Электродвигатель включенный в сеть работал 2: Электродвигатель, включенный в сеть, работал 2 ч. Расход энергии при этом составил 1600 кДж. Определите мощность электродвигателя.

Электрические явления, 8 класс. Самостоятельная работа 14

Категория: Физика.

Электрические явления, 8 класс. Самостоятельная работа 14

Распечатка самостоятельных работ Кирика Леонида Анатольевича. Очень удобно использовать при изучении, отработке тем, индивидуальной работе. Можно мобильно распечатать при утере, чего нельзя сделать с готовыми книжками

Мощность тока

Начальный уровень

1. Какие вы знаете единицы мощности и работы, используемые в электричестве?

2. Чему равна мощность тока в проводнике, если за 1 с электрическим током совершена работа 1 Дж?

3. Имеются две лампы мощностью 60 Вт и 100 Вт, рассчитанные на напряжение 220 В. Какая из них будет гореть ярче при включении в осветительную сеть?

4. В квартире в течение часа горели две электрические лампы. Мощность первой лампы 75 Вт, второй – 100 Вт. В какой из ламп расход электроэнергии больший?

5. Две электрические лампы, мощность которых 40 Вт и 80 Вт, рассчитаны на одно и то же напряжение. Сравните нити накала обеих ламп.

6. Какими приборами и как можно измерить мощность электрического тока на каком-либо участке цепи?

Средний уровень

1. Электродвигатель, включенный в сеть, работал 6 ч. Расход энергии при этом составил 3240 кДж. Какова мощность электродвигателя?

2. Напряжение на зажимах генератора 380 В, а сила тока в цепи 5 А. Определите мощность генератора.

3. Вычислите работу, совершенную за 10 мин током мощностью 25 Вт.

4. Мощность, потребляемая из сети электрокамином, равна 0,98 кВт, а сила тока в его цепи 7,7 А. Определите величину напряжения на зажимах электрокамина.

5. Вычислите силу тока в обмотке электрического утюга, если известно, что при включении в розетку с напряжением 127 В он потребляет мощность 310 Вт. 6. Лампа работает под напряжением 6,3 В при силе тока 0,5 А. Определите мощность этой лампы.

6. Определите работу тока, если через проводник, находящийся под напряжением 30 В, прошло 75 Кл электричества.

Высокий уровень

1. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 484 Ом.

2. Во сколько раз сопротивление лампы, рассчитанной на напряжение 220 В, должно быть больше сопротивления лампы такой же мощности, рассчитанной на 127 В?

3. Две лампы мощностью 90 Вт и 40 Вт включены параллельно в сеть с напряжением 220 В. Определите сопротивление каждой лампы и ток, протекающий через каждую лампу.

4. Лампа, рассчитанная на напряжение 127 В, потребляет мощность 50 Вт. Какое дополнительное сопротивление нужно присоединить к лампе, чтобы включить ее в сеть с напряжением 220 В?

5. Сравните мощность тока в двух проводниках сопротивлением 50 Ом и 10 Ом, если они соединены: а) параллельно; б) последовательно. Напряжение на концах цепи в обоих случаях одинаково.

6. Из какого материала изготовлена спираль нагревательного элемента, мощность которого 480 Вт, если его длина равна 16 м, сечение 0,24 мм2 и напряжение в сети 120 В?

Достаточный уровень

1. Шесть одинаковых ламп последовательно включены в сеть с напряжением 42 В. Мощность каждой из ламп 20 Вт. На сколько изменится общая потребляемая мощность, если одну из ламп заменить новой, на которой написано «9 В, 12 Вт»?

2. Четыре лампы мощностью по 25 Вт, включенные последовательно в сеть с напряжением 36 В, горят нормальным накалом. Последовательно с лампами включен реостат. При каком сопротивлении реостата потребляемая мощность уменьшится вдвое?

3. Две лампы мощностью 40 Вт и 60 Вт, рассчитанные на одинаковое напряжение, включены в сеть с тем же напряжением последовательно. Какие мощности они потребляют? 4. Елочная гирлянда, включенная в сеть с напряжением 220 В, состоит из одинаковых лампочек, на которых написано «4 В, 2 Вт». Какую мощность потребляет эта гирлянда при нормальном накале ламп? Если лампочка перегорает, количество лампочек в гирлянде уменьшают. Какую мощность будет потреблять гирлянда после того, как перегорят пять лампочек? Во сколько раз изменится мощность, потребляемая каждой лампочкой?

5. Если подключить два резистора последовательно к источнику постоянного напряжения, потребляемая в цепи мощность составит 4 Вт; если те же резисторы подключить к этому источнику параллельно, будет потребляться мощность 18 Вт. Какая мощность будет выделяться в каждом из резисторов, если их поочередно подключить к тому же источнику напряжения?

6. В электрическом самоваре мощностью 600 Вт и электрическом чайнике мощностью 300 Вт при включении в сеть напряжением 220 В, на которое они рассчитаны, вода закипает одновременно через 20 мин. Через сколько времени закипит вода в самоваре и чайнике, если их соединить последовательно и включить в сеть?

А. В. Крушин, МАОУ «СОШ № 7», г. Южноуральск, Челябинская область

Метки: Физика

Урок. Контрольная работа Законы постоянного тока.

1.Вариант.

1.Найти силу тока в медном проводнике длиной 5 м
и сечением 1,5 мм², на который подано напряжение 18мВ.

2. Какую работу совершит ток силой 2 А за 5 мин при напряжении в
цепи 15 В?

3. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в
сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити
накала лампы 1936 Ом.

4.При замыкании источника электрического тока на
сопротивление (рис.1) в первом случае сила тока в цепи 10 А. При
замыкании на сопротивление во втором случае (рис. 2) сила тока
равна 35 А. Найдите ЭДС источника и его внутреннее сопротивление.
(сопротивление каждого резистора 2 Ом)

Рис.1 Рис. 2

5. Электродвигатель трамвая работает при силе тока 108 А и
напряжении 500 В. Какова скорость трамвая, если двигатель создает
силу тяги 3,6 кН, а его КПД равен 70% ?

2.Вариант.

1. Определите общее сопротивление участка
электрической цепи, приведенного на схеме:

2. ЭДС источника тока равна 1,6 В, его внутреннее сопротивление
0,5 Ом. Чему равен КПД

источника при силе тока 2,4 А?

3.Определите сопротивление нити накала лампочки, имеющей
номинальную мощность 100 Вт, включенной в сеть с напряжением 220 В.

4. Рассчитайте ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока,
если при внешнем сопротивлении 3,9 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А,
а при внешнем сопротивлении 1,9 Ом сила тока равна 1 А.

5. Электрический чайник имеет два нагревателя. При включении
одного из них вода в чайнике закипает за 10 мин, при включении
второго — за 40 мин. Через, сколько времени закипает вода, если оба
нагревателя включены последовательно?

3.Вариант.

1. Определите общее сопротивление участка
электрической цепи, приведенного на схеме:

2.Электрическая печь, сопротивление которой 100 Ом, потребляет
ток 2 А. Определите потребляемую электроэнергию за 2 ч непрерывной
работы печи.

3. Электродвигатель, включенный в сеть, работал 2 ч. Расход
энергии при этом составил 1600 кДж. Определите мощность
электродвигателя.

4. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора, если
при силе тока 15 А он дает во внешнюю цепь 135 Вт, а при силе тока
6 А во внешней цепи выделяется 64,8 Вт.

5. Электрический чайник имеет два нагревателя. При включении
одного из них вода в чайнике закипает за 10 мин, при включении
второго — за 40 мин. Через сколько времени закипает вода, если оба
нагревателя включены параллельно?

4.Вариант.

1.Рассчитайте напряжение на медном контактном
проводе, необходимом для питания трамвайного двигателя, если длина
провода равна 5 км, а площадь поперечного сечения — 0,65
см².

2.Определите сопротивление электрического паяльника,
потребляющего ток мощностью 300 Вт от сети напряжением 220 В.

3. Рассчитайте количество теплоты, которое выделит за 5 мин
проволочная спираль сопротивлением 60 Ом, если сила тока равна 2,5
А.

4.При замыкании источника электрического тока на
сопротивление (рис.1) в первом случае сила тока в цепи 5 А. При
замыкании на сопротивление во втором случае (рис. 2) сила тока
равна 9 А. Найдите ЭДС источника и его внутреннее сопротивление.
(сопротивление каждого резистора 2 Ом)

Рис.1 Рис. 2

5. Подъемный кран поднимает груз массой 8,8 т на высоту 10 м в
течение 50 с. Определите напряжение в цепи, если сила тока,
потребляемого краном, равна 100 А, КПД крана 80%.

Как работает электродвигатель?

Автор: Save On Energy

Последнее обновление 16.06.2022

Maskot/Maskot/Getty images

Зачем доверять SaveOnEnergy?

Узнать больше

В SaveOnEnergy мы стремимся предоставлять точную информацию с редакционной честностью. Наши партнеры не руководят нашим редакционным контентом, хотя мы можем ссылаться на их продукты в наших сообщениях. Узнайте больше о том, как мы зарабатываем деньги.

            «Все признают, что если вы сможете сделать очень эффективные электродвигатели, вы сможете совершить качественный скачок вперед». – Джеймс Дайсон

Введение

«За последние несколько лет электродвигатель стал немного более известен и ценится благодаря его лучшей интеграции в наши автомобили. Поскольку большинство людей понимают и ценят влияние загрязнения окружающей среды на климат, у производителей автомобилей растет спрос на создание автомобилей, которые могут помочь улучшить нашу окружающую среду или, по крайней мере, нанести меньший вред».

«Именно благодаря этой потребности в росте и развитии некоторые из величайших изобретателей мира усовершенствовали электродвигатель, чтобы теперь он работал лучше и эффективнее, чем когда-либо прежде».

Детали электродвигателя

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей – статора и ротора. Подробнее о статоре и роторе читайте ниже и узнайте, какую роль каждый из них играет в электродвигателе.

Статор

Статор состоит из трех частей – сердечника статора, токопроводящего провода и каркаса. Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, изолированных друг от друга и склеенных между собой. Эти кольца имеют прорези на внутренней стороне колец, вокруг которых будет наматываться токопроводящая проволока, образуя катушки статора.

Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов. Эти типы проводов можно назвать Фаза 1, Фаза 2 и Фаза 3. Провода каждого типа наматываются на пазы на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора.

После того, как токопроводящий провод размещен внутри сердечника статора, сердечник помещается в раму.

Ротор

Ротор также состоит из трех частей – сердечника ротора, токопроводящих стержней и двух концевых колец. Пластины из высококачественной легированной стали составляют цилиндрический сердечник ротора, который имеет нечто похожее на стержень, проходящий через его центр. На внешней стороне сердечника ротора имеются прорези, которые либо проходят параллельно стержнеобразному стержню в центре сердечника ротора, либо слегка скручены, образуя диагональные прорези. Если сердечник статора имеет диагональные пазы снаружи сердечника, он называется ротором с короткозамкнутым ротором.

В трехфазном четырехполюсном асинхронном двигателе используется ротор с короткозамкнутым ротором. Вдоль диагональных линий в сердечнике размещены токопроводящие стержни, образующие обмотку ротора. Затем по обеим сторонам сердечника размещают концевые кольца, чтобы замкнуть накоротко все токопроводящие стержни, расположенные по диагонали сердечника ротора.

После того, как ротор и статор собраны, ротор вставляется в статор, и с каждой стороны размещаются два концевых колпачка. Эти концевые воронки изготовлены из того же материала, что и рама статора, и используются для защиты двигателя с обеих сторон.

Как работает электродвигатель?

Если вы инженер-электрик, вы знаете, как работает электродвигатель. Если нет, это может быть чрезвычайно запутанным, поэтому вот упрощенное объяснение (или версия «как работает электродвигатель для чайников») того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель переменного тока работает в автомобиле.

Начинается с аккумулятора в автомобиле, который подключен к двигателю. Электроэнергия подается на статор через автомобильный аккумулятор. Катушки внутри статора (сделанные из проводящего провода) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты. Поэтому, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается на двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни снаружи ротора. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.

В обычном неэлектрическом автомобиле есть и двигатель, и генератор. Аккумулятор питает двигатель, который питает шестерни и колеса. Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор заряжает аккумулятор. Вот почему вам говорят, что после прыжка вам нужно какое-то время водить машину — аккумулятор необходимо перезарядить, чтобы он функционировал должным образом.

В электромобиле нет генератора. Итак, как тогда заряжается аккумулятор? Хотя отдельного генератора переменного тока нет, двигатель в электромобиле действует как двигатель и генератор переменного тока. Это одна из причин, почему электромобили настолько уникальны. Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, вращающие колеса. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на педали акселератора — ротор притягивается вращающимся магнитным полем, что требует большего крутящего момента. Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор?

Когда вы отпускаете педаль акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля). Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает батарею, действующую как генератор переменного тока.

Чтобы еще больше упростить этот процесс, представьте, что вы крутите педали на велосипеде в гору. Чтобы добраться до вершины холма, вам нужно сильнее крутить педали и, возможно, даже придется встать и потратить больше энергии, чтобы повернуть колеса и достичь вершины холма. Это похоже на нажатие на газ. Вращающееся магнитное поле, притягивающее ротор, создает сопротивление (или крутящий момент), необходимое для движения шин и автомобиля. Оказавшись на вершине холма, вы можете расслабиться и перезарядиться, пока колеса вращаются еще быстрее, чтобы спустить вас с холма. В автомобиле это происходит, когда вы отпускаете педаль газа, и ротор начинает двигаться быстрее и подает электроэнергию обратно в линию электропередачи для подзарядки аккумулятора.

Чем отличается переменный ток (AC) от постоянного тока (DC)?

Концептуальные различия этих двух типов токов кажутся довольно очевидными. В то время как один ток является постоянным, другой является более прерывистым. Однако все немного сложнее, чем простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC)

Термин «постоянный ток» относится к электричеству, которое движется в одном и постоянном направлении. Кроме того, напряжение постоянного тока сохраняет обычную полярность, то есть не меняется.

Подумайте о том, как батареи имеют четко определенные положительные и отрицательные стороны. Они используют постоянные токи для постоянной передачи одного и того же напряжения. В дополнение к батареям, топливные элементы и солнечные элементы также производят постоянный ток, в то время как простые действия, такие как трение определенных материалов друг о друга, также могут производить постоянный ток.

В соответствии с нашей концепцией батареи, при рассмотрении положительных и отрицательных сторон батареи важно отметить, что постоянный ток всегда течет в одном направлении между положительной и отрицательной стороной. Это гарантирует, что обе стороны батареи всегда положительные и отрицательные.

Переменный ток (AC)

Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (например, давлением воды в шланге) и током (например, скоростью потока воды через шланг), которые изменяются во времени. Поскольку напряжение и ток сигнала переменного тока изменяются, они чаще всего следуют форме синусоиды (на изображении выше синусоида показана на правом графике напряжения). Из-за того, что форма волны представляет собой синусоидальную волну, напряжение и ток чередуются между положительной и отрицательной полярностью при просмотре с течением времени. Синусоидальная форма сигналов переменного тока обусловлена ​​тем, как генерируется электричество.

Еще один термин, который вы можете услышать при обсуждении переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, совершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в Соединенных Штатах стандартная частота электросети составляет 60 Гц. Это означает, что сигнал переменного тока колеблется со скоростью 60 полных возвратно-поступательных циклов каждую секунду.

Так почему это важно?

Электричество переменного тока — лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (например, плотины или ветряной мельницы) на большие расстояния. Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, который подает электроэнергию в район (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на столбах линии электропередач), может иметь напряжение до 66 кВА (66 000 вольт переменного тока).

Переменный ток позволяет нам создавать генераторы, двигатели и системы распределения электроэнергии, которые намного эффективнее постоянного тока, поэтому переменный ток является наиболее популярным источником энергии для питания приложений.

Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Большинство крупных промышленных двигателей — это асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других устройств. Но что именно означает «асинхронный двигатель»? С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий по проводникам ротора. С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в ротор магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как в других двигателях, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.

Что означает полифаза?

Всякий раз, когда у вас есть статор, содержащий несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью. Чаще всего предполагается, что многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы.

Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фаз отдельно друг от друга, чтобы преднамеренно выйти из строя.

Что означает три фазы?

Основанный на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, выпущенном в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подаются на статор через автомобильный аккумулятор. Эта энергия приводит к тому, что катушки проводящего провода начинают вести себя как электромагниты.

Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии. По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюс внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.

Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, электрические автомобили начинают быстро догонять и даже превосходить своих газовых аналогов. Хотя до электромобилей еще далеко, скачки, которые сделали такие компании, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.

На данный момент мы все знаем об успехе, который Tesla добилась в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проезжать до 288 миль, развивать скорость до 155 миль в час и крутящий момент 687 фунт-фут. Однако есть десятки других компаний, которые добились значительного прогресса в этой области, например Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy Spark и Mercedes B-Class Electric.

Электромобили и окружающая среда

«Реальность такова, что цены на газ должны быть намного выше, чем они есть, потому что мы не учитываем реальный ущерб окружающей среде и скрытые затраты на добычу нефти и ее транспортировку в США». — Илон Маск

Электрические двигатели воздействуют на окружающую среду как прямо, так и косвенно на микро- и макроуровне. Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вы хотите. С индивидуальной точки зрения, электромобилям не требуется бензин для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши дороги и города. Хотя это представляет собой новую проблему с дополнительным бременем производства электроэнергии, это снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густонаселяющих города и пригороды, выделяющих токсины в воздух.

Примечание. Значения MPG (миль на галлон), указанные для каждого региона, представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе/шоссе для автомобиля с бензиновым двигателем, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля. Региональные рейтинги выбросов глобального потепления основаны на 2012 г. данные электростанций в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электроэнергии. Среднее значение расхода топлива в США — 58 миль на галлон — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где электромобили были проданы в 2014 году.0002 С точки зрения большого масштаба, появление электромобилей дает несколько преимуществ. Во-первых, снижается шумовое загрязнение, поскольку шум, издаваемый электрическим двигателем, намного тише, чем шум бензинового двигателя. Кроме того, из-за того, что электрические двигатели не требуют того же типа смазочных материалов и обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автосервисах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в техническом обслуживании.

Вывод

Электродвигатель меняет ход истории так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили прогресс. Хотя электрический двигатель не прокладывает новые пути в том же ключе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли, который сосредоточен не только на стиле и производительности, но и на внешнем воздействии. Таким образом, хотя электрический двигатель может и не реформировать мир из-за внедрения какого-то совершенно нового изобретения или создания нового рынка, он переопределяет то, как мы, как общество, определяем прогресс.

Если ничего другого не следует из достижений в области электрического двигателя, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед благодаря нашему осознанию нашего воздействия на окружающую среду. Это новое определение прогресса, определяемое электрическим двигателем.

Источники

• http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
• Конструкция трехфазного асинхронного двигателя: https://www. youtube.com/watch?v=Mle-ZvYi8HA
• Как работает асинхронный двигатель? https://www.youtube.com/watch?v=LtJoJBUSe28
• http://www.mpoweruk.com/motorsbrushless.htm
• http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
• https://www.basilnetworks.com/article/motors/brushlessmotors.htm
• http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
• https://www.youtube.com/watch?v=HWrNzUCjbkk
• Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя: https://www.youtube.com/watch?v=DsVbaKZZOFQ
• https://www.youtube.com/watch?v=NaV7V07tEMQ
• https://www.teslamotors.com/models
• http://evobsession.com/electric-car-range-comparison/
• http://www.edmunds.com/mitsubishi/i-miev/2016/review/
• http://www.ford.com/cars/focus/trim/electric/
• https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_i3
• http://www.edmunds.com/ford/fusion-energi/2016/review/
• http://www. chevrolet.com/spark-ev-electric-vehicle.html
• http://www.topspeed.com/cars/volkswagen/2016-volkswagen-e-golf-limited-edition-ar168067.html
• http://www.topspeed.com/cars/bmw/2016-bmw-i3-m-ar160295.html
• http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/reviews/a9756/2015-mercedes-benz-b-class-electric-drive-test-ride-16198208/
• http://www.topspeed.com/cars/nissan/2016-nissan-leaf-ar171170.html
• http://www.caranddriver.com/fiat/500e
• http://www.topspeed.com/cars/kia/2015-kia-soul-electricdriven-ar170088.html
• http://www.topspeed.com/cars/ford/2016-ford-focus-electric-ar171335.html
• http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-70d-ar168705.html
• http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-p85d-ar165627.html
• http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-ar165742.html#main
• http://www.caranddriver.com/reviews/2015-tesla-model-s-p90d-test-review
• http://www. caranddriver.com/tesla/model-s
• http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-1/what-is-alternating-current-ac/
• http://science.howstuffworks.com/electricity8.htm
• http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
• Изображение взято с: http://faq.zoltenergy.co/technical/
• http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
• https://en.wikipedia.org/wiki/Westinghouse_Electric_(1886)
• http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/introduction-ac-motors/
• https://www.youtube.com/watch?v=Q2mShGuG4RY
• http://www.explainthatstuff.com/electricmotors.html
• http://electronics.howstuffworks.com/motor.htm
• https://en.wikipedia.org/wiki/Индукционный_двигатель

Трехфазные электрические двигатели. Коэффициент мощности в зависимости от индуктивной нагрузки

Коэффициент мощности системы электроснабжения переменного тока определяется как отношение активной (истинной или действительной) мощности к полной мощности , где

• Активная (реальная или истинная) мощность измеряется в ваттах ( Вт ) и представляет собой мощность, потребляемую электрическим сопротивлением системы, выполняющей полезную работу
• Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и представляет собой напряжение в системе переменного тока, умноженное на весь ток, который течет в нем. Это векторная сумма активной и реактивной мощности
• Реактивная мощность измеряется в реактивных вольт-амперах ( ВАР ). Реактивная мощность — это мощность, накапливаемая и отводимая асинхронными двигателями, трансформаторами и соленоидами

• Активная, реактивная и полная мощность

Реактивная мощность необходима для намагничивания электродвигателя, но не выполняет никакой работы. Реактивная мощность, требуемая индуктивными нагрузками, увеличивает количество полной мощности и требуемую подачу в сеть от поставщика электроэнергии к системе распределения.

Увеличение реактивной и полной мощности приведет к снижению коэффициента мощности — PF .

Коэффициент мощности

Обычно коэффициент мощности определяется как PF — В качестве косинуса фазового угла между напряжением и током — или « COSφ «:

PF = COS φ

, где

PF = Фактор энергии

PF = Фактор энергии

PF = FOOLCH

PF = FOORTS

PF = ФУКТУР

PF = FOOLS φ = фазовый угол между напряжением и током

 Коэффициент мощности, определенный IEEE и IEC, представляет собой отношение между приложенной активной (действительной) мощностью — и полной мощностью , и в общем случае может быть выражен как:

PF = P / S (1)

, где

PF = Power Factor

= Power Facture

PLAY ). S = полная мощность (ВА, вольт-ампер)

Низкий коэффициент мощности является результатом индуктивных нагрузок, таких как трансформаторы и электродвигатели. В отличие от резистивных нагрузок, создающих тепло за счет потребления киловатт, индуктивные нагрузки требуют протекания тока для создания магнитных полей для выполнения желаемой работы.

Коэффициент мощности является важным измерением в электрических системах переменного тока, поскольку

• общий коэффициент мощности менее 1 указывает на то, что поставщику электроэнергии необходимо обеспечить большую генерирующую мощность, чем фактически требуется
• искажение формы волны тока, которое способствует снижению коэффициента мощности, вызванные искажением формы волны напряжения и перегревом нейтральных кабелей трехфазных систем

Международные стандарты, такие как IEC 61000-3-2, были установлены для контроля искажения формы волны тока путем введения ограничений на амплитуду гармоник тока.

Пример — коэффициент мощности

Промышленное предприятие потребляет 200 А при 400 В , а питающий трансформатор и резервный ИБП рассчитаны на 400 В x 200 А = 80 кВА .

Если коэффициент мощности — PF — из нагрузок — 0,7 — только

80 KVA × 0,7

= 56 кВт

из реальной силы. Если коэффициент мощности близок к 1 (чисто резистивная цепь), система питания с трансформаторами, кабелями, распределительным устройством и ИБП может быть значительно меньше.

• Любой коэффициент мощности меньше 1 означает, что проводка цепи должна пропускать больший ток, чем это было бы необходимо при нулевом реактивном сопротивлении в цепи, чтобы передать такое же количество (истинной) мощности на резистивную нагрузку.

Conductor Cross-Section vs. Power Factor

Required cross-section area of ​​conductor with lower power factor:

Power Factor	1	0. 9	0.8	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3
Cross-Section	1	1.2	1.6	2.04	2.8	4.0	6.3	11.1

Низкий коэффициент мощности является дорогостоящим и неэффективным, и некоторые коммунальные предприятия могут взимать дополнительную плату, если коэффициент мощности ниже 0,95 . Низкий коэффициент мощности снизит пропускную способность электрической системы, увеличивая ток и вызывая падение напряжения.

«Опережающий» или «отстающий» коэффициент мощности

Коэффициент мощности обычно указывается как «опережающий» или «отстающий», чтобы показать знак фазового угла.

• При чисто резистивной нагрузке ток и напряжение меняют полярность ступенчато, и коэффициент мощности будет равен 1 . Электрическая энергия течет в одном направлении по сети в каждом цикле.
• Индуктивные нагрузки — трансформаторы, двигатели и обмотки — потребляют реактивную мощность, при этом форма волны тока отстает от напряжения.
• Емкостные нагрузки – батареи конденсаторов или подземные кабели – генерируют реактивную мощность, причем фаза тока опережает напряжение.

Индуктивные и емкостные нагрузки накапливают энергию в магнитных или электрических полях в устройствах во время частей циклов переменного тока. Энергия возвращается обратно в источник питания в течение остальных циклов.

В системах с главным образом индуктивной нагрузкой — обычно промышленных предприятиях с большим количеством электродвигателей — запаздывающее напряжение компенсируется батареями конденсаторов.

Коэффициент мощности для трехфазного двигателя

Полная мощность, требуемая индуктивным устройством, таким как двигатель или аналогичный, состоит из нерабочая мощность, вызванная током намагничивания, необходимая для работы устройства (измеряется в киловарах, кВАр)

Коэффициент мощности трехфазного электродвигателя может быть выражен как:

PF = P / [(3) ^1/2 U I]                   (2)

where

PF = power factor

P = power applied (W, watts)

U = напряжение (V)

I = ток (A, AMPS)

— или альтернативно:

P = (3)

— или альтернативно:

P = (3)

— или альтернативно:

P = (3)

— или альтернативно:

P = (3)

— или альтернативно:

P = (3).

   =   (3) ^1/2 U I cos φ                  (2b)

U, l и cos φ обычно указываются на паспортной табличке двигателя.

Typical Motor Power Factors

Power (hp)	Speed ​​ (rpm)	Power Factor (cos φ )
		Unloaded	1/4 load	1/2 загрузки	3/4 загрузки	полная загрузка
0 — 5	1800	0.15 — 0.20	0.5 — 0.6	0.72	0.82	0.84
5 — 20	1800	0.15 — 0.20	0.5 — 0.6	0.74	0.84	0.86
20 — 100	1800	0.15 — 0.20	0.5 — 0.6	0.79	0.86	0. 89
100 — 300	1800	0.15 — 0.20	0.5 — 0.6	0.81	0.88	0.91

• 1 hp = 745.7 W

Power Factor by Industry

Typical un -improved power factors:

7 5 —

Industry	Power Factor
Brewery	75 — 80
Cement	75 — 80
Chemical	65 — 75
Electro-chemical	65 — 75
Foundry	75 — 80
Forging	70 — 80
Hospital	75 — 80
Производство, машины	60 — 65
Производство, покраска	65 — 70
Металлообработка 86
Mine, coal	65 — 80
Office	80 — 90
Oil pumping	40 — 60
Plastic production	75 — 80
Stamping	60 — 70
Сталелитейные заводы	65 — 80
Текстиль	35 — 60

9042 Факторы силы

033

• снижение счетов за электроэнергию — предотвращение штрафа за низкий коэффициент мощности со стороны энергоснабжающей компании
• увеличение мощности системы — дополнительные нагрузки могут быть добавлены без перегрузки системы
• улучшенные рабочие характеристики системы за счет снижения потерь в линии — благодаря меньшему току
• улучшенные рабочие характеристики системы за счет повышения напряжения – предотвращение чрезмерного падения напряжения

Коррекция коэффициента мощности с помощью конденсатора

.0386

.0386

.0386

.0386

Capacitor correction factor
Power factor before improvement (cosΦ)	Power factor after improvement (cosΦ)
	1. 0	0.99	0.98	0.97	0.96	0.95	0.94	0.93	0.92	0.91	0.90
0.50	1.73	1.59	1.53	1.48	1.44	1.40	1.37	1.34	1.30	1.28	1.25
0.55	1.52	1.38	1.32	1.28	1.23	1.19	1.16	1,12	1,09	1,06	1,04
0,60	1,33	1,19	1,33	1,19	1,33	1,1	1,33	1.04	1.01	0.97	0.94	0.91	0.88	0.85
0.65	1.17	1.03	0.97	0. 92	0.88	0.84	0.81	0.77	0,74	0,71	0,69
0,70	1,02	0,88	0,8191786	0,88	0,8191786	0,88	0.69	0.66	0.62	0.59	0.56	0.54
0.75	0.88	0.74	0.67	0.63	0.58	0.55	0.52	0.49	0.45	0,43	0,40
0,80	0,75	0,61	0,54	0,61	0,54	0,501	0,54	0,50	0,54	0.39	0.35	0.32	0.29	0.27
0.85	0.62	0.48	0.42	0.37	0.33	0.29	0. 26	0.22	0.19	0.16	0,14
0,90	0,48	0,34	0,28	0,23	0,19	0,23	0,19	0,23	0,19	0,23	0,19	0,23	0.09	0.06	0.02
0.91	0.45	0.31	0.25	0.21	0.16	0.13	0.09	0.06	0.02
0.92	0.43	0.28	0.22	0.18	0.13	0.10	0.06	0.03
0.93	0.40	0.25	0.19	0.15	0.10	0.07	0.03
0.94	0.36	0. 22	0.16	0.11	0.07	0.04
0.95	0.33	0.18	0.12	0.08	0.04
0.96	0.29	0.15	0.09	0.04
0.97	0.25	0.11	0.05
0,98	0,20	0,06
0.99	0.14

Example — Improving power factor with capacitor

An electrical motor with power 150 kW has power factor before improvement cosΦ = 0,75 .

Для требуемого коэффициента мощности после улучшения cosΦ = 0,96 — поправочный коэффициент конденсатора равен 0,58 .

Требуемая мощность квар может быть рассчитана как

C = (150 кВт) 0,58

  = 87 квар коррекция асинхронных двигателей примерно до 95% коэффициента мощности.

9038

9038

9038

9038

9038

.0383 5

Мощность асинхронного двигателя (л.с.)	Номинальная скорость двигателя (об/мин)
	3600		1800		1200
	Capacitor Rating (KVAR)	Reduction of Line Current (%)	Capacitor Rating (KVAR)	Reduction of Line Current (%)	Capacitor Rating (KVAR)	Reduction of Line Current (%)
3	1. 5	14	1.5	23	2.5	28
5	2	14	2.5	22	3	26
7.5	2.5	14	3	20	4	21
10	4	14	4	18	5	21	5	21		21		21		21		18	6	20
20	6	12	6	17	7.5	19
25	7.5	12	7.5	17	8	19
30	8	11	8	16	10	19
40	12	12	13	15	16	19
50	15	12	18	15	20	19
60	18	12	21	14	22.