Ajutor la Tele2, tarife, intrebari

Să presupunem că ne relaxăm la țară și trebuie să aducem apă din fântână. Coborâm o găleată în ea, luăm apă și începem să o ridicăm. Ai uitat care este scopul nostru? Așa este: ia niște apă. Dar uite: ridicăm nu numai apă, ci și găleata în sine, precum și lanțul greu de care atârnă. Acest lucru este simbolizat de o săgeată în două culori: greutatea încărcăturii pe care o ridicăm este suma greutății apei și greutatea găleții și a lanțului.

Având în vedere situația calitativ, spunem: alături de munca utilă de ridicare a apei, executăm și alte lucrări - ridicarea unei găleți și a unui lanț. Bineînțeles, fără lanț și găleată, nu am reuși să tragem apă, totuși, din punctul de vedere al scopului final, greutatea lor ne „dăunează”. Dacă această greutate ar fi mai mică, atunci lucrare perfectă completă ar fi, de asemenea, mai puțin (cu același util).

Acum să trecem la cantitativ studiați aceste lucrări și introduceți o mărime fizică numită eficienţă.

Sarcină. Merele selectate pentru procesare, încărcătorul se toarnă din coșuri în camion. Masa unui coș gol este de 2 kg, iar merele din el sunt de 18 kg. Care este ponderea muncii utile a încărcătorului din munca sa totală?

Soluţie. Treaba completă este să muți merele în coșuri. Această lucrare constă în ridicarea merelor și ridicarea coșurilor. Important: ridicarea merelor este o muncă utilă, dar ridicarea coșurilor este „inutilă”, deoarece scopul muncii încărcătorului este de a muta numai merele.

Să introducem notația: Fя este forța cu care mâinile ridică doar mere, iar Fк este forța cu care mâinile ridică doar coșul. Fiecare dintre aceste forțe este egală cu forța gravitațională corespunzătoare: F=mg.

Folosind formula A = ±(F||  l) , „scriem” munca acestor două forțe:

Auseful \u003d + Fya lya \u003d mya g h și Auseless \u003d + Fk lk \u003d mk g h

Lucrarea completă constă din două lucrări, adică este egală cu suma lor:

Afull \u003d Auseful + Auseless \u003d mi g h + mk g h \u003d (mi + mk) g h

În problemă, ni se cere să calculăm ponderea muncii utile a încărcătorului din munca sa totală. Facem acest lucru împărțind munca utilă la total:

În fizică, astfel de cote sunt de obicei exprimate ca procent și notate cu litera greacă „η” (a se citi: „aceasta”). Ca rezultat, obținem:

η \u003d 0,9 sau η \u003d 0,9 100% \u003d 90%, ceea ce este același.

Acest număr arată că din 100% din munca completă a încărcătorului, ponderea muncii sale utile este de 90%. Problema rezolvata.

O mărime fizică egală cu raportul muncă utilă pentru a finaliza munca perfectă, în fizică are propriul nume - eficiență - eficienţă:

După calcularea eficienței folosind această formulă, se obișnuiește să o înmulțim cu 100%. Și invers: pentru a înlocui eficiența în această formulă, valoarea acesteia trebuie convertită dintr-un procent într-o fracție zecimală, împărțind la 100%.

Dispoziții generale

Eficiența este definită ca raportul dintre puterea utilă sau furnizată P 2 la intrarea de alimentare P 1:

Mașinile electrice moderne au un coeficient ridicat de performanță (eficiență). Deci, pentru mașinile DC cu o putere de 10 kW, randamentul este de 83 - 87%, cu o putere de 100 kW - 88 - 93% și cu o putere de 1000 kW - 92 - 96%. Doar mașinile mici au o eficiență relativ scăzută; de exemplu, un motor de 10 W DC are o eficiență de 30 - 40%.

Curba de eficiență a unei mașini electrice η = f(P 2) mai întâi crește rapid odată cu creșterea sarcinii, apoi randamentul atinge valoarea maximă (de obicei la o sarcină apropiată de cea nominală) și scade la sarcini mari (Figura 1). Acesta din urmă se explică prin faptul că anumite tipuri de pierderi (electrice eu a 2 rși suplimentar) cresc mai repede decât puterea utilă.

Metode directe și indirecte de determinare a factorului de eficiență

Metodă directă de determinare a eficienței din valori experimentale P 1 și P 2 conform formulei (1) poate da o inexactitate semnificativă, deoarece, în primul rând, P 1 și P 2 sunt apropiate ca valoare și, în al doilea rând, determinarea lor experimentală este asociată cu erori. Cele mai mari dificultăți și erori sunt cauzate de măsurarea puterii mecanice.

Dacă, de exemplu, valoarea reală a puterii P 1 = 1000 kW și P 2 = 950 kW poate fi determinat cu o precizie de 2%, apoi în loc de valoarea reală a eficienței.

η = 950/1000 = 0,95

disponibil

Prin urmare, GOST 25941-83, "Mașini electrice rotative. Metode pentru determinarea pierderilor și a eficienței", prescrie pentru mașinile cu η% ≥ 85% o metodă indirectă pentru determinarea eficienței, în care suma pierderilor este determinată din datele experimentale. p Σ .

Înlocuirea în formula (1) P 2 = P 1 - pΣ, primim

Aplicând substituția aici P 1 = P 2 + pΣ , obținem o altă formă a formulei:

(4)

Deoarece este mai convenabil și mai precis să măsurați puterea electrică (pentru motoare P 1 și pentru generatoare P 2), atunci formula (3) este mai potrivită pentru motoare și formula (4) pentru generatoare. Metode de determinare experimentală a pierderilor individuale și a sumei pierderilor pΣ sunt descrise în standardele pentru mașini electrice și în manualele pentru testarea și cercetarea mașinilor electrice. Chiar dacă pΣ este determinat cu mult mai puțină precizie decât P 1 sau P 2, când se folosesc formulele (3) și (4) în locul expresiei (1), se obțin rezultate mult mai precise.

Conditii pentru eficienta maxima

Diferite tipuri de pierderi depind de sarcină în moduri diferite. De obicei, se poate presupune că unele tipuri de pierderi rămân constante atunci când sarcina se modifică, în timp ce altele sunt variabile. De exemplu, dacă un generator de curent continuu funcționează la o viteză de rotație constantă și un flux de excitație constant, atunci pierderile mecanice și magnetice sunt de asemenea constante. Dimpotrivă, pierderile electrice în armătură, poli suplimentari și înfășurările de compensare se modifică proporțional eu a ², iar în contactele periei - proporțional eu A. Tensiunea generatorului este, de asemenea, aproximativ constantă și, prin urmare, cu un anumit grad de precizie P 2∼ eu A.

Astfel, în general, într-un caz oarecum idealizat, putem presupune că

Unde p 0 - pierderi constante, independente de sarcina; p 1 - valoarea pierderilor in functie de gradul I k ng la sarcina nominală; p 2 - valoarea pierderilor în funcție de pătrat k ng, la sarcina nominală.

Substitui P 2 din (5) și pΣ din (7) în formula pentru eficiență

Să stabilim la ce valoare k ng eficiența atinge valoarea sa maximă, pentru care definim derivata dη/ dk ng prin formula (8) și echivalează-l cu zero:

Această ecuație este satisfăcută atunci când numitorul ei este egal cu infinitul, adică atunci când k ng = ∞. Acest caz nu prezintă interes. Prin urmare, este necesar să setați numărătorul egal cu zero. Făcând asta, obținem

Astfel, randamentul va fi maxim la o astfel de sarcina, la care pierderile variabile k ng ² × p 2, în funcție de pătratul sarcinii, devin egale cu pierderi constante p 0 .

Valoarea factorului de sarcină la randament maxim, conform formulei (9),

Dacă mașina este proiectată pentru o valoare dată de η max, atunci, deoarece pierderile k ng × p 1 sunt de obicei relativ mici, putem presupune că

p 0 + p 2 ≈ pΣ = const.

Prin modificarea raportului pierderilor p 0 și p 2, puteți obține valoarea maximă a eficienței la diferite sarcini. Dacă mașina funcționează în cea mai mare parte la sarcini apropiate de valoarea nominală, atunci este avantajos ca valoarea k ng [vezi formula (10)] era aproape de unitate. Dacă mașina funcționează în principal la sarcini ușoare, atunci este benefic ca valoarea k ng [vezi formula (10)] a fost în mod corespunzător mai mic.

Fizica este o știință care studiază procesele care au loc în natură. Această știință este foarte interesantă și curioasă, deoarece fiecare dintre noi își dorește să ne mulțumească mental, dobândind cunoștințe și înțelegere despre cum și ce este aranjat în lumea noastră. Fizica, ale cărei legi au fost deduse de mai bine de un secol și mai mult de o duzină de oameni de știință, ne ajută în această sarcină și nu trebuie decât să ne bucurăm și să absorbim cunoștințele oferite.

Dar, în același timp, fizica este o știință departe de a fi simplă, ca, de fapt, natura însăși, dar ar fi foarte interesant să o înțelegem. Astăzi vom vorbi despre factorul de eficiență. Vom învăța ce este eficiența și de ce este necesară. Să luăm în considerare totul clar și interesant.

Explicația abrevierei - eficienţă. Cu toate acestea, o astfel de interpretare din prima dată poate să nu fie deosebit de clară. Acest coeficient caracterizează eficiența unui sistem sau a unui corp separat și, mai des, a unui mecanism. Eficiența se caracterizează prin întoarcerea sau conversia energiei.

Acest coeficient se aplică aproape a tot ceea ce ne înconjoară, și chiar și pentru noi înșine, și într-o măsură mai mare. La urma urmei, facem o muncă utilă tot timpul, dar cât de des și cât de important este este o altă întrebare, iar termenul de „eficiență” este folosit împreună cu acesta.

Este important să ținem cont de asta acest coeficient este nelimitat, de obicei reprezintă fie valori matematice, de exemplu, 0 și 1, fie, așa cum se întâmplă mai des, ca procent.

În fizică, acest coeficient este notat cu litera Ƞ sau, așa cum se numește în mod obișnuit, Eta.

muncă utilă

Când folosim orice mecanism sau dispozitiv, suntem siguri că vom lucra. De regulă, este întotdeauna mai mult decât ceea ce avem nevoie pentru a finaliza sarcina. Pe baza acestor fapte, se disting două tipuri de muncă: aceasta este cheltuită, care este indicată printr-o literă mare, A cu z mic (Az) și utilă - A cu litera p (Ap). De exemplu, să luăm acest caz: avem sarcina de a ridica un pavaj de o anumită masă la o anumită înălțime. În acest caz, lucrarea caracterizează doar depășirea gravitației, care, la rândul său, acționează asupra sarcinii.

În cazul în care se folosește orice dispozitiv pentru ridicare, cu excepția gravitației pietrului, este important să se țină cont și gravitația pieselor acestui dispozitiv. Și pe lângă toate acestea, este important să ne amintim că, câștigând în forță, vom pierde mereu pe drum. Toate aceste fapte duc la o concluzie că munca cheltuită în orice caz va fi mai utilă, Az > Ap, întrebarea este cât de mult mai este, deoarece puteți minimiza această diferență și, prin urmare, puteți crește eficiența dispozitivului nostru sau al nostru.

Munca utilă este partea din munca cheltuită pe care o facem folosind mecanismul. Și eficiența este doar acea cantitate fizică care arată ce parte din munca utilă este din toată munca cheltuită.

Rezultat:

• Lucrarea cheltuită Az este întotdeauna mai utilă Ap.
• Cu cât este mai mare raportul dintre util și cheltuit, cu atât este mai mare raportul și invers.
• An se găsește înmulțind masa cu accelerația în cădere liberă cu înălțimea liftului.

Există o anumită formulă pentru găsirea eficienței. Sună așa: pentru a găsi eficiența în fizică, trebuie să împărțiți cantitatea de energie la munca depusă de sistem. Adică, eficiența este raportul dintre energia cheltuită și munca efectuată. Din aceasta putem trage o concluzie simplă că, cu cât sistemul sau corpul este mai bun și mai eficient, cu atât se cheltuiește mai puțină energie pentru a lucra.

Formula în sine pare scurtă și foarte simplă Ƞ va fi egală cu A/Q. Adică Ƞ = A/Q. În această formulă scurtă, fixăm elementele de care avem nevoie pentru calcul. Adică, A în acest caz este energia utilizată care este consumată de sistem în timpul funcționării, iar litera majusculă Q, la rândul său, va fi A cheltuită sau din nou energia cheltuită.

În mod ideal, eficiența este egală cu unitatea. Dar, așa cum se întâmplă de obicei, el este mai mic decât ea. Acest lucru se întâmplă din cauza fizicii și, desigur, din cauza legii conservării energiei.

Chestia este că legea conservării energiei presupune că nu se poate obține mai mult A decât se primește energie. Și chiar și acest coeficient va fi egal cu unul extrem de rar, deoarece energia este întotdeauna irosită. Iar munca este însoțită de pierderi: de exemplu, într-un motor, pierderea constă în încălzirea sa abundentă.

Deci, formula eficienței este:

Ƞ=A/Q, Unde

• A este munca utilă pe care o face sistemul.
• Q este energia consumată de sistem.

Aplicații în diferite domenii ale fizicii

Este de remarcat faptul că eficiența nu există ca un concept neutru, fiecare proces are propria eficiență, aceasta nu este o forță de frecare, nu poate exista de la sine.

Luați în considerare câteva dintre exemplele de procese cu prezența eficienței.

De exemplu, ia un motor electric. Sarcina unui motor electric este de a transforma energia electrică în energie mecanică. În acest caz, coeficientul va fi randamentul motorului în raport cu conversia energiei electrice în energie mecanică. Există și o formulă pentru acest caz și arată astfel: Ƞ=P2/P1. Aici P1 este puterea în cazul general, iar P2 este puterea netă pe care o produce motorul însuși.

Este ușor de ghicit că structura formulei coeficientului este întotdeauna păstrată, doar datele care trebuie înlocuite se modifică în ea. Ele depind de cazul specific, dacă este un motor, ca în cazul de mai sus, atunci este necesar să funcționeze cu puterea consumată, dacă este de lucru, atunci formula originală va fi diferită.

Acum cunoaștem definiția eficiențeiși avem o idee despre acest concept fizic, precum și despre elementele și nuanțele sale individuale. Fizica este una dintre cele mai mari științe, dar poate fi demontată în bucăți mici pentru a înțelege. Astăzi am explorat una dintre aceste piese.

Video

Acest videoclip vă va ajuta să înțelegeți ce este eficiența.

Nu ai primit răspuns la întrebarea ta? Propuneți autorilor un subiect.

Nici o singură acțiune nu este efectuată fără pierderi - sunt întotdeauna acolo. Rezultatul obținut este întotdeauna mai mic decât efortul care trebuie depus pentru a-l atinge. Despre cât de mari sunt pierderile în performanța muncii și evidențiate de coeficientul de performanță (COP).

Ce se ascunde în spatele acestei abrevieri? În esență, acesta este coeficientul de eficiență al mecanismului sau un indicator al utilizării raționale a energiei. Valoarea eficienței nu are unități de măsură, se exprimă în procente. Acest coeficient este definit ca raportul dintre munca utilă a dispozitivului și munca cheltuită pentru funcționarea acestuia. Pentru a calcula eficiența, formula de calcul va arăta astfel:

Eficiență \u003d 100 * (muncă utilă efectuată / muncă cheltuită)

Dispozitive diferite folosesc valori diferite pentru a calcula acest raport. Pentru motoarele electrice, eficiența va arăta ca raportul dintre munca utilă efectuată și energia electrică primită din rețea. Căci va fi definit ca raportul dintre munca utilă efectuată și cantitatea de căldură consumată.

Pentru a determina eficiența, este necesar ca toate să fie diferite și munca să fie exprimată în aceleași unități. Apoi va fi posibilă compararea oricăror obiecte, cum ar fi generatoarele de electricitate și obiectele biologice, în ceea ce privește eficiența.

După cum s-a menționat deja, din cauza pierderilor inevitabile în timpul funcționării mecanismelor, randamentul este întotdeauna mai mic de 1. Astfel, randamentul centralelor termice ajunge la 90%, pentru motoarele cu ardere internă randamentul este mai mic de 30%, randamentul unui electric transformatorul este de 98%. Conceptul de eficiență poate fi aplicat atât mecanismului în ansamblu, cât și nodurilor sale individuale. Într-o evaluare generală a eficienței mecanismului în ansamblu (eficiența acestuia), este luat produsul eficienței componentelor individuale ale acestui dispozitiv.

Problema utilizării eficiente a combustibilului nu a apărut astăzi. Odată cu o creștere continuă a costului resurselor energetice, problema creșterii eficienței mecanismelor se transformă dintr-o problemă pur teoretică într-una practică. Dacă eficiența unei mașini convenționale nu depășește 30%, atunci pur și simplu aruncăm 70% din banii noștri cheltuiți pentru alimentarea unei mașini.

Luarea în considerare a eficienței motorului cu ardere internă (motor cu ardere internă) arată că pierderile apar în toate etapele funcționării acestuia. Deci, doar 75% din combustibilul primit arde în cilindrii motorului, iar 25% este eliberat în atmosferă. Din tot combustibilul ars, doar 30-35% din căldura degajată este cheltuită pentru lucrări utile, restul căldurii fie se pierde cu gazele de eșapament, fie rămâne în sistemul de răcire al mașinii. Din puterea primită, aproximativ 80% este folosită pentru lucrări utile, restul puterii este cheltuită pentru depășirea forțelor de frecare și este folosită de mecanismele auxiliare ale mașinii.

Chiar și pe un exemplu atât de simplu, analiza eficacității mecanismului vă permite să determinați direcțiile în care trebuie efectuată munca pentru a reduce pierderile. Astfel, una dintre priorități este asigurarea arderii complete a combustibilului. Acest lucru se realizează prin pulverizarea suplimentară a combustibilului și creșterea presiunii, motiv pentru care motoarele cu injecție directă și turboalimentare devin atât de populare. Căldura îndepărtată din motor este folosită pentru a preîncălzi combustibilul pentru a îmbunătăți volatilitatea acestuia, iar pierderile mecanice sunt reduse prin utilizarea calităților moderne.

Aici am luat în considerare un astfel de concept, deoarece este descris ce este și ce afectează acesta. Eficiența activității sale este luată în considerare pe exemplul unui motor cu ardere internă și sunt determinate direcțiile și modalitățile de creștere a capacităților acestui dispozitiv și, în consecință, eficiența.

Data publicării 28.01.2013 13:48

Nici o singură acțiune nu este efectuată fără pierderi - există întotdeauna pierderi. Rezultatul obținut este întotdeauna mai mic decât efortul care trebuie depus pentru a-l atinge. Despre cât de mari sunt pierderile în performanța muncii și evidențiate de coeficientul de performanță (COP).

Ce se ascunde în spatele acestei abrevieri? În esență, acesta este coeficientul de eficiență al mecanismului sau un indicator al utilizării raționale a energiei. Valoarea eficienței nu are unități de măsură, se exprimă în procente. Acest coeficient este definit ca raportul dintre munca utilă a dispozitivului și munca cheltuită pentru funcționarea acestuia. Pentru a calcula eficiența, formula de calcul va arăta astfel:

Eficiență \u003d 100 * (muncă utilă efectuată / muncă cheltuită)

Dispozitive diferite folosesc valori diferite pentru a calcula acest raport. Pentru motoarele electrice, eficiența va arăta ca raportul dintre munca utilă efectuată și energia electrică primită din rețea. Pentru motoarele termice, randamentul va fi definit ca raportul dintre munca utila efectuata si cantitatea de caldura consumata.

Pentru a determina eficiența, este necesar ca toate tipurile diferite de energie și muncă să fie exprimate în aceleași unități. Apoi va fi posibilă compararea oricăror obiecte, cum ar fi centrale nucleare, generatoare de energie și obiecte biologice, în ceea ce privește eficiența.

După cum s-a menționat deja, din cauza pierderilor inevitabile în timpul funcționării mecanismelor, randamentul este întotdeauna mai mic de 1. Astfel, randamentul centralelor termice ajunge la 90%, pentru motoarele cu ardere internă randamentul este mai mic de 30%, randamentul unui electric transformatorul este de 98%. Conceptul de eficiență poate fi aplicat atât mecanismului în ansamblu, cât și nodurilor sale individuale. Într-o evaluare generală a eficienței mecanismului în ansamblu (eficiența acestuia), este luat produsul eficienței componentelor individuale ale acestui dispozitiv.

Problema utilizării eficiente a combustibilului nu a apărut astăzi. Odată cu o creștere continuă a costului resurselor energetice, problema creșterii eficienței mecanismelor se transformă dintr-o problemă pur teoretică într-una practică. Dacă eficiența unei mașini convenționale nu depășește 30%, atunci pur și simplu aruncăm 70% din banii noștri cheltuiți pentru alimentarea unei mașini.

Luarea în considerare a eficienței motorului cu ardere internă (motor cu ardere internă) arată că pierderile apar în toate etapele funcționării acestuia. Deci, doar 75% din combustibilul primit arde în cilindrii motorului, iar 25% este eliberat în atmosferă. Din tot combustibilul ars, doar 30-35% din căldura degajată este cheltuită pentru lucrări utile, restul căldurii fie se pierde cu gazele de eșapament, fie rămâne în sistemul de răcire al mașinii. Din puterea primită, aproximativ 80% este folosită pentru lucrări utile, restul puterii este cheltuită pentru depășirea forțelor de frecare și este folosită de mecanismele auxiliare ale mașinii.

Chiar și pe un exemplu atât de simplu, analiza eficacității mecanismului vă permite să determinați direcțiile în care trebuie efectuată munca pentru a reduce pierderile. Astfel, una dintre priorități este asigurarea arderii complete a combustibilului. Acest lucru se realizează prin pulverizarea suplimentară a combustibilului și creșterea presiunii, motiv pentru care motoarele cu injecție directă și turboalimentare devin atât de populare. Căldura îndepărtată din motor este folosită pentru a încălzi combustibilul pentru a-i îmbunătăți volatilitatea, iar pierderile mecanice sunt reduse prin utilizarea uleiurilor sintetice moderne.