Визначте ККД двигуна електровоза, якщо, рухаючись рівномірно зі швидкістю 36 км/год, він розвиває силу тяги 300 кН. Напруга в електромережі 3 кВ, сила струму, яку споживає двигун, — 5 кА.
Ответы
Ответ:
Щоб визначити ККД (коефіцієнт корисної дії) електровоза, нам потрібно спочатку визначити його механічну потужність.
Механічна потужність - це потужність, яку генерує електровоз, переміщуючись з певною швидкістю з допомогою сили тяги. Ця потужність обчислюється за формулою:
P = F * v
де P - механічна потужність (у ваттах), F - сила тяги (у ньютонах) і v - швидкість (у метрах на секунду).
Спочатку переведемо швидкість в метри на секунду:
36 км/год = (36 * 1000) / 3600 м/с ≈ 10 м/с
Тепер можна обчислити механічну потужність:
P = 300 кН * 10 м/с ≈ 3 МВт
Далі, щоб визначити ККД електровоза, нам потрібно визначити його електричну потужність, тобто електричну енергію, яку він споживає за певний час. Ця потужність обчислюється за формулою:
P_el = U * I
де P_el - електрична потужність (у ваттах), U - напруга (у вольтах) і I - сила струму (у амперах).
Підставляємо дані:
P_el = 3 кВ * 5 кА = 15 МВт
Таким чином, ККД електровоза можна визначити як відношення механічної потужності до електричної потужності:
η = P / P_el ≈ 0.2 або 20%
Отже, ККД електровоза становить близько 20%, тобто лише 20% електроенергії, яку він споживає, перетворюється на механічну потужність для переміщення поїзда.