Apakah kecekapan? Prinsip operasi enjin haba. Pekali prestasi (kecekapan) enjin haba

Kandungan:

Dalam proses memindahkan caj di dalam litar tertutup, sejumlah kerja dilakukan oleh sumber semasa. Ia boleh berguna dan lengkap. Dalam kes pertama, sumber semasa menggerakkan cas dalam litar luaran, semasa melakukan kerja, dan dalam kes kedua, cas bergerak ke seluruh litar keseluruhan. Dalam proses ini sangat penting mempunyai kecekapan sumber arus, ditakrifkan sebagai nisbah rintangan luaran dan jumlah litar. Jika rintangan dalaman sumber dan rintangan luaran beban adalah sama, separuh daripada jumlah kuasa akan hilang dalam sumber itu sendiri, dan separuh lagi akan dilepaskan pada beban. Dalam kes ini pekali tindakan yang berguna akan menjadi 0.5 atau 50%.

Kecekapan litar elektrik

Faktor kecekapan yang sedang dipertimbangkan adalah berkaitan terutamanya dengan kuantiti fizik, mencirikan kelajuan penukaran atau penghantaran elektrik. Antaranya, kuasa, diukur dalam watt, diutamakan. Terdapat beberapa formula untuk menentukannya: P = U x I = U2/R = I2 x R.

Dalam litar elektrik mungkin ada makna yang berbeza voltan dan jumlah cas, masing-masing, dan kerja yang dilakukan juga berbeza dalam setiap kes. Selalunya terdapat keperluan untuk menganggarkan kelajuan di mana elektrik dihantar atau ditukar. Kelajuan ini mewakili kuasa elektrik, sepadan dengan kerja yang dilakukan untuk unit masa tertentu. Dalam bentuk formula, parameter ini akan kelihatan seperti ini: P=A/∆t. Oleh itu, kerja dipaparkan sebagai hasil darab kuasa dan masa: A=P∙∆t. Unit kerja yang digunakan ialah .

Untuk menentukan sejauh mana kecekapan peranti, mesin, litar elektrik atau sistem lain yang serupa berkaitan dengan kuasa dan operasi, kecekapan digunakan. Nilai ini ditakrifkan sebagai nisbah tenaga yang dibelanjakan secara berguna kepada jumlah tenaga yang memasuki sistem. Kecekapan dilambangkan dengan simbol η, dan ditakrifkan secara matematik sebagai formula: η = A/Q x 100% = [J]/[J] x 100% = [%], di mana A ialah kerja yang dilakukan oleh pengguna , Q ialah tenaga yang diberi oleh punca . Selaras dengan undang-undang pemuliharaan tenaga, nilai kecekapan sentiasa sama dengan atau di bawah perpaduan. Ini bermakna kerja yang berguna tidak boleh melebihi jumlah tenaga yang dibelanjakan untuk melakukannya.

Dengan cara ini, kehilangan kuasa dalam mana-mana sistem atau peranti ditentukan, serta tahap kegunaannya. Sebagai contoh, dalam konduktor, kehilangan kuasa berlaku apabila arus elektrik sebahagiannya ditukar menjadi tenaga haba. Jumlah kerugian ini bergantung pada rintangan konduktor; mereka tidak sebahagian kerja yang berguna.

Terdapat perbezaan yang dinyatakan oleh formula ∆Q=A-Q, yang jelas menunjukkan kehilangan kuasa. Di sini hubungan antara peningkatan kehilangan kuasa dan rintangan konduktor sangat jelas kelihatan. Paling contoh yang cemerlang Lampu pijar yang kecekapannya tidak melebihi 15% digunakan. Baki 85% kuasa ditukar kepada haba, iaitu, menjadi sinaran inframerah.

Apakah kecekapan sumber semasa

Kecekapan yang dipertimbangkan bagi keseluruhan litar elektrik membolehkan kita lebih memahami intipati fizikal kecekapan sumber semasa, formula yang juga terdiri daripada pelbagai kuantiti.

Dalam proses menggerakkan caj elektrik di sepanjang litar elektrik tertutup, sejumlah kerja dilakukan oleh sumber semasa, yang dibezakan sebagai berguna dan lengkap. Semasa melakukan kerja yang berguna, sumber arus menggerakkan cas dalam litar luaran. Apabila beroperasi sepenuhnya, caj, di bawah pengaruh sumber arus, bergerak ke seluruh litar.

Ia dipaparkan sebagai formula seperti berikut:

• Kerja berguna - Apolez = qU = IUt = I2Rt.
• Kerja penuh- Atol = qε = Iεt = I2(R +r)t.

Berdasarkan ini, kita boleh memperoleh formula untuk kuasa berguna dan jumlah sumber semasa:

• Kuasa berguna - Puse = Apoles /t = IU = I2R.
• Jumlah kuasa - Pfull = Afull/t = Iε = I2(R + r).

Akibatnya, formula untuk kecekapan sumber semasa mengambil bentuk berikut:

• η = Apoles/Atol = Puse/Ptot = U/ε = R/(R + r).

Kuasa berguna maksimum dicapai pada nilai tertentu rintangan litar luaran, bergantung pada ciri-ciri sumber dan beban semasa. Walau bagaimanapun, perhatian harus diberikan kepada ketidakserasian kuasa bersih maksimum dan kecekapan maksimum.

Kajian kuasa dan kecekapan sumber semasa

Kecekapan sumber semasa bergantung kepada banyak faktor yang perlu dipertimbangkan dalam urutan tertentu.

Untuk menentukan, mengikut hukum Ohm, terdapat persamaan berikut: i = E/(R + r), di mana E ialah daya gerak elektrik bagi punca arus, dan r ialah rintangan dalamannya. Ini adalah nilai malar yang tidak bergantung pada rintangan pembolehubah R. Menggunakannya, anda boleh menentukan kuasa berguna yang digunakan oleh litar elektrik:

• W1 = i x U = i2 x R. Di sini R ialah rintangan pengguna elektrik, i ialah arus dalam litar, ditentukan oleh persamaan sebelumnya.

Oleh itu, nilai kuasa menggunakan pembolehubah akhir akan ditunjukkan sebagai: W1 = (E2 x R)/(R + r).

Oleh kerana ia adalah pembolehubah perantaraan, dalam kes ini fungsi W1(R) boleh dianalisis untuk ekstremnya. Untuk tujuan ini, adalah perlu untuk menentukan nilai R di mana nilai terbitan pertama kuasa berguna yang berkaitan dengan rintangan berubah-ubah(R) akan sama dengan sifar: dW1/dR = E2 x [(R + r)2 - 2 x R x (R + r)] = E2 x (Ri + r) x (R + r - 2 x R ) = E2(r - R) = 0 (R + r)4 (R + r)4 (R + r)3

Daripada formula ini kita boleh membuat kesimpulan bahawa nilai derivatif boleh menjadi sifar hanya di bawah satu syarat: rintangan penerima elektrik (R) dari sumber semasa mesti mencapai nilai rintangan dalaman sumber itu sendiri (R => r ). Di bawah keadaan ini, nilai faktor kecekapan η akan ditentukan sebagai nisbah kuasa berguna dan jumlah kuasa sumber semasa - W1/W2. Oleh kerana pada titik maksimum kuasa berguna rintangan pengguna tenaga sumber semasa akan sama dengan rintangan dalaman sumber semasa itu sendiri, dalam kes ini kecekapan akan menjadi 0.5 atau 50%.

Masalah kuasa dan kecekapan semasa

Definisi

secara matematik penentuan kecekapan boleh ditulis sebagai:

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

di mana A- kerja yang berguna (tenaga), dan Q- tenaga yang dibelanjakan.

Jika kecekapan dinyatakan sebagai peratusan, maka ia dikira dengan formula:

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

di mana Q X (\displaystyle Q_(\mathrm (X) ))- haba yang diambil dari hujung sejuk (dalam mesin penyejukan, kapasiti penyejukan); A (\gaya paparan A)

Istilah yang digunakan untuk pam haba ialah nisbah transformasi

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

di mana Q Γ (\displaystyle Q_(\Gamma ))- haba pemeluwapan dipindahkan ke penyejuk; A (\gaya paparan A)- kerja (atau tenaga elektrik) yang dibelanjakan untuk proses ini.

Dalam kereta yang sempurna Q Γ = Q X + A (\displaystyle Q_(\Gamma )=Q_(\mathrm (X) )+A), dari sini kepada kereta yang ideal ε Γ = ε X + 1 (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=\varepsilon _(\mathrm (X) )+1)

Kitaran Carnot terbalik mempunyai penunjuk prestasi terbaik untuk mesin penyejukan: ia mempunyai pekali prestasi

ε = T X T Γ − T X (\displaystyle \varepsilon =(T_(\mathrm (X) ) \over (T_(\Gamma )-T_(\mathrm (X)))),

di mana T Γ (\displaystyle T_(\Gamma )), T X (\displaystyle T_(\mathrm (X) )) -

Faktor kecekapan (kecekapan) ialah nilai yang menyatakan, sebagai peratusan, kecekapan mekanisme tertentu (enjin, sistem) dalam menukar tenaga yang diterima menjadi kerja yang berguna.

Baca dalam artikel ini

Mengapa kecekapan diesel lebih tinggi?

Penunjuk kecekapan untuk enjin yang berbeza boleh berbeza-beza dan bergantung kepada beberapa faktor. mempunyai kecekapan yang agak rendah disebabkan oleh sebilangan besar kerugian mekanikal dan haba yang timbul semasa operasi unit kuasa jenis ini.

Faktor kedua ialah geseran yang berlaku semasa interaksi bahagian mengawan. Kebanyakan perbelanjaan tenaga yang berguna terdiri daripada memacu omboh enjin, serta putaran bahagian di dalam motor, yang secara struktur dipasang pada galas. Kira-kira 60% daripada tenaga pembakaran petrol dibelanjakan hanya untuk memastikan operasi unit-unit ini.

Kerugian tambahan disebabkan oleh operasi mekanisme lain, sistem dan lampiran. Peratusan kehilangan rintangan pada saat kemasukan cas seterusnya bahan api dan udara, dan kemudian pelepasan gas ekzos dari silinder enjin pembakaran dalaman, juga diambil kira.

Jika kita membandingkan unit diesel dan enjin petrol, enjin diesel mempunyai kecekapan yang lebih tinggi berbanding unit petrol. Unit kuasa petrol mempunyai kecekapan kira-kira 25-30% daripada jumlah tenaga yang diterima.

Dalam erti kata lain, daripada 10 liter petrol yang dibelanjakan untuk operasi enjin, hanya 3 liter digunakan untuk melakukan kerja yang berguna. Selebihnya tenaga daripada pembakaran bahan api telah hilang.

Dengan anjakan yang sama, kuasa enjin petrol yang disedut semula jadi lebih tinggi, tetapi dicapai pada kelajuan yang lebih tinggi. Enjin perlu "dihidupkan", kerugian meningkat, penggunaan bahan api meningkat. Ia juga perlu untuk menyebut tork, yang secara literal bermaksud daya yang dihantar dari enjin ke roda dan menggerakkan kereta. Enjin pembakaran dalaman petrol mencapai tork maksimum pada kelajuan yang lebih tinggi.

Enjin diesel aspirasi semula jadi yang serupa mencapai tork puncak pada kelajuan rendah, sambil menggunakan kurang bahan api diesel untuk melakukan kerja yang berguna, yang bermaksud kecekapan dan penjimatan bahan api yang lebih tinggi.

Bahan api diesel menjana lebih banyak haba berbanding petrol, suhu pembakaran bahan api diesel lebih tinggi, dan rintangan letupan lebih tinggi. Ternyata enjin pembakaran dalaman diesel menghasilkan kerja yang lebih berguna pada jumlah bahan api tertentu.

Nilai tenaga bahan api diesel dan petrol

Bahan api diesel terdiri daripada hidrokarbon yang lebih berat daripada petrol. Kecekapan unit petrol yang lebih rendah berbanding dengan enjin diesel juga terletak pada komponen tenaga petrol dan ciri-ciri pembakarannya. Pembakaran lengkap bagi jumlah bahan api diesel dan petrol yang sama akan menghasilkan lebih banyak haba dalam kes pertama. Haba dalam enjin pembakaran dalaman diesel lebih ditukar sepenuhnya kepada tenaga mekanikal yang berguna. Ternyata apabila membakar jumlah bahan api yang sama setiap unit masa, enjin diesellah yang akan melakukan lebih banyak kerja.

Ia juga bernilai mengambil kira ciri-ciri suntikan dan penciptaan keadaan yang sesuai untuk pembakaran lengkap campuran. Dalam enjin diesel, bahan api dibekalkan secara berasingan daripada udara; ia tidak disuntik ke dalam manifold pengambilan, tetapi terus ke dalam silinder pada penghujung lejang mampatan. Hasilnya ialah suhu yang lebih tinggi dan pembakaran paling lengkap sebahagian daripada campuran bahan api-udara yang berfungsi.

Keputusan

Pereka bentuk sentiasa berusaha untuk meningkatkan kecekapan kedua-dua diesel dan enjin petrol. Menambah bilangan injap masukan dan ekzos setiap silinder, penggunaan aktif, kawalan elektronik suntikan bahan api, injap pendikit dan penyelesaian lain boleh meningkatkan kecekapan dengan ketara. Ini terpakai pada tahap yang lebih besar kepada enjin diesel.

Terima kasih kepada ciri-ciri ini, enjin diesel moden mampu membakar sepenuhnya sebahagian daripada bahan api diesel yang tepu dengan hidrokarbon dalam silinder dan menghasilkan tork yang tinggi pada kelajuan rendah. Rpm rendah bermakna kurang kehilangan geseran dan seretan yang terhasil. Atas sebab ini, enjin diesel hari ini adalah salah satu jenis enjin pembakaran dalaman yang paling produktif dan ekonomik, kecekapannya sering melebihi 50%.

Baca juga

Mengapa lebih baik untuk memanaskan enjin sebelum memandu: pelinciran, bahan api, haus bahagian sejuk. Bagaimana untuk memanaskan enjin diesel dengan betul pada musim sejuk.

Senarai enjin petrol dan diesel yang paling boleh dipercayai: unit kuasa 4 silinder, enjin pembakaran dalaman 6 silinder dalam talian dan yang berbentuk V loji kuasa. Penilaian.

« Fizik - gred 10"

Apakah sistem termodinamik dan apakah parameter yang mencirikan keadaannya.
Nyatakan hukum pertama dan kedua bagi termodinamik.

Ia adalah penciptaan teori enjin haba yang membawa kepada perumusan undang-undang kedua termodinamik.

Rizab tenaga dalaman dalam kerak bumi dan lautan boleh dianggap hampir tidak terhad. Tetapi untuk menyelesaikan masalah praktikal, mempunyai rizab tenaga tidak mencukupi. Ia juga perlu untuk menggunakan tenaga untuk menggerakkan alat mesin di kilang dan kilang, kenderaan, traktor dan mesin lain, dan untuk memutarkan rotor penjana. arus elektrik dll. Manusia memerlukan enjin - peranti yang mampu melakukan kerja. Kebanyakan enjin di Bumi adalah enjin haba.

Enjin haba- ini adalah peranti yang menukar tenaga dalaman bahan api kepada kerja mekanikal.

Prinsip operasi enjin haba.

Untuk membolehkan enjin melakukan kerja, perlu ada perbezaan tekanan pada kedua-dua belah omboh enjin atau bilah turbin. Dalam semua enjin haba, perbezaan tekanan ini dicapai dengan meningkatkan suhu cecair kerja(gas) sebanyak ratusan atau ribuan darjah berbanding suhu persekitaran. Peningkatan suhu ini berlaku apabila bahan api terbakar.

Salah satu bahagian utama enjin ialah kapal berisi gas dengan omboh boleh alih. Bendalir kerja semua enjin haba adalah gas, yang berfungsi semasa pengembangan. Mari kita nyatakan suhu awal bendalir kerja (gas) dengan T 1 . Suhu dalam turbin atau mesin stim ini dicapai oleh stim dalam dandang stim. Dalam enjin pembakaran dalaman dan turbin gas Kenaikan suhu berlaku apabila bahan api terbakar di dalam enjin itu sendiri. Suhu T 1 dipanggil suhu pemanas.

Peranan peti sejuk.

Semasa kerja dilakukan, gas kehilangan tenaga dan tidak dapat dielakkan menyejukkan ke suhu tertentu T2, yang biasanya lebih tinggi sedikit daripada suhu ambien. Mereka memanggilnya suhu peti ais. Peti ais ialah suasana atau peranti khas untuk penyejukan dan pemeluwapan wap ekzos - kapasitor. Dalam kes kedua, suhu peti sejuk mungkin lebih rendah sedikit daripada suhu ambien.

Oleh itu, dalam enjin, bendalir kerja semasa pengembangan tidak boleh melepaskan semua tenaga dalamannya untuk melakukan kerja. Sebahagian daripada haba tidak dapat dielakkan dipindahkan ke peti sejuk (atmosfera) bersama-sama dengan sisa wap atau gas ekzos daripada enjin pembakaran dalaman dan turbin gas.

Bahagian tenaga dalaman bahan api ini hilang. Enjin haba melakukan kerja kerana tenaga dalaman bendalir kerja. Selain itu, dalam proses ini, haba dipindahkan dari badan yang lebih panas (pemanas) kepada yang lebih sejuk (peti sejuk). Gambarajah skematik enjin haba ditunjukkan dalam Rajah 13.13.

Bendalir kerja enjin menerima daripada pemanas semasa pembakaran bahan api jumlah haba Q 1, melakukan kerja A" dan memindahkan jumlah haba ke peti sejuk Q 2< Q 1 .

Agar enjin beroperasi secara berterusan, adalah perlu untuk mengembalikan bendalir kerja ke keadaan asalnya, di mana suhu bendalir kerja adalah sama dengan T 1. Ia berikutan bahawa enjin beroperasi mengikut proses tertutup yang berulang secara berkala, atau, seperti yang mereka katakan, dalam kitaran.

Kitaran ialah satu siri proses akibatnya sistem kembali kepada keadaan asalnya.

Pekali prestasi (kecekapan) enjin haba.

Kemustahilan transformasi lengkap Tenaga dalaman gas dalam pengendalian enjin haba adalah disebabkan oleh ketidakterbalikan proses dalam alam semula jadi. Jika haba boleh kembali secara spontan dari peti sejuk ke pemanas, maka tenaga dalaman boleh ditukar sepenuhnya kepada kerja berguna oleh mana-mana enjin haba. Hukum kedua termodinamik boleh dinyatakan seperti berikut:

Hukum kedua termodinamik:
Adalah mustahil untuk mencipta mesin gerakan kekal jenis kedua, yang akan menukar haba sepenuhnya kepada kerja mekanikal.

Mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga, kerja yang dilakukan oleh enjin adalah sama dengan:

A" = Q 1 - |Q 2 |, (13.15)

di mana Q 1 ialah jumlah haba yang diterima daripada pemanas, dan Q2 ialah jumlah haba yang diberikan kepada peti sejuk.

Pekali prestasi (kecekapan) enjin haba ialah nisbah kerja "A" yang dilakukan oleh enjin kepada jumlah haba yang diterima daripada pemanas:

Oleh kerana semua enjin memindahkan sejumlah haba ke peti sejuk, maka η< 1.

Nilai maksimum Kecekapan terma enjin.

Undang-undang termodinamik memungkinkan untuk mengira kecekapan maksimum yang mungkin bagi enjin haba yang beroperasi dengan pemanas pada suhu T1 dan peti sejuk pada suhu T2, serta menentukan cara untuk meningkatkannya.

Buat pertama kalinya, kecekapan maksimum enjin haba dikira oleh jurutera dan saintis Perancis Sadi Carnot (1796-1832) dalam karyanya "Reflections on tenaga penggerak kebakaran dan tentang mesin yang mampu membangunkan kuasa ini" (1824).

Carnot menghasilkan enjin haba yang ideal dengan gas ideal sebagai bendalir kerja. Enjin haba Carnot yang ideal beroperasi pada kitaran yang terdiri daripada dua isoterma dan dua adiabat, dan proses ini dianggap boleh diterbalikkan (Rajah 13.14). Pertama, sebuah kapal dengan gas disentuh dengan pemanas, gas mengembang secara isoterma, melakukan kerja positif, pada suhu T 1, dan ia menerima sejumlah haba Q 1.

Kemudian kapal itu terlindung secara haba, gas terus mengembang secara adiabatik, manakala suhunya turun ke suhu peti sejuk T 2. Selepas ini, gas dibawa bersentuhan dengan peti sejuk; semasa pemampatan isoterma, ia memberikan jumlah haba Q 2 ke peti sejuk, memampatkan kepada volum V 4< V 1 . Затем сосуд снова теплоизолируют, газ сжимается адиабатно до объёма V 1 и возвращается в первоначальное состояние. Для КПД этой машины было получено следующее выражение:

Seperti berikut dari formula (13.17), kecekapan mesin Carnot adalah berkadar terus dengan perbezaan suhu mutlak pemanas dan peti sejuk.

Kepentingan utama formula ini ialah ia menunjukkan cara untuk meningkatkan kecekapan, untuk ini adalah perlu untuk meningkatkan suhu pemanas atau menurunkan suhu peti sejuk.

Mana-mana enjin haba sebenar yang beroperasi dengan pemanas pada suhu T1 dan peti sejuk pada suhu T2 tidak boleh mempunyai kecekapan melebihi enjin haba yang ideal: Proses yang membentuk kitaran enjin haba sebenar tidak boleh diterbalikkan.

Formula (13.17) memberikan had teori untuk nilai kecekapan maksimum enjin haba. Ia menunjukkan bahawa enjin haba adalah lebih cekap, lebih besar perbezaan suhu antara pemanas dan peti sejuk.

Hanya pada suhu peti sejuk bersamaan dengan sifar mutlak η = 1. Di samping itu, telah terbukti bahawa kecekapan yang dikira menggunakan formula (13.17) tidak bergantung kepada bahan kerja.

Tetapi suhu peti sejuk, yang peranannya biasanya dimainkan oleh atmosfera, boleh dikatakan tidak boleh lebih rendah daripada suhu udara ambien. Anda boleh meningkatkan suhu pemanas. Walau bagaimanapun, sebarang bahan ( padu) mempunyai rintangan haba atau rintangan haba terhad. Apabila dipanaskan, ia secara beransur-ansur kehilangan sifat elastiknya, dan pada suhu yang cukup tinggi ia cair.

Kini usaha utama jurutera ditujukan peningkatan kecekapan enjin dengan mengurangkan geseran bahagiannya, kehilangan bahan api akibat pembakaran yang tidak lengkap, dsb.

Untuk turbin stim, suhu awal dan akhir wap adalah lebih kurang seperti berikut: T 1 - 800 K dan T 2 - 300 K. Pada suhu ini, nilai kecekapan maksimum ialah 62% (perhatikan bahawa kecekapan biasanya diukur sebagai peratusan) . Nilai kecekapan sebenar disebabkan oleh pelbagai jenis kehilangan tenaga adalah lebih kurang 40%. Kecekapan maksimum - kira-kira 44% - dicapai oleh enjin Diesel.

Perlindungan alam sekitar.

Sukar untuk dibayangkan dunia moden tanpa enjin haba. Merekalah yang memberi rezeki kepada kita kehidupan yang selesa. Enjin haba memandu kenderaan. Kira-kira 80% tenaga elektrik, walaupun tersedia loji tenaga nuklear, dijana menggunakan enjin haba.

Walau bagaimanapun, semasa operasi enjin haba, pencemaran alam sekitar yang tidak dapat dielakkan berlaku. Ini adalah percanggahan: dalam satu pihak, manusia memerlukan lebih banyak tenaga setiap tahun, bahagian utamanya diperoleh melalui pembakaran bahan api, sebaliknya, proses pembakaran tidak dapat dielakkan disertai dengan pencemaran alam sekitar.

Apabila bahan api terbakar, kandungan oksigen di atmosfera berkurangan. Di samping itu, produk pembakaran itu sendiri terbentuk sebatian kimia, berbahaya kepada organisma hidup. Pencemaran berlaku bukan sahaja di tanah, tetapi juga di udara, kerana mana-mana penerbangan kapal terbang disertai dengan pelepasan kekotoran berbahaya dalam suasana.

Salah satu akibat operasi enjin ialah pembentukan karbon dioksida, yang menyerap sinaran inframerah dari permukaan Bumi, mengakibatkan peningkatan suhu atmosfera. Inilah yang dipanggil Kesan rumah hijau. Pengukuran menunjukkan bahawa suhu atmosfera meningkat sebanyak 0.05 °C setahun. Peningkatan suhu yang berterusan sedemikian boleh menyebabkan ais mencair, yang seterusnya akan membawa kepada perubahan paras air di lautan, iaitu, kepada banjir benua.

Mari kita perhatikan satu lagi perkara negatif apabila menggunakan enjin haba. Jadi, kadangkala air sungai dan tasik digunakan untuk menyejukkan enjin. Air yang dipanaskan kemudian dikembalikan semula. Peningkatan suhu dalam badan air mengganggu keseimbangan semula jadi; fenomena ini dipanggil pencemaran haba.

Untuk melindungi alam sekitar, pelbagai penapis pembersihan digunakan secara meluas untuk mencegah pelepasan ke atmosfera. bahan berbahaya, reka bentuk enjin sedang ditambah baik. Terdapat peningkatan berterusan bahan api yang menghasilkan kurang bahan berbahaya semasa pembakaran, serta teknologi pembakarannya. Aktif dibangunkan sumber alternatif tenaga menggunakan angin, sinaran suria, tenaga nuklear. Kenderaan elektrik dan solar sudah pun dihasilkan.

Adalah diketahui bahawa Tenaga Elektrik dihantar ke jarak jauh pada voltan melebihi paras yang digunakan oleh pengguna. Penggunaan transformer adalah perlu untuk menukar voltan kepada nilai yang diperlukan, meningkatkan kualiti proses penghantaran elektrik, dan juga mengurangkan kerugian yang terhasil.

Penerangan dan prinsip operasi pengubah

Transformer ialah peranti yang digunakan untuk menurunkan atau meningkatkan voltan, menukar bilangan fasa dan, dalam kes yang jarang berlaku, menukar frekuensi arus ulang alik.

Jenis peranti berikut wujud:

• kuasa;
• mengukur;
• kuasa rendah;
• nadi;
• pengubah puncak.

Radas statik terdiri daripada yang utama berikut elemen struktur: dua (atau lebih) belitan dan litar magnetik, yang juga dipanggil teras. Dalam transformer, voltan dibekalkan kepada belitan primer dan dikeluarkan dari sekunder dalam bentuk ditukar. Penggulungan disambungkan secara induktif, melalui medan magnet dalam inti.

Bersama-sama dengan penukar lain, transformer mempunyai faktor kecekapan (disingkatkan sebagai Kecekapan), Dengan simbol. Pekali ini mewakili nisbah tenaga yang digunakan secara berkesan kepada tenaga yang digunakan daripada sistem. Ia juga boleh dinyatakan sebagai nisbah kuasa yang digunakan oleh beban kepada kuasa yang digunakan oleh peranti daripada rangkaian. Kecekapan adalah salah satu parameter utama yang mencirikan kecekapan kerja yang dilakukan oleh pengubah.

Jenis kerugian dalam transformer

Proses pemindahan elektrik dari belitan primer ke sekunder disertai dengan kerugian. Atas sebab ini, tidak semua tenaga dipindahkan, tetapi kebanyakannya.

Reka bentuk peranti tidak termasuk bahagian berputar, tidak seperti mesin elektrik lain. Ini menjelaskan ketiadaan kerugian mekanikal di dalamnya.

Jadi, peranti mengandungi kerugian berikut:

• elektrik, dalam belitan tembaga;
• magnet, dalam teras keluli.

Gambar rajah tenaga dan Undang-undang Pengekalan Tenaga

Prinsip pengendalian peranti boleh dibentangkan secara skematik dalam bentuk gambar rajah tenaga, seperti yang ditunjukkan dalam Imej 1. Gambar rajah mencerminkan proses pemindahan tenaga, di mana kerugian elektrik dan magnet dijana .

Menurut rajah, formula untuk menentukan kuasa berkesan P 2 adalah seperti berikut:

P 2 =P 1 -ΔP el1 -ΔP el2 -ΔP m (1)

di mana, P 2 berguna, dan P 1 ialah kuasa yang digunakan oleh peranti daripada rangkaian.

Menyatakan jumlah kerugian ΔP, undang-undang pemuliharaan tenaga akan kelihatan seperti: P 1 =ΔP+P 2 (2)

Daripada formula ini jelas bahawa P 1 dibelanjakan untuk P 2, serta pada jumlah kerugian ΔP. Oleh itu, kecekapan pengubah diperolehi dalam bentuk nisbah kuasa yang dibekalkan (berguna) kepada kuasa yang digunakan (nisbah P 2 dan P 1).

Penentuan kecekapan

Dengan ketepatan yang diperlukan untuk mengira peranti, nilai kecekapan yang diperoleh sebelum ini boleh diambil dari Jadual No. 1:

Seperti yang ditunjukkan dalam jadual, nilai parameter secara langsung bergantung pada jumlah kuasa.

Penentuan kecekapan melalui pengukuran langsung

Formula untuk mengira kecekapan boleh dibentangkan dalam beberapa versi:

Ungkapan ini jelas mencerminkan bahawa maksud Kecekapan pengubah tidak lebih daripada satu, dan juga tidak sama dengannya.

Ungkapan berikut menentukan nilai kuasa bersih:

P 2 =U 2 *J 2 *kosφ 2 , (4)

di mana U 2 dan J 2 ialah voltan sekunder dan arus beban, dan cosφ 2 ialah faktor kuasa, yang nilainya bergantung kepada jenis beban.

Oleh kerana P 1 =ΔP+P 2, formula (3) mengambil bentuk berikut:

Kerugian elektrik belitan primer ΔP el1n bergantung pada kuasa dua arus yang mengalir di dalamnya. Oleh itu, mereka harus ditakrifkan dengan cara ini:

(6)

Pada gilirannya:

(7)

di mana r mp ialah rintangan belitan aktif.

Sejak bekerja peranti elektromagnet tidak terhad kepada mod undian, menentukan tahap beban semasa memerlukan penggunaan faktor beban, yang sama dengan:

β=J 2 /J 2н, (8)

di mana J 2n ialah arus terkadar belitan sekunder.

Dari sini, kami menulis ungkapan untuk menentukan arus belitan sekunder:

J 2 =β*J 2n (9)

Jika kita menggantikan kesamaan ini ke dalam formula (5), kita mendapat ungkapan berikut:

Ambil perhatian bahawa menentukan nilai kecekapan menggunakan ungkapan terakhir disyorkan oleh GOST.

Merumuskan maklumat yang dibentangkan, kami perhatikan bahawa kecekapan pengubah boleh ditentukan oleh nilai kuasa belitan primer dan sekunder peranti pada mod undian.

Penentuan kecekapan melalui kaedah tidak langsung

Oleh kerana nilai kecekapan yang besar, yang boleh sama dengan 96% atau lebih, serta sifat tidak ekonomik kaedah pengukuran langsung, hitung parameter dengan darjat tinggi ketepatan tidak mungkin. Oleh itu, penentuannya biasanya dilakukan dengan kaedah tidak langsung.

Merumuskan semua ungkapan yang diperolehi, kami memperoleh formula berikut untuk mengira kecekapan:

η=(P 2 /P 1)+ΔP m +ΔP el1 +ΔP el2, (11)

Untuk meringkaskan, perlu diperhatikan bahawa penunjuk kecekapan tinggi menunjukkan operasi cekap peranti elektromagnet. Kerugian dalam belitan dan keluli teras, menurut GOST, ditentukan oleh pengalaman atau litar pintas, dan langkah-langkah yang bertujuan untuk mengurangkannya akan membantu mencapai nilai kecekapan tertinggi yang mungkin, yang perlu kita usahakan.