Электродвигатель и его КПД

Электродвигатель – это устройство, позволяющее преобра­зовывать электрическую энергию в механическую. Каждый электродвигатель характеризуется своим КПД, который по­казывает, какую долю затраченной электроэнергии электродвигатель преобразовывает в механическую энергию. (Часть энергии уходит на бесполезные потери: нагрев про­водов, трение и т.д.) КПД электродвигателя равен:

. (15.28)

где А_мех – механическая работа, совершенная электродвигателем, а W_эл – количество затраченной электроэнергии.

Если через электродвигатель проходит ток I, напряжение на электродвигателеU, то за времяt ко­личество затраченной электроэнергии согласно формуле (15.28) равно: W_эл = IUt.

Если N_мех – механическая мощность, а N_эл – электрическая мощность электродвигателя, то из формулы (15.28) следует, что

,

где t – время работы двигателя. Итак, запомним:

. (15.29)

Задача 15.16.Электровоз массы т = 300 т движется вниз по горе со скоростью υ = 36 км/ч. Уклон горы a = 0,01, сила сопротивления движению электровоза составляет 3 % от действующей на него силы тяжести. Какой ток протекает через мотор электровоза, если напряжение в сети U = 3,0 кВ и КПД электровоза h = 80 %?

т = 300 т, υ = 36 км/ч = 10 м/с U = 3,0 кВ, a = 0,01, γ = fc/mg = 3 % = 0,03 h = 80 % = 0,80	Рис. 15.18
I = ?

Решение. Сначала выясним, чему равна сила тяги F_т электровоза (рис. 15.18). Учтем, что поскольку угол a мал, можно приближенно считать sina » a, тогда

х: F_т + mga – f_с = 0. (1)

По условию задачи

f_c = mg×γ. (2)

Подставляя (2) в (1), получим

F_т = f_с – mga = mgγ – mga = mg(γ – a).

Механическая мощность электровоза

N_мех = F_тυ = mg(γ – a)υ.

Электрическая мощность мотора электровоза

N_эл = IU.

По формуле (15.29) КПД электровоза равен отношению механической мощности к электрической:

Ответ:

СТОП! Решите самостоятельно: В52–В54, С43.