Мощность и коэффициент полезного действия — урок. Физика, 8 класс.

Мощность по своей сути является скоростью выполнения работы. Чем больше мощность совершаемой работы, тем больше работы выполняется за единицу времени.

Среднее значение мощности — это работа, выполненная за единицу времени.

Величина мощности прямо пропорциональна величине совершённой работы \(A\) и обратно пропорциональна времени \(t\), за которое работа была совершена.

Мощность \(N\) определяют по формуле:

N=At.

 

Единицей измерения мощности в системе \(СИ\) является \(Ватт\) (русское обозначение — \(Вт\), международное — \(W\)).

Для определения мощности двигателя автомобилей и других транспортных средств используют исторически более древнюю единицу измерения — лошадиная сила (л.с.), 1 л.с. = 736 Вт.

Пример:

Мощность двигателя автомобиля равна примерно \(90 л.с. = 66240 Вт\).

Мощность автомобиля или другого транспортного средства можно рассчитать, если известна сила тяги автомобиля \(F\) и скорость его движения (v).

N=F⋅v

Эту формулу получают, преобразуя основную формулу определения мощности.

 

Ни одно устройство не способно использовать \(100\) % от начально подведённой к нему энергии на совершение полезной работы. Поэтому важной характеристикой любого устройства является не только мощность, но и коэффициент полезного действия, который показывает, насколько эффективно используется энергия, подведённая к устройству.  

Пример:

Для того чтобы автомобиль двигался, должны вращаться колёса. А для того чтобы вращались колёса, двигатель должен приводить в движение кривошипно-шатунный механизм (механизм, который возвратно-поступательное движение поршня двигателя преобразует во вращательное движение колёс). При этом приводятся во вращение шестерни и большая часть энергии выделяется в виде тепла в окружающее пространство, в результате чего происходит потеря подводимой энергии. Коэффициент полезного действия двигателя автомобиля находится в пределах \(40 — 45\) %. Таким образом, получается, что только около \(40\) % от всего бензина, которым заправляют автомобиль, идёт на совершение необходимой нам полезной работы — перемещение автомобиля.

Если мы заправим в бак автомобиля \(20\) литров бензина, тогда только \(8\) литров будут расходоваться на перемещение автомобиля, а \(12\) литров сгорят без совершения полезной работы.

Коэффициент полезного действия обозначается буквой греческого алфавита \(«эта»\) η, он является отношением полезной мощности \(N\) к полной или общей мощности Nполная.

 

Для его определения используют формулу: η=NNполная. Поскольку по определению коэффициент полезного действия является отношением мощностей, единицы измерения он не имеет.

 

Часто его выражают в процентах. Если коэффициент полезного действия выражают в процентах, тогда используют формулу: η=NNполная⋅100%.

 

Так как мощность является работой, проделанной за единицу времени, тогда коэффициент полезного действия можно выразить как отношение полезной проделанной работы \(A\) к общей или полной проделанной работе Aполная. В этом случае формула для определения коэффициента полезного действия будет выглядеть так:

 

η=AAполная⋅100%.

 

Коэффициент полезного действия всегда меньше \(1\), или \(100\) % (η < 1, или η < \(100\) %).

Коэффициент полезного действия (КПД): формула и примеры расчета

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).

Как отличается параллельное и последовательное соединение резисторов.

Читать далее

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы.

Читать далее

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.

Интересно почитать: Что такое закон Джоуля-Ленца.

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.

Падает коэффициент полезного действия (КПД) от потерь в обмотке якоря и цепи возбуждения. Механические и электрические потери вносят основной вклад в изменение эффективности работы двигателя.

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.

Задать вопрос

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.

Интересно почитать: Как образуется статическое электричество.

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%.

Почему коэффициент полезного действия всегда меньше 100%?

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.

Как повысить коэффициент полезного действия механизма?

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.

Чему равен коэффициент полезного действия неподвижного блока?

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.

Задать вопрос

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.

www.gk-drawing.ru

www.femto.com.ua

www.cable.ru

www.booksite.ru

www.elquanta.ru

www.remont220.ru

www.el-info.ru

Мне нравится1Не нравится Предыдущая

ТеорияЧто такое электрическое поле: объяснение простыми словам

Следующая

ТеорияПравила безопасности при работе с электричеством

расчёт(формулы) и от чего зависит

КПД – коэффициент полезного действия, одна из важнейших характеристик, определяющая эффективность работы устройства, относящее к трансформаторам. Рассмотрим особенности определения указанного показателя трансформатора с учётом принципа работы, конструкции данного электрооборудования и факторов, влияющих на эффективность эксплуатации.

Общие сведения о трансформаторах

Трансформатором называют электромагнитное устройство, преобразующим переменный ток с изменением значения напряжения. Принцип работы прибора предполагает использование электромагнитной индукции.

Аппарат состоит из следующих основных элементов:

• первичной и вторичной обмоток;
• сердечника, вокруг которого навиты обмотки.

Принцип работы трансформатора

Изменение характеристик достигается за счёт разного количества витков в обмотках на входе и выходе.

Ток на выходной катушке возбуждается за счёт создания магнитного потока при подаче напряжения на входные контакты.

Что такое КПД трансформатора и от чего зависит

Коэффициентом полезного действия (полная расшифровка данной аббревиатуры) называют отношение полезной электроэнергии к поданной на прибор.

Кроме энергии, показатель КПД может определяться расчётом по мощностным показателям при соотношении полезной величины к общей. Эта характеристика очень важна при выборе аппарата и определяет эффективность его использования.

Величина КПД зависит от потерь энергии, которые допускаются в процессе работы аппарата. Эти потери существуют следующего типа:

• электрического – в проводниках катушек;
• магнитного – в материале сердечника.

Величина указанных потерь при проектировании устройства зависит от следующих факторов:

• габаритных размеров устройства и формы магнитной системы;
• компактности катушек;
• плотности составленных комплектов пластин в сердечнике;
• диаметра провода в катушках.

Снижение потерь в агрегате достигается в процессе проектирования устройства, с применением для изготовления сердечника магнито-мягких ферромагнитных материалов. Электротехническая сталь набирается в тонкие пластины, изолированные друг относительно друга специальным слоем нанесённого лака.

В процессе эксплуатации эффективность аппарата определяется:

• поданной нагрузкой;
• диэлектрической средой – веществом, использованным в качестве диэлектрика;
• равномерностью подачи нагрузки;
• температурой масла в агрегате;
• степенью нагрева катушек и сердечника.

Если в ходе работы агрегат постоянно недогружать или нарушать паспортные условия эксплуатации, помимо опасности выхода из строя это ведёт к снижению эффективности устройства.

Трансформатор, в отличие от электрических машин, практически не допускает механических потерь энергии, поскольку не включает движущихся узлов. Незначительный расход энергии возникает за счёт температурного нагрева устройства.

Методы определения КПД

КПД трансформатора можно подсчитать, с использованием нескольких методов. Данная величина зависит от суммарной мощности устройства, возрастая с увеличением указанного показателя. Значение эффективности колеблется в пределах от 0,8 до 0,92 при значении мощности от 10 до 300 кВт.

Зная величину предельной мощности, можно определить значение КПД, используя специальные таблицы.

Непосредственное измерение

Формула для вычисления данного показателя может быть представлена в нескольких выражениях:

ɳ = (Р2/Р1)х100% = (Р1 – ΔР)/Р1х100% = 1 – ΔР/Р1х100%,

в которой:

• ɳ – значение КПД;
• Р2 и Р1 – соответственно величина полезной и потребляемой сетевой мощности;
• ΔР – величина суммарных мощностных потерь.

Из указанной формулы видно, что значение показателя КПД не может превышать единицу.

После поэтапного преобразования приведённой формулы с учётом использования значений электротока, напряжения и угла между фазами, получается такое соотношение:

ɳ = U2хI2хcosφ2/ U2хI2хcosφ2 + Робм + Рс,

в которой:

• U2 и I2 – соответственно, значение напряжения и тока во вторичной обмотке;
• Робм и Рс – величина потерь в обмотках и сердечнике.

Представленная формула содержится в ГОСТе, описывающем определение данного показателя.

Расчёты КПД

Определение косвенным методом

Для приборов, обладающих большой эффективностью работы, при величине КПД, превышающем 0,96, точный расчёт не всегда оказывается возможным. Поэтому данное значение определяется при помощи косвенного метода, предполагающего оценку мощностных показателей в первичной катушке, вторичной и допущенных потерь.

Оценивая характеристики трансформатора, следует отметить высокую эффективность использования указанного оборудования, обусловленную его конструктивными особенностями.

Более подробно про КПД трансформатора можете прочитать здесь(откроется в новой вкладе, читать со страницы 14):Открыть файл

Работа, мощность, КПД

Сила, перемещающая тело, совершает работу. Работа – это разность энергии тела в начале процесса и в его конце. А мощность – это работа за одну секунду. Коэффициент полезного действия (КПД) – это дробное число. Максимальный КПД равен единице, однако, часто, КПД меньше единицы.

Работы силы, формула

Сила, приложенная к телу и перемещающая его, совершает работу (рис. 1).

Рис. 1. Сила перемещает тело и совершает работу

Работа силы — это скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения.

Работу, совершаемую силой, можно посчитать, используя векторный или скалярный вид записи такой формулы:

Векторный вид записи

\[ \large \boxed{ A = \left( \vec{F} , \vec{S} \right) }\]

Для решения задач правую часть этой формулы удобно записывать в скалярном виде:

\[ \large \boxed{ A = \left| \vec{F} \right| \cdot \left| \vec{S} \right| \cdot cos(\alpha) }\]

\( F \left( H \right) \) – сила, перемещающая тело;

\( S \left( \text{м} \right) \) – перемещение тела под действием силы;

\( \alpha \) – угол между вектором силы и вектором перемещения тела;

Работу обозначают символом \(A\) и измеряют в Джоулях. Работа – это скалярная величина.

В случае, когда сила постоянная, формула позволяет рассчитать работу, совершенную силой за полное время ее действия.

Если сила изменяется со временем, то в каждый конкретный момент времени будем получать мгновенную работу. Эти, мгновенные значения для разных моментов времени будут различаться.

Рассмотрим несколько случаев, следующих из формулы:

1. Когда угол между силой и перемещением острый, работа силы положительная;
2. А если угол тупой — работа отрицательная, так как косинус тупого угла отрицательный;
3. Если же угол прямой – работа равна нулю. Сила, перпендикулярная перемещению, работу не совершает!

Работа — разность кинетической энергии

Работу можно рассчитать еще одним способом — измеряя кинетическую энергию тела в начале и в конце процесса движения. Рассмотрим такой пример. Пусть автомобиль, движется по горизонтальной прямой и, при этом увеличивает свою скорость (рис. 2). Масса автомобиля 1000 кг.{2}}{2} = 50000 \left(\text{Дж} \right) \]

Теперь найдем разницу кинетической энергии в конце и вначале разгона.

\[ \large \boxed{ A = \Delta E_{k} }\]

\[ \large \Delta E_{k} = E_{k2} — E_{k1} \]

\[ \large \Delta E_{k} = 50000 – 500 = 49500 \left(\text{Дж} \right) \]

Значит, работа, которую потребовалось совершить, чтобы разогнать машину массой 1000 кг от скорости 1 м/с до скорости 10 м/с, равняется 49500 Джоулям.

Примечание: Работа – это разность энергии в конце процесса и в его начале. Можно находить разность кинетической энергии, а можно — разность энергии потенциальной.

\[ \large \boxed{ A = \Delta E }\]

Работа силы тяжести — разность потенциальной энергии

Рассмотрим теперь следующий пример. Яблоко массой 0,2 кг упало на садовый стол с ветки, находящейся на высоте 3 метра от поверхности земли. Столешница располагается на высоте 1 метр от поверхности (рис. 3). Найдем работу силы тяжести в этом процессе.{2}} \right) \) – ускорение свободного падения.

\( h \left( \text{м}\right) \) – высота, на которой находится яблоко относительно поверхности земли.

Начальная высота яблока над поверхностью земли равна 3 метрам

\[ \large E_{p2} = 0,2 \cdot 10 \cdot  3 = 6 \left(\text{Дж} \right) \]

Потенциальная энергия яблока на столе

\[ \large E_{p1} = 0,2 \cdot 10 \cdot  1 = 2 \left(\text{Дж} \right) \]

Теперь найдем разницу потенциальной энергии яблока в конце падения и перед его началом.

\[ \large \Delta E_{p} = E_{p2} — E_{p1} \]

\[ \large \Delta E_{p} = 2 – 6 = — 4 \left(\text{Дж} \right) \]

Важно помнить: Когда тело падает на землю, его потенциальная энергия уменьшается. Сила тяжести при этом совершает положительную работу!

Чтобы работа получилась положительной, в правой части формулы перед \( \Delta  E_{p}\) дополнительно допишем знак «минус».

\[ \large \boxed{ A = — \Delta E_{p} }\]

Значит, работа, которую потребовалось совершить силе тяжести, чтобы яблоко массой 0,2 кг упало с высоты 3 м на высоту 1 метр, равняется 4 Джоулям.

Примечания:

1. Если тело падает на землю, работа силы тяжести положительна;
2. Когда мы поднимаем тело над землей, мы совершаем работу против силы тяжести. Наша работа при этом положительна, а работа силы тяжести будет отрицательной;
3. Сила тяжести относится к консервативным силам. Для консервативных сил перед разностью потенциальной энергии мы дописываем знак «минус»;
4. Работа силы тяжести не зависит от траектории, по которой двигалось тело;
5. Работа для силы \(\displaystyle F_{\text{тяж}}\) зависит только от разности высот, в которых тело находилось в конечный и начальный моменты времени.

Рисунок 4 иллюстрирует факт, что для силы \(\displaystyle F_{\text{тяж}}\) работа зависит только от разности высот и не зависит от траектории, по которой тело двигалось.

Рис. 4. Разность высот между начальным и конечным положением тела во всех случаях на рисунке одинакова, поэтому, работа силы тяжести для представленных случаев будет одинаковой

Мощность

В механике мощность часто обозначают символами N или P и измеряют в Ваттах в честь шотландского изобретателя Джеймса Уатта.

Примечание: Символ \(\vec{N}\) используется для обозначения силы реакции опоры — она измеряется в Ньютонах и является векторной величиной. Чтобы не возникло путаницы, мощность вместо N будем обозначать символом P. Символ P – первая буква в английском слове power – мощность.

Мощность – это работа, совершенная за одну секунду (энергия, затраченная за 1 сек).

Расчет работы осуществляем, используя любую из формул:

\[ \large A = \Delta E_{k} \]

\[ \large A = \Delta E_{p} \]

\[ \large A = F \cdot S \cdot cos(\alpha) \]

Разделив эту работу на время, в течение которого она совершалась, получим мощность.

\[ \large \boxed{ P = \frac{A}{\Delta t} }\]

Если работа совершалась равными частями за одинаковые интервалы времени – мощность будет постоянной величиной.

Мощность переменная, когда в некоторые интервалы времени совершалось больше работы.

Еще одна формула для расчета мощности

Есть еще один способ расчета мощности, когда сила перемещает тело и при этом скорость тела не меняется:

\[ \large P = \left( \vec{F} , \vec{v} \right) \]

Формулу можно записать в скалярном виде:

\[ \large P = \left| \vec{F} \right| \cdot \left| \vec{v} \right| \cdot cos(\alpha) \]

\( F \left( H \right) \) – сила, перемещающая тело;

\( \displaystyle v \left( \frac{\text{м}}{c} \right) \) – скорость тела;

\( \alpha \) – угол между вектором силы и вектором скорости тела;

Когда векторы \(\vec{F}\) и \(\vec{v}\) параллельны, запись формулы упрощается:

\[ \large \boxed{ P = F \cdot v }\]

Примечание: Такую формулу для расчета мощности можно получить из выражения для работы силы, разделив обе части этого выражения на время, в течение которого работа совершалась (а если точнее, найдя производную обеих частей уравнения).

КПД

КПД – коэффициент полезного действия. Обычно обозначают греческим символом \(\eta\) «эта». Единиц измерения не имеет, выражается либо десятичной дробью, либо в процентах.

Примечания:

1. Процент – это дробь, у которой в знаменателе число 100.
2. КПД — это либо правильная дробь, или дробь, равная единице.

Вычисляют коэффициент \(\eta\) для какого-либо устройства, механизма или процесса.

\[ \large \boxed{ \eta = \frac{ A_{\text{полезная}}}{ A_{\text{вся}}} }\]

\(\eta\) – КПД;

\( \large A_{\text{полезная}} \left(\text{Дж} \right)\) – полезная работа;

\(\large A_{\text{вся}} \left(\text{Дж} \right)\) – вся затраченная для выполнения работы энергия;

Примечание: КПД часто меньше единицы, так как всегда есть потери энергии. Коэффициент полезного действия не может быть больше единицы, так как это противоречит закону сохранения энергии.

\[ \large \boxed{ \eta \leq 1 }\]

Величина \(\eta\) является дробной величиной. Если числитель и знаменатель дроби разделить на одно и то же число, полученная дробь будет равна исходной. Используя этот факт, можно вычислять КПД, используя мощности:

\[ \large \boxed{ \eta = \frac{ P_{\text{полезная}}}{ P_{\text{вся затраченная}}} }\]

Выводы

1. Сила, приложенная к телу и перемещающая его, совершает работу;
2. Когда угол между силой и перемещением острый, работа силы положительная, а если угол тупой — работа отрицательная; Если же угол прямой – работа равна нулю. Сила, перпендикулярная перемещению, работу не совершает!
3. Работу можно вычислить, измеряя кинетическую энергию тела в начале и в конце его движения;
4. Вычислить работу можно через разность потенциальной энергии тела в начальной и в конечной высотах над землей;
5. Когда тело падает на землю, его потенциальная энергия уменьшается. Сила тяжести при этом совершает положительную работу!
6. Мы совершаем работу против силы тяжести, когда поднимаем тело над землей. При этом наша работа положительная, а работа силы тяжести — отрицательная;
7. Сила тяжести — это консервативная сила. Поэтому, работа силы \(\displaystyle F_{\text{тяж}}\) не зависит от траектории, по которой двигалось тело, а зависит только от разности высот, в которых тело находилось в конечный и начальный моменты времени;
8. Мощность – это работа, совершенная за одну секунду, или затраченная за 1 сек. энергия;
9. Коэффициент полезного действия обозначают греческим символом \(\eta\) «эта», единиц измерения не имеет, выражается либо десятичной дробью, либо в процентах;
10. КПД — это либо правильная дробь, или дробь, равная единице.
11. Можно вычислять КПД, подставляя в формулу работу, или мощности

Урок 25. тепловые двигатели. кпд тепловых двигателей — Физика — 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 25. Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) Понятие теплового двигателя;

2)Устройство и принцип действия теплового двигателя;

3)КПД теплового двигателя;

4) Цикл Карно.

Глоссарий по теме

Тепловой двигатель – устройство, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую.

КПД (коэффициент полезного действия) – это отношение полезной работы, совершенной данным двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

Двигатель внутреннего сгорания – двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.

Реактивный двигатель – двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.

Цикл Карно – это идеальный круговой процесс, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов.

Нагреватель – устройство, от которого рабочее тело получает энергию, часть которой идет на совершение работы.

Холодильник – тело, поглощающее часть энергии рабочего тела (окружающая среда или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара, т.е. конденсаторы).

Рабочее тело — тело, которое расширяясь, совершает работу (им является газ или пар)

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 269 – 273.

2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. -М.: Дрофа,2014. – С. 87 – 88.

Открытые электронные ресурсы по теме урока

http://kvant.mccme.ru/1973/12/teplovye_mashiny.htm

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сказки и мифы разных народов свидетельствуют о том, что люди всегда мечтали быстро перемещаться из одного места в другое или быстро совершать ту или иную работу. Для достижения этой цели нужны были устройства, которые могли бы совершать работу или перемещаться в пространстве. Наблюдая за окружающим миром, изобретатели пришли к выводу, что для облегчения труда и быстрого передвижения нужно использовать энергию других тел, к примеру, воды, ветра и т.д. Можно ли использовать внутреннюю энергию пороха или другого вида топлива для своих целей? Если мы возьмём пробирку, нальём туда воду, закроем её пробкой и будем нагревать. При нагревании вода закипит, и образовавшие пары воды вытолкнут пробку. Пар расширяясь совершает работу. На этом примере мы видим, что внутренняя энергия топлива превратилась в механическую энергию движущейся пробки. При замене пробки поршнем способным перемещаться внутри трубки, а саму трубку цилиндром, то мы получим простейший тепловой двигатель.

Тепловой двигатель – тепловым двигателем называется устройство, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую.

Вспомним строение простейшего двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра, внутри которого перемещается поршень. Поршень с помощью шатуна соединяется с коленчатым валом. В верхней части каждого цилиндра имеются два клапана. Один из клапанов называют впускным, а другой – выпускным. Для обеспечения плавности хода поршня на коленчатом вале укреплен тяжелый маховик.

Рабочий цикл ДВС состоит из четырех тактов: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Во время первого такта открывается впускной клапан, а выпускной клапан остается закрытым. Движущийся вниз поршень засасывает в цилиндр горючую смесь.

Во втором такте оба клапана закрыты. Движущийся вверх поршень сжимает горючую смесь, которая при сжатии нагревается.

В третьем такте, когда поршень оказывается в верхнем положении, смесь поджигается электрической искрой свечи. Воспламенившаяся смесь образует раскаленные газы, давление которых составляет 3 -6 МПа, а температура достигает 1600 -2200 градусов. Сила давления толкает поршень вниз, движение которого передается коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок маховик будет дальше вращаться по инерции, обеспечивая движение поршня и при последующих тактах. Во время этого такта оба клапана остаются закрытыми.

В четвертом такте открывается выпускной клапан и отработанные газы движущимся поршнем выталкиваются через глушитель (на рисунке не показан) в атмосферу.

Любой тепловой двигатель включает в себя три основных элемента: нагреватель, рабочее тело, холодильник.

Для определения эффективности работы теплового двигателя вводят понятие КПД.

Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной работы, совершенной данным двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

Q₁ – количество теплоты полученное от нагревания

Q₂ – количество теплоты, отданное холодильнику

– работа, совершаемая двигателем за цикл.

Этот КПД является реальным, т.е. как раз эту формулу и используют для характеристики реальных тепловых двигателей.

Зная мощность N и время работы t двигателя работу, совершаемую за цикл можно найти по формуле

Передача неиспользуемой части энергии холодильнику.

В XIX веке в результате работ по теплотехнике французский инженер Сади Карно предложил другой способ определения КПД (через термодинамическую температуру).

Главное значение этой формулы состоит в том, что любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру Т₁, и холодильником с температурой Т₂, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины. Сади Карно, выясняя при каком замкнутом процессе тепловой двигатель будет иметь максимальный КПД, предложил использовать цикл, состоящий из 2 адиабатных и двух изотермических процессов

Цикл Карно — самый эффективный цикл, имеющий максимальный КПД.

Не существует теплового двигателя, у которого КПД = 100% или 1.

Формула дает теоретический предел для максимального значения КПД тепловых двигателей. Она показывает, что тепловой двигатель тем эффективнее, чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника. Лишь при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, η = 1.

Но температура холодильника практически не может быть ниже температуры окружающего воздуха. Повышать температуру нагревателя можно. Однако любой материал (твердое тело) обладает ограниченной теплостойкостью, или жаропрочностью. При нагревании он постепенно утрачивает свои упругие свойства, а при достаточно высокой температуре плавится.

Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д. Реальные возможности для повышения КПД здесь все еще остаются большими.

Повышение КПД тепловых двигателей и приближение его к максимально возможному — важнейшая техническая задача.

Тепловые двигатели – паровые турбины, устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном – поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном – двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины; на железнодорожном – тепловозы с дизельными установками; в авиационном – поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели.

Сравним эксплуатационные характеристики тепловых двигателей.

КПД:

Паровой двигатель – 8%.

Паровая турбина – 40%.

Газовая турбина – 25-30%.

Двигатель внутреннего сгорания – 18-24%.

Дизельный двигатель – 40– 44%.

Реактивный двигатель – 25%.

Широкое использование тепловых двигателей не проходит бесследно для окружающей среды: постепенно уменьшается количество кислорода и увеличивается количество углекислого газа в атмосфере, воздух загрязняется вредными для здоровья человека химическими соединениями. Возникает угроза изменения климата. Поэтому нахождение путей уменьшения загрязнения окружающей среды является сегодня одной из наиболее актуальных научно-технических проблем.

Примеры и разбор решения заданий

1. Какую среднюю мощность развивает двигатель автомобиля, если при скорости 180 км/ч расход бензина составляет 15 л на 100 км пути, а КПД двигателя 25%?

Дано: v=180км/ч = 50 м/с, V = 15 л = 0,015 м³, s = 100 км = 10⁵ м, ɳ = 25% = 0,25, ρ = 700 кг/м³, q = 46 × 10⁶ Дж/кг.

Найти: N.

Решение:

Запишем формулу для расчёта КПД теплового двигателя:

Работу двигателя, можно найти, зная время работы и среднюю мощность двигателя:

Количество теплоты, выделяющееся при сгорании бензина, находим по формуле:

Учитывая всё это, мы можем записать:

Время работы двигателя можно найти по формуле:

Из формулы КПД выразим среднюю мощность:

.

Подставим числовые значения величин:

После вычислений получаем, что N=60375 Вт.

Ответ: N=60375 Вт.

2. Тепловая машина имеет КПД 25 %. Средняя мощность передачи теплоты холодильнику составляет 4 кВт. Какое количество теплоты рабочее тело получает от нагревателя за 20 с?

Дано: ɳ = 25%, N = 4000 Вт, t = 20 с.

Найти: Q₁.

Решение

  =

– это количество теплоты, отданное холодильнику

Работа равнодействующей силы, тяжести, трения, упругости. Мощность, коэффициент полезного действия. Примеры, формулы

Тестирование онлайн

Работа

Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле

Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.

Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.

Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.

Угол между вектором силы и перемещением

1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.

На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.

Работа силы тяжести

Работа реакции опоры

Работа силы трения

Работа силы натяжения веревки

Работа равнодействующей силы

Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере
2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок

Работа силы упругости

Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.

Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу

Мощность

Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле

Коэффициент полезного действия

КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время

Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.

КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.

Главное запомнить

1) Формулы и единицы измерения;
2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения

Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.

Есть условия, при которых нельзя использовать формулу
Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:

Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.

Подъемный кран поднимает груз массой 8 т на высоту 15 м. Определить время

Условие задачи:

Подъемный кран поднимает груз массой 8 т на высоту 15 м. Определить время подъема груза, если мощность двигателя крана 10 кВт, коэффициент полезного действия крана 80%.

Задача №2.8.22 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(m=8\) т, \(h=15\) м, \(N=10\) кВт, \(\eta=80\)%, \(t-?\)

Решение задачи:

Задачи, где идет речь о коэффициенте полезного действия (КПД) некоторого механизма, начинают решать с того, что записывают формулу-определение КПД:

\[\eta  = \frac{{{A_п}}}{{{A_з}}}\;\;\;\;(1)\]

В этой формуле \(A_п\) – полезная работа механизма, а \(A_з\) – затраченная работа.3}}} = 150\; с = 2,5\; мин\]

Ответ: 2,5 мин.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Что такое КПД блока питания?

Что такое КПД блока питания

КПД — это отношение общей выходной мощности к входной, выраженное в процентах. Обычно это указывается при полной нагрузке и номинальном входном напряжении.

Эффективность источника питания — это количество фактической мощности, подаваемой на компоненты, деленное на электрическую мощность, потребляемую из сетевой розетки.

Если для подачи мощности 50 Вт на нагрузку требуется источник питания с КПД 50%, он потребляет 100 Вт от стены.Остальные 50% тратятся на тепло и другие потери. Если используется источник с эффективностью 90%, он будет потреблять 56 Вт для питания той же нагрузки, а это означает, что он имеет меньше потерь и потребляет меньше энергии из сети для обеспечения той же выходной мощности.

Источники питания не имеют постоянного КПД; он варьируется в зависимости от различных факторов, таких как условия окружающей среды и нагрузки. Источники достигают максимальной эффективности при работе с 50% своей нагрузки. Фактически производители гарантируют максимальную эффективность только при 50% нагрузке.

Это означает покупку блока питания большей мощности, который может быть дороже. Однако у него есть некоторые преимущества, такие как снижение счетов за электроэнергию; компьютер не сильно нагревается, что снижает охлаждение и шум вентилятора. Источники питания, как правило, имеют более высокий КПД при подключении к 230 В по сравнению с 110 В переменного тока.

Кривая эффективности Изображение предоставлено: Corsair

Потери КПД источника питания

Невозможно достичь 100% эффективности источника питания из-за потерь энергии, но при правильной конструкции и выборе компонентов возможен высокий КПД от 95% до 97%.Потери в источниках питания происходят из-за потерь мощности пассивных и активных компонентов и больше в линейных источниках питания, чем в SMPS. В SMPS потери возникают в переключающих устройствах, таких как МОП-транзисторы, и других полупроводниках на основе переходов, таких как диоды. Другие потери возникают в конденсаторах и катушках индуктивности, особенно при использовании дешевых компонентов с высоким сопротивлением.

Потери пассивных компонентов

• Резистор I2R потерь
• Потери индуктивности из-за потерь ИК-излучения в сердечнике и обмотке
• Потери конденсатора

Потери в активном компоненте

• Проводимость и коммутационные потери полевого МОП-транзистора и диодов

МОП-транзисторы и диоды несут ответственность за большую часть потерь мощности из-за потерь на проводимость и коммутацию.Потери проводимости возникают из-за сопротивления открытого МОП-транзистора и прямого напряжения диода. Диоды имеют большие потери проводимости, которые пропорциональны прямым токам.

Другие потери включают в себя потери динамических компонентов из-за потерь при переключении MOSFET и диодов, которые возникают при переходе между состояниями ВКЛ и ВЫКЛ, поскольку некоторая мощность должна потребляться, когда устройства меняют свое состояние.

Несмотря на свою дороговизну, высокоэффективные блоки питания помогают сэкономить на электроэнергии, они более надежны, менее шумны и требуют меньшего охлаждения.В них часто используются компоненты более высокого качества и с лучшими характеристиками для получения более качественных выходных сигналов с меньшим количеством пульсаций, меньшим шумом и нагревом, а также лучшим регулированием напряжения. Этот выбор компонентов включает в себя переключающие устройства, сверхмощные конденсаторы и дроссели в дополнение к лучшей пайке. Кроме того, конструкция схемы может также снизить потери мощности и повысить эффективность.

Энергия: эффективность, мощность и измерения

Энергетическая эффективность

Когда одна форма энергии преобразуется в другую, некоторая часть первоначально доступной энергии рассеивается, часто в форме тепла. Сегодня в области статистической термодинамики тепло относится к передаче теплового движения частиц, составляющих материю… , например, при работе трансмиссии или турбины. Энергоэффективность С экономической точки зрения энергоэффективность означает усилия, направленные на снижение энергопотребления системы … , или количество энергии, произведенной пропорционально количеству энергии, используемой для ее производства, является важным фактором, связанным с преобразованием. Энергоэффективность рассчитывается путем деления полученной энергии (полезная энергия или выходная энергия) на начальную энергию (потребляемую энергию). Например, холодильник имеет энергоэффективность от 20 до 50%, лампа накаливания — около 5%, светодиодная лампа — более 30%, а ветряная турбина — не более 59%.Общая мощность В физике мощность — это количество энергии, поставляемой системой в единицу времени. Проще говоря, мощность можно рассматривать как выход энергии … генерация имеет энергоэффективность около 39%.

Эффективность преобразования для отопления, освещения и бытовых приборов важна для расчета энергоэффективности домов и зданий. Чем он выше, тем более энергоэффективным будет здание, хотя это также зависит от других факторов, таких как качество изоляции.

Эффективность Карно

Физик и инженер XIX века Николас Сади Карно определил идеальный тепловой двигатель и идеальный термодинамический цикл (известный как «цикл Карно»). Цикл Карно является наиболее эффективным теоретическим термодинамическим циклом для получения работы от двух источников постоянной температуры. Карно продемонстрировал, что даже при идеальной машине КПД всегда ниже 100%.

Измерение энергии и мощности

Энергия, которая представляет собой способность физической системы выполнять работу, измеряется в джоулях (Дж) или ватт-часах (Вт-ч), при этом 1 ватт-час равен 3600 джоулям.

«Даже при идеальной машине энергоэффективность всегда ниже 100%».

Мощность измеряется в ваттах. Количество работы, движения или света, производимого за определенный период времени, определяет мощность прибора или тип энергии. Мощность определяется как количество энергии, потребляемой в единицу времени. Например, чем мощнее и ярче лампочка, тем больше электричества — формы энергии, возникающей в результате движения заряженных частиц (электронов) по проводнику… он потребляет за определенный период времени.

В экономике и промышленности, тонна нефтяного эквивалента (т.н.э.) Единица измерения энергии, соответствующая энергии, производимой при сгорании тонны нефти. используется для сравнения различных источников энергии. (См. Отчет о функциях: «Измерение энергии»)

Как рассчитать КПД двигателя

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Кевин Бек

Цель двигателя — заставить что-то двигаться. Часто это что-то представляет собой ось, вращательное движение которой можно преобразовать в поступательное движение, как в автомобиле, или иным образом использовать для выполнения механической работы (которая имеет единицы энергии).

Мощность (энергия в единицу времени) для двигателя обычно исходит от электричества, конечным источником которого может быть угольная электростанция, ветряная мельница или группа солнечных батарей.

Прикладная физика может быть использована для определения КПД двигателя, который является мерой доли энергии, вложенной в механическую систему, которая приводит к полезной работе. Чем эффективнее двигатель, тем меньше энергии теряется в виде тепла, трения и т. Д., И тем больше экономия затрат для владельца бизнеса в производственном сценарии.

Энергия, энергия и работа

Энергия — это физика, которая принимает различные формы: кинетическую, потенциальную, тепловую, механическую, электрическую и другие. Работа определяется как количество энергии, затрачиваемой на перемещение массы м на расстояние x за счет приложения силы F . Работа в системе СИ (метрическая) измеряется в ньютон-метрах или джоулях (Дж).

Мощность — энергия в единицу времени. Вы можете потратить определенное количество джоулей на пересечение парковки, но если вы спринтете и преодолеете расстояние за 20 секунд, а не двинетесь пешком и потратите две минуты, ваша выходная мощность соответственно будет выше в примере спринта.В системе СИ используется ватт (Вт) или Дж / с.

Типичные значения КПД двигателя

КПД — это просто выходная (полезная) мощность, деленная на входную мощность, с разницей в потерях из-за недостатков конструкции и других неизбежных факторов. Эффективность в этом контексте — это десятичная дробь от 0 до 1.0, а иногда и процентная величина.

Обычно, чем мощнее двигатель, тем выше ожидаемый КПД. КПД 0,80 хорош для двигателя мощностью от 1 до 4 л.с., но нормальным является стремление к уровню выше 0.90 для моторов мощностью 5 л.с. и более.

Формула КПД электродвигателя

КПД часто обозначается греческой буквой эта ( η ) и рассчитывается по следующей формуле:

η = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i}

Здесь л.с. = мощность двигателя, нагрузка = выходная мощность в процентах от номинальной мощности и P _i = входная мощность в кВт.

• Постоянный коэффициент 0,7457 используется для преобразования лошадиных сил в киловатты. Это потому, что 1 л.с. = 745,7 Вт или 0,7457 кВт.

Пример : каков КПД двигателя для двигателя мощностью 75 л.с., измеренной нагрузки 0,50 и входной мощности 70 кВт?

\ begin {align} η & = \ frac {0,7457 \; \ text {кВт / л.с.} × 75 \; \ text {hp} × 0,50} {70 \; \ text {кВт}} \\ & = 0,40 \ end {align}

Формула расчета мощности двигателя

Иногда вам задают эффективность задачи и просят решить ее для другой переменной, например, входной мощности.В этом случае вы измените уравнение по мере необходимости.

Пример: Какова входная мощность при КПД двигателя 0,85, нагрузке 0,70 и двигателе мощностью 150 л.с.?

\ begin {выровнено} η & = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {Следовательно} \; P_i & = \ frac {0,7457 × \ text { л.с.} × \ text {load}} {η} \\ & = \ frac {0,7457 \; \ text {кВт / л.с.} × 150 \; \ text {hp} × 0,70} {0,85} \\ & = 92,1 \ ; \ text {кВт} \ end {align}

Калькулятор КПД двигателя: Альтернативная формула

Иногда вам задают параметры двигателя, такие как его крутящий момент (сила, приложенная вокруг оси вращения) и число оборотов на минута (об / мин).Для определения эффективности в в таких случаях, потому что P _i задается I × V , или током, умноженным на напряжение, тогда как P _o равно крутящему моменту τ раз скорость вращения ω . Скорость вращения в радианах в секунду, в свою очередь, определяется как ω = (2π) (об / мин) / 60.

\ begin {align} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) ( τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {align}

Мощность и эффективность — GCSE Physics Версия AQA — Study Rocket

Power

Мощность — это скорость использования энергии.

Мощность измеряется в ваттах (Вт). 1 Вт — это 1 Дж энергии, используемой в секунду.

Лампа мощностью 100 Вт будет потреблять больше электроэнергии, чем лампа мощностью 60 Вт, если обе они будут гореть одинаковое время.

Вам необходимо запомнить уравнение мощности для вашего экзамена:

P = E ÷ t

__P __ = мощность (Вт)

E = выполненная работа или переданная энергия (Дж)

t = время (с)

Есть также два других уравнения мощности, которые вам необходимо запомнить , которые будут рассмотрены более подробно в уроках по электричеству.

Мощность = Ток x Напряжение

P = IV

А:

Мощность = Ток ² __ x Сопротивление__

P = I

² R

Преобразователи

Важно уметь преобразовывать единицы измерения, поскольку мощность часто выражается в киловаттах (кВт).

1 кВт = 1000Вт

Чтобы преобразовать Вт в кВт, разделите на 1000.

Чтобы преобразовать кВт в Вт, умножьте на 1000.

Рабочий пример

Тяжелоатлет поднимает штангу с пола над головой. Чтобы поднять штангу, штангист выполняет 5 кДж работы за 2,5 с.

Рассчитайте произведенную им мощность:

1. Мощность = энергия ÷ время
2. 5 кДж = 5000 Дж
3. Мощность = 5000 ÷ 2.5 = 2000 Вт

Другой тяжелоатлет поднимает такой же вес за более короткое время. Сравните мощность двух тяжелоатлетов.

1. Использование того же количества энергии за более короткое время потребует больше энергии

Диаграммы Санки

диаграммы Санки были представлены на предыдущем уроке. Их можно использовать для расчета эффективности.

Для этой диаграммы Сэнки полезная выходная энергия составляет 10 Дж, а общая потребляемая энергия — 60 Дж.Следовательно, КПД составляет 10 ÷ 60 = 0,17 (или 17%)

Эффективность

Все устройства расходуют немного энергии, обычно в виде тепла из-за трения между движущимися частями.

1. Например, лампочка предназначена для излучения света, но также производит тепловую энергию, которая рассеивается в окружающую среду.
2. Автомобильный двигатель предназначен для выработки кинетической энергии, но также производит тепло и звук, которые рассеиваются в окружающую среду.

Эффективность — это мера того, сколько энергии преобразуется с пользой (по сравнению с тем, сколько потрачено впустую).

Вам необходимо запомнить уравнения эффективности:

КПД = полезная энергия на выходе ÷ общая энергия в

или

КПД = полезная выходная мощность ÷ общая мощность в

Эффективность не имеет единиц!

Может быть записано как число от 0 до 1 или как%. Например, КПД 0,25 соответствует КПД 25%.

Поскольку некоторая часть энергии всегда тратится впустую на каждом устройстве, эффективность всегда должна быть меньше 1 или меньше 100%.Если вы получили ответ больше 1 или 100%, значит, вы где-то ошиблись в своих расчетах!

Рабочие примеры

Электродрель потребляет 500Дж электроэнергии. Дрель вырабатывала всего 400 Дж кинетической энергии. В чем его эффективность?

1. КПД = полезная энергия на выходе ÷ общая энергия в
2. КПД = 400 ÷ 500
3. КПД = 0,8 (или 80%)

Портативный динамик преобразует 150 Дж электрической энергии в 30 Дж звуковой энергии.Рассчитайте его эффективность.

1. КПД = полезная энергия на выходе ÷ общая энергия в
2. КПД = 30 ÷ 150
3. КПД = 0,2 (или 20%)

Энергосберегающие лампы

В традиционных лампах накаливания используется электричество, протекающее через тонкий кусок проволоки, называемый нитью накала. Нить накаливания нагревается и светится, производя свет. Поскольку также выделяется много тепла, лампы накаливания не очень эффективны.

Энергосберегающие лампочки не используют этот метод и более эффективны.Это означает, что при одинаковом количестве электроэнергии энергосберегающая лампа будет производить больше света, чем лампа накаливания.

Энергосберегающие лампы обычно дороже, чем лампы накаливания. Однако энергосберегающая лампа имеет гораздо более длительный срок службы, чем лампа накаливания, которую необходимо регулярно заменять. Поскольку лампа накаливания менее эффективна, стоимость электроэнергии для лампы накаливания будет намного выше, чем для энергосберегающей лампы.Таким образом, хотя энергоэффективная лампа имеет более высокую начальную стоимость, в долгосрочной перспективе она позволит сэкономить деньги.

А или Б? Какое из этих устройств потребляет больше всего энергии? A — нагреватель мощностью 2кВт используется в течение 4 часов. B — огонь мощностью 3 кВт, использованный в течение 3 часов.

B

А или Б? Какое из этих устройств потребляет больше всего энергии? A — утюг мощностью 1 кВт, используемый в течение 1 часа. B — чайник мощностью 2 кВт используется в течение 20 минут.

А

Электродвигатель использует 275 Дж для подъема груза за 5 с. Какая мощность у мотора?

Ваш ответ должен включать: 55W / 55

Какова эффективность лампочки мощностью 60 Вт, которая излучает 3 Вт света?

0.05

Измерения КПД переменного и постоянного тока должны включать коэффициент мощности

Разработчики преобразователей мощности соревнуются в минимизации потерь, стремясь к последнему десятичному знаку эффективности, η, отношения выходной мощности к входной. Но когда дело доходит до расчета эффективности в источниках питания переменного и постоянного тока, ошибки часто возникают из-за пропуска или неправильного измерения коэффициента мощности, поэтому разработчикам важно понимать основы коэффициента мощности и то, как их учитывать.

Гостевой блог: Рон Стулл, инженер по энергетическим системам, CUI.

Реальная и полная мощность
η = P _OUT / P _IN , а для преобразователя AC-DC P _OUT — это просто выходное напряжение постоянного тока, умноженное на ток. Однако для входной мощности переменного тока, если мы измеряем и умножаем среднеквадратичное значение переменного тока на вольт и ампер, мы получаем «полную» мощность (S).

Это отличается от потребляемой реальной мощности (P) и связано с термином «коэффициент мощности» (PF), где PF = P / S.Так почему же кажущаяся мощность отличается? Не было бы, если бы вход преобразователя переменного тока в постоянный выглядел как резистор, а формы волны напряжения и тока были синусоидальными и синфазными, но это не так.

Треугольник мощности
Инженерные классы поднимают тему и обсуждают вопрос о коэффициенте мощности в линейных системах, где напряжение и ток являются синусоидальными волнами, но с разностью фаз ϴ. В этом случае коэффициент мощности, или, точнее, коэффициент мощности смещения PFD, задается косинусом фазового угла, так что PFD = Cosϴ.Вы можете представить это в виде треугольника мощности (рис. 1). Здесь S — это то, что вы измеряете как среднеквадратичное значение вольт x ампер (ВА), и из-за разницы фазовых углов это представлено реальной мощностью P и реактивной мощностью Q.

Рисунок 1. Треугольник мощности для линейной системы

Однако в преобразователе переменного тока в постоянный ток (а часто и напряжение) форма волны далека от синусоидальной, с током, принимаемым короткими импульсами конденсатором большой емкости на высоковольтной шине преобразователя, поскольку он пополняется на пике каждого сетевой цикл (рисунок 2).Это характеристика нелинейной системы.

Рис. 2. Типичное входное напряжение переменного и постоянного тока и искаженный ток

Чтобы представить это в нашем треугольнике мощности, нам нужно включить еще одно измерение коэффициента мощности «искажение» (рис. 3).

Рисунок 3. Треугольник мощности для нелинейной системы

Истинное значение мощности
Анализ Фурье показывает, что форма волны тока может быть представлена ​​основной частотой, почти синфазной с напряжением, с серией гармоник с разными амплитудами, добавленными для формирования искаженной формы волны тока.Именно эти гармоники портят коэффициент мощности и количественно оцениваются общим гармоническим искажением (THD). Чтобы присвоить ему значение:

Коэффициент мощности искажения

DPF составляет:

Если бы THD был равен нулю, вы могли бы видеть, что DPF был бы равен 1, как в случае линейной системы. Фактический коэффициент мощности TruePF для входа нашего преобразователя переменного тока в постоянный теперь составляет:

.

Анализаторы мощности упрощают задачу
При таких сложностях измерение истинной мощности и КПД может показаться сложным, но на практике коммерческие анализаторы мощности делают тяжелую работу за вас.Типичный анализатор мощности выдает активную и полную мощность, коэффициент мощности, THD и ток в каждой гармонике (рисунок 4). Зная, что эффективность жизненно важна, существует международный стандарт EN61000-3-2, который фактически устанавливает ограничения на излучение гармоник, вплоть до 39 ^{-й гармоники} .

Это абсолютные пределы, поэтому они, как правило, не важны для преобразователей переменного тока в постоянный с внешним адаптером малой мощности. Преобразователи большей мощности, однако, нуждаются в схеме внутренней коррекции коэффициента мощности, чтобы соответствовать стандарту, но при этом оставляют остаточные гармонические искажения, которые необходимо учитывать при расчетах эффективности.

Рис. 4. Типичный анализатор мощности
Значение анализатора мощности можно увидеть, если вы попытаетесь оценить коэффициент мощности с помощью осциллографа. Глядя на типичный график осциллографа на рисунке 2, можно увидеть, что функция измерения фазы показывает разность фаз между напряжением и током около 70 °, что явно не выглядит правильным.

Пики напряжения и тока разнесены всего на несколько градусов, в этом примере 5 °, что дает коэффициент мощности равный 0.996 из наших предыдущих уравнений. Это подтверждает, что коэффициент мощности смещения близок к единице, и именно коэффициент мощности искажения является основной характеристикой.

Учет коэффициента мощности при определении эффективности — это не просто получение дополнительных процентов или двух; Коэффициент мощности может легко достигать 0,5 при номинальной нагрузке преобразователя, что означает, что полная мощность в два раза больше реальной мощности. Даже самый эффективный преобразователь с КПД, приближающимся к 100%, показал бы не более 50% без учета коэффициента мощности.

Реальная мощность также должна быть оценена при различных условиях линии и нагрузки, чтобы показать соответствие стандартам эффективности, таким как DoE Level VI, который требует значений при нагрузке 25%, 50%, 75% и 100% при высоком и низком линейном напряжении. Эффекты PF сильно различаются в этих диапазонах.

Реальный мир
В качестве примера из реальной жизни посмотрите на измерения ниже, которые были получены от источника питания мощностью 240 Вт, работающего на 24 Вт.

Измерений:

Вин = 220 В

Iin = 0.16А

PF = 0,78

POUT = 24,0 Вт

Из значений мы видим произведение вольт-ампер для входа, S = Vin x Iin = 35,3 ВА. Если бы мы проигнорировали коэффициент мощности, мы бы вычислили КПД 68% (24,0 Вт / 35,3 ВА).

Если мы включим коэффициент мощности, мы увидим более низкую входную мощность PIN = S x PF = 27,53 Вт. Используя это значение, мы получаем КПД 87%, то есть почти на 20% лучше.

Точность — ключ к успеху
Эффективность является ключевым фактором для всех конструкций преобразователей мощности с точки зрения размера, стоимости и экономии энергии, при этом региональные нормы эффективности, такие как уровень VI DoE, устанавливают планку еще выше.

Разница между лучшими конструкциями от конкурирующих поставщиков также уменьшается, а это означает, что для сравнения и оценки деталей жизненно важно точное измерение эффективности. Необходимо полностью учитывать влияние коэффициента мощности и гармонических искажений тока линии. Анализаторы мощности упрощают эту задачу и направляют вас на верный путь к правильным измерениям.

Что такое коэффициент мощности? | Как рассчитать формулу коэффициента мощности

Как понять коэффициент мощности

Пиво — это активная мощность (кВт) — полезная мощность, или жидкое пиво, — это энергия, выполняющая работу.Это то, что вам нужно.

Пена — это реактивная мощность (кВАр) — пена — это потраченная впустую или потерянная мощность. Вырабатываемая энергия не выполняет никакой работы, например, вырабатывает тепло или вибрацию.

Кружка — кажущаяся мощность (кВА) — кружка — это потребляемая мощность или мощность, поставляемая коммунальным предприятием.

Если бы схема была эффективна на 100%, потребляемая мощность была бы равна доступной мощности. Когда спрос превышает имеющуюся мощность, на энергосистему оказывается нагрузка.Многие коммунальные предприятия добавляют плату за спрос к счетам крупных потребителей, чтобы компенсировать разницу между спросом и предложением (когда предложение ниже спроса). Для большинства коммунальных предприятий потребность рассчитывается на основе средней нагрузки, размещенной в течение 15–30 минут. Если требования к нагрузке нерегулярны, коммунальное предприятие должно иметь больше резервных мощностей, чем если бы требования к нагрузке оставались постоянными.

Пик спроса — это период наибольшего спроса. Перед коммунальными предприятиями стоит задача предоставить мощность, чтобы справиться с пиковыми потребностями каждого клиента.Использование электроэнергии в тот момент, когда она пользуется наибольшим спросом, может нарушить общее предложение, если не будет достаточно резервов. Таким образом, коммунальные услуги выставляют счет за пиковый спрос. Для некоторых крупных клиентов коммунальные предприятия могут даже взять самый большой пик и применить его в течение всего расчетного периода.

Коммунальные предприятия применяют надбавки к компаниям с более низким коэффициентом мощности. Издержки более низкой эффективности могут быть огромными — сродни вождению автомобиля, потребляющего много бензина. Чем ниже коэффициент мощности, тем менее эффективна схема и тем выше общие эксплуатационные расходы.Чем выше эксплуатационные расходы, тем выше вероятность того, что коммунальные предприятия накажут клиента за чрезмерную загрузку. В большинстве цепей переменного тока коэффициент мощности никогда не бывает равным единице, потому что на линиях электропередачи всегда присутствует некоторое сопротивление (помехи).

Как рассчитать коэффициент мощности

Для расчета коэффициента мощности вам понадобится анализатор качества электроэнергии или анализатор мощности, который измеряет как рабочую мощность (кВт), так и полную мощность (кВА), а также рассчитывает соотношение кВт / кВА.

Формула коэффициента мощности может быть выражена другими способами:

PF = (Истинная мощность) / (Полная мощность)

OR

PF = W / VA

Где ватты измеряют полезную мощность, а VA измеряют потребляемую мощность.Отношение этих двух значений по существу представляет собой полезную мощность к подаваемой мощности, или:

Как показывает эта диаграмма, коэффициент мощности сравнивает реальную потребляемую мощность с полной мощностью или потребляемой нагрузкой. Мощность, доступная для выполнения работы, называется реальной мощностью. Вы можете избежать штрафов за коэффициент мощности, корректируя коэффициент мощности.

Низкий коэффициент мощности означает, что вы используете электроэнергию неэффективно. Это важно для компаний, поскольку может привести к:

• Тепловому повреждению изоляции и других компонентов схемы
• Уменьшению доступной полезной мощности
• Требуемое увеличение размеров проводов и оборудования

Наконец, коэффициент мощности увеличивает общая стоимость системы распределения энергии, потому что более низкий коэффициент мощности требует более высокого тока для питания нагрузок.

Связанные ресурсы

КПД электродвигателя

КПД электродвигателя — это соотношение между выходной мощностью вала и входной электрической мощностью.

КПД электродвигателя при измерении выходной мощности на валу в ваттах

Если выходная мощность измеряется в ваттах (Вт) , то эффективность может быть выражена как

η _м = P _out / P _дюйм (1)

где

η _м = КПД двигателя

P _out = мощность на валу (Вт 9000 Вт)

P _in = электрическая мощность, подаваемая на двигатель (Ватт, Вт)

КПД электродвигателя, когда выходная мощность на валу измеряется в лошадиных силах

Если выходная мощность измеряется в лошадиных силах (л.с.) , КПД может быть выражено как

η _м = P _out 746 / P _in (2)

где

P _out = выходная мощность на валу (лошадиные силы, л.с.)

P _in = электрическая мощность, подаваемая на двигатель (Вт, Вт)

Потери первичного и вторичного сопротивления

Потери электроэнергии в первичном роторе и сопротивлении вторичной обмотки статора также называются потерями в меди .Потери в меди зависят от нагрузки пропорционально квадрату тока — и могут быть выражены как

P _cl = RI ² (3)

, где

P _cl = обмотка статора — потери в меди (Вт, Вт)

R = сопротивление (Ом)

I = ток (А, амперы)

Потери в железе

Эти потери составляют результат рассеяния магнитной энергии при приложении магнитного поля двигателя к сердечнику статора.

Паразитные потери

Паразитные потери — это потери, которые остаются после потерь первичной меди и вторичных потерь, потерь в стали и механических потерь. Наибольший вклад в паразитные потери вносят гармонические энергии, генерируемые при работе двигателя под нагрузкой. Эти энергии рассеиваются в виде токов в медной обмотке, составляющих гармонического потока в железных частях, утечки в ламинатном сердечнике.

Механические потери

Механические потери включают трение в подшипниках двигателя и вентиляторе для охлаждения воздуха.

Электрические двигатели NEMA Design B

Электрические двигатели, сконструированные в соответствии с NEMA Design B, должны соответствовать приведенным ниже КПД:

2

Мощность (л.с.)	Минимальный номинальный КПД 1)
1 — 4754 9075	78,8
5-9	84,0
10-19	85,5
20-49	88,5
50-99
100-124	91,7
> 125	92,4

¹⁾ NEMA Design B, односкоростной 1200, 1800, 3600 об / мин.