двигуном. Електрична потужність визначається формулою: p1=UI (напруга помножена на силу струму), а значення механічної потужності за формулою P=A/t (ставлення до одиниці часу). Так виглядає розрахунок ККД електродвигуна. Однак це найпростіша його частина. Залежно від призначення двигуна та сфери його застосування, розрахунок відрізнятиметься та враховуватиме багато інших параметрів. Насправді формула ККД електродвигуна включає набагато більше змінних. Вище було наведено найпростіший приклад.

Зниження ККД

Механічний ККД електродвигуна повинен обов'язково враховуватися при виборі двигуна. Дуже велику роль відіграють втрати, пов'язані з нагріванням двигуна, зниженням струмів. Найчастіше падіння ККД пов'язане з виділенням тепла, яке природно відбувається при роботі двигуна. Причини виділення теплоти можуть бути різними: двигун може нагріватися в процесі тертя, а також з електричних і навіть магнітних причин. Як найпростіший приклад можна навести ситуацію, коли на електричну енергію було витрачено 1 000 рублів, а роботи було зроблено на 700 рублів. У такому разі коефіцієнт корисної дії дорівнюватиме 70%.

Для охолодження електричних двигунів застосовують вентилятори, які проганяють повітря через створені зазори. Залежно від класу двигунів, нагрівання може здійснюватись до певної температури. Наприклад, двигуни класу A можуть нагріватися до 85-90 градусів, класу B – до 110 градусів. Якщо температура перевищує допустиму межу, це може свідчити про замикання статора.

Середній ККД електричних двигунів

Варто зазначити, що ККД електродвигуна постійного струму (і змінного теж) змінюється в залежності від навантаження:

1. При неодруженому ході ККД дорівнює 0%.
2. При навантаженні 25% ККД дорівнює 83%.
3. При навантаженні 50% ККД дорівнює 87%.
4. При навантаженні 75% ККД дорівнює 88%.
5. При навантаженні 100% ККД дорівнює 87%.

Одна з причин падіння коефіцієнта корисної дії – асиметрія струмів, коли подається різна напруга на кожній із трьох фаз. Якщо, наприклад, на першій фазі буде напруга 410 В, на другій - 403 В, а на третій - 390 В, то середнє значення дорівнюватиме 401 В. Асиметрія в даному випадку дорівнюватиме різниці між максимальною і мінімальною напругою на фазах (410 -390), тобто 20 В. Формула ККД електродвигуна для розрахунку втрат матиме вигляд у нашій ситуації: 20/401*100 = 4.98%. Це означає, що ми втрачаємо 5% ККД під час роботи через різниці напруги на фазах.

Загальні втрати та падіння ККД

Негативних факторів, що впливають на падіння ККД електродвигуна, дуже багато. Існують певні методики, що дозволяють їх визначати. Наприклад, можна визначити, чи є проміжок, через який частково передається потужність з мережі до статора і далі - на ротор.

Втрати стартера також мають місце, і вони складаються з кількох значень. Насамперед це можуть бути втрати, що стосуються вихрових струмів і перемагнічування сердечників статора.

Якщо двигун асинхронний, то мають місце додаткові втрати через зубці в роторі та статорі. Також в окремих вузлах двигуна можуть виникати вихрові струми. Все це у сумі знижує ККД електродвигуна на 0,5%. В асинхронних двигунах враховуються всі втрати, які можуть виникати при роботі. Тому діапазон може змінюватись від 80 до 90%.

Автомобільні двигуни

Історія розвитку електричних двигунів починається з моменту відкриття Згідно з ним, індукційний струм завжди рухається таким чином, щоб протидіяти причині, що викликає його. Саме ця теорія лягла основою створення першого електричного двигуна.

Сучасні моделі ґрунтуються на цьому ж принципі, проте кардинально відрізняються від перших екземплярів. Електричні мотори стали набагато потужнішими, компактнішими, але найголовніше - їх ККД значно збільшився. Ми вже писали вище про те, який ККД електродвигуна, і в порівнянні з двигуном внутрішнього згоряння це приголомшливий результат. Наприклад, максимальний ККД двигуна внутрішнього згоряння сягає 45%.

Переваги електричного двигуна

Високий ККД - це головна перевага такого двигуна. І якщо двигун внутрішнього згоряння витрачає більше 50% енергії на нагрівання, то в електричному моторі на нагрівання йде невелика частина енергії.

Другою перевагою є невелика вага та компактні розміри. Наприклад, компанія Yasa Motors створила мотор із вагою всього 25 кг. Він здатний видавати 650 Нм, що дуже пристойний результат. Також такі мотори довговічні, не потребують коробки передач. Багато власників електрокарів говорять про економічність електричних двигунів, що логічно певною мірою. Адже під час роботи електромотор не виділяє жодних продуктів згоряння. Однак багато водіїв забувають про те, що для виробництва електроенергії необхідно використовувати вугілля, газ або збагачений уран. Всі ці елементи забруднюють довкілля, тому екологічність електродвигунів – це дуже спірне питання. Так, вони не забруднюють повітря у процесі роботи. За них це роблять електростанції під час виробництва електроенергії.

Підвищення ефективності електродвигунів

Електричні двигуни мають деякі недоліки, які погано впливають на ефективність роботи. Це слабкий пусковий момент, високий пусковий струм та неузгодженість механічного моменту валу з механічним навантаженням. Це призводить до того, що ККД пристрою знижується.

Для підвищення ефективності намагаються забезпечити навантаження двигуна до 75% і вище та збільшувати коефіцієнти потужності. Також є спеціальні прилади для регулювання частоти струму і напруги, що подається, що теж призводить до підвищення ефективності і зростання ККД.

Одним із найпопулярніших приладів для збільшення ККД електродвигуна є пристрій плавного пуску, який обмежує швидкість зростання пускового струму. Також доречно використовувати зміни швидкості обертання мотора шляхом зміни частоти напруги. Це призводить до зниження витрати електроенергії та забезпечує плавний високу точність регулювання. Також збільшується пусковий момент, а при змінному навантаженні стабілізується швидкість обертання. Внаслідок цього ефективність електродвигуна підвищується.

Максимальний ККД електродвигуна

Залежно від типу конструкції, коефіцієнт корисної дії в електричних двигунах може змінюватись від 10 до 99%. Все залежить від того, якою саме це буде двигун. Наприклад, ККД електродвигуна насоса поршневого типу становить 70-90%. Кінцевий результат залежить від виробника, будови пристрою і т. д. Те ж саме можна сказати і про ККД електродвигуна підйомного крана. Якщо він дорівнює 90%, це означає, що 90% споживаної електроенергії піде виконання механічної роботи, інші 10% - на нагрівання деталей. Все ж таки є найбільш вдалі моделі електродвигунів, коефіцієнт корисної дії яких наближається до 100%, але не дорівнює цьому значенню.

Чи можливий ККД понад 100%?

Ні для кого не секрет, що електричні двигуни, ККД яких перевищує 100%, не можуть існувати в природі, оскільки це суперечить основному закону про збереження енергії. Справа в тому, що енергія не може взятися з нізвідки і так само зникнути. Будь-який двигун потребує джерела енергії: бензину, електрики. Однак бензин не вічний, як і електроенергія, адже їх запаси доводиться поповнювати. Але якби існувало джерело енергії, яке не потребувало поповнення, то цілком можливо було б створити мотор з ККД понад 100%. Російський винахід Володимир Чернишов показав опис двигуна, який ґрунтується на постійному магніті, і його ККД, як запевняє сам винахідник, становить понад 100%.

Гідроелектростанція як приклад вічного двигуна

Наприклад візьмемо гідроелектростанцію, де енергія виробляється з допомогою падіння з великої висоти води. Вода обертає турбіну, і та виробляє електрику. Падіння води здійснюється під впливом гравітації Землі. І хоча робота з виробництва електроенергії відбувається, гравітація Землі стає слабкіше, тобто сила тяжіння не зменшується. Далі вода під дією сонячних променів випаровується і знову надходить у водосховище. У цьому цикл завершується. В результаті електроенергію вироблено, витрати на її виробництво відновлено.

Звичайно, можна сказати, що Сонце не вічне, це так, але пару-трійку мільярдів років воно протягне. Що ж до гравітації, вона постійно здійснює роботу, витягуючи вологу з атмосфери. Якщо сильно узагальнити, то гідроелектростанція - це двигун, який перетворює механічну енергію на електричну, і його ККД становить понад 100%. Це дає зрозуміти, що шукати шляхи створення електродвигуна, ККД якого може бути понад 100%, не варто припиняти. Адже не тільки гравітацію можна використовувати як невичерпне джерело енергії.

Постійні магніти як джерела енергії для двигунів

Друге цікаве джерело - постійний магніт, який нізвідки не отримує енергію, а магнітне поле не витрачається навіть під час роботи. Наприклад, якщо магніт щось притягне до себе, то він виконає роботу, а його магнітне поле слабше не стане. Цю властивість вже не раз намагалися використовувати для створення так званого вічного двигуна, але поки що нічого більш-менш нормального з цього не вийшло. Будь-який механізм зноситься рано чи пізно, але саме джерело, яким є постійний магніт, практично вічне.

Втім, є фахівці, які стверджують, що згодом постійні магніти втрачають свої сили внаслідок старіння. Це неправда, але навіть якби було правдою, то повернути його до життя можна було б лише одним електромагнітним імпульсом. Двигун, який вимагав би перезарядку раз на 10-20 років, хоч і не може претендувати на роль вічного, але дуже близько до цього підходить.

Вже було багато спроб створити вічний двигун з урахуванням постійних магнітів. Поки що не було вдалих рішень, на жаль. Але враховуючи той факт, що попит на такі двигуни є (його просто не може не бути), цілком можливо, що в найближчому майбутньому ми побачимо щось, що дуже близько підійде до моделі вічного двигуна, який працюватиме на відновлюваній енергії.

Висновок

ККД електродвигуна - це найважливіший параметр, який визначає ефективність роботи того чи іншого двигуна. Чим вище ККД, тим краще двигун. У двигуні з ККД 95% майже вся енергія, що витрачається, йде на виконання роботи і тільки 5% витрачається не по потребі (наприклад, на нагрівання запчастин). Сучасні дизельні двигуни можуть досягати значення ККД 45% і це вважається класним результатом. ККД бензинових двигунів ще менше.

Енциклопедичний YouTube

• 1 / 5

  Математично визначення ККД може бути записане у вигляді:

  η = A Q , (\displaystyle \eta =(\frac (A)(Q)),)

  де А- Корисна робота (енергія), а Q- Витрачена енергія.

  Якщо ККД виражається у відсотках, він обчислюється по формуле:

  η = A Q × 100 % (\displaystyle \eta =(\frac (A)(Q))\times 100\%) ε X = Q X / A (\displaystyle \varepsilon _(\mathrm (X)) = Q_(\mathrm (X) )/A),

  де Q X (\displaystyle Q_(\mathrm (X) ))- тепло, яке відбирається від холодного кінця (у холодильних машинах холодопродуктивність); A (\displaystyle A)

  Для теплових насосів використовують термін коефіцієнт трансформації

  ε Γ = Q Γ / A (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=Q_(\Gamma )/A),

  де Q Γ (\displaystyle Q_(\Gamma ))- тепло конденсації, що передається теплоносія; A (\displaystyle A)- робота, що витрачається на цей процес (або електроенергія).

  В ідеальній машині Q Γ = Q X + A (\displaystyle Q_(\Gamma )=Q_(\mathrm (X) )+A)звідси для ідеальної машини ε Γ = ε X + 1 (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=\varepsilon _(\mathrm (X) )+1)

  Найкращими показниками продуктивності для холодильних машин має зворотний цикл «Карно»: в ньому холодильний коефіцієнт

  ε = T X T Γ − T X (\displaystyle \varepsilon =(T_(\mathrm (X) ) \over (T_(\Gamma )-T_(\mathrm (X) )))), оскільки, крім прийнятої в розрахунок енергії A(напр., електричної), тепло Qйде й енергія, що відбирається від холодного джерела.

  Відомо, що вічний двигун неможливий. Це пов'язано з тим, що для будь-якого механізму справедливе твердження: виконана за допомогою цього механізму повна робота (у тому числі на нагрівання механізму та навколишнього середовища, на подолання сили тертя) завжди більша за корисну роботу.

  Наприклад, більше половини роботи двигуна внутрішнього згоряння відбувається марно витрачається на нагрівання складових частин двигуна; кілька теплоти виносять вихлопні гази.

  Часто необхідно оцінювати ефективність механізму, доцільність його використання. Тому, щоб розраховувати, яка частина від виконаної роботи витрачається марно і яка частина з користю, вводиться спеціальна фізична величина, яка показує ефективність механізму.

  Ця величина називається коефіцієнтом корисної дії механізму

  Коефіцієнт корисної дії механізму дорівнює відношенню корисної роботи до повної роботи. Очевидно, коефіцієнт корисної дії завжди менше одиниці. Цю величину часто виражають у відсотках. Зазвичай її позначають грецькою літерою η (читається "ця"). Скорочено коефіцієнт корисної дії записують ККД.

  η = (А_повний /А_корисний) * 100%,

  де η ККД, А_повна повна робота, А_корисна корисна робота.

  p align="justify"> Серед двигунів найбільший коефіцієнт корисної дії має електричний двигун (до 98%). Коефіцієнт корисної дії двигунів внутрішнього згоряння 20-40%, парової турбіни приблизно 30%.

  Зазначимо, що для збільшення коефіцієнта корисної дії механізмучасто намагаються зменшити силу тертя. Це можна зробити, використовуючи різні мастила або шарикопідшипники, в яких тертя ковзання замінюється тертям кочення.

  Приклади розрахунку ККД

  Розглянемо приклад.Велосипедист масою 55 кг піднявся велосипедом масою 5 кг на пагорб, висота якого 10 м, здійснивши при цьому роботу 8 кДж. Знайдіть коефіцієнт корисної дії велосипеда. Тертя кочення коліс дорогу не враховуйте.

  Рішення.Знайдемо загальну масу велосипеда та велосипедиста:

  m = 55 кг + 5 кг = 60 кг

  Знайдемо їхню загальну вагу:

  P = mg = 60 кг * 10 Н/кг = 600 Н

  Знайдемо роботу, здійснену на підйом велосипеда та велосипедиста:

  Aкорисн = РS = 600 Н * 10 м = 6 кДж

  Знайдемо ККД велосипеда:

  А_повн /А_корисн * 100% = 6 кДж / 8 кДж * 100% = 75%

  Відповідь:ККД велосипеда дорівнює 75%.

  Розглянемо ще один приклад.На кінець плеча важеля підвішено тіло масою m. До іншого плеча прикладають силу F, спрямовану вниз, та її кінець опускається на h. Знайдіть, наскільки піднялося тіло, якщо коефіцієнт корисної дії важеля дорівнює η %.

  Рішення.Знайдемо роботу, здійснену силою F:

  η % від цієї роботи здійснено на те, щоб підняти тіло масою m. Отже, на підняття тіла витрачено Fhη/100. Так як вага тіла дорівнює mg, тіло піднялося на висоту Fhη/100/mg.