สัมประสิทธิ์ของประสิทธิภาพ (COP) เป็นลักษณะของประสิทธิภาพของระบบ (อุปกรณ์ เครื่องจักร) ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงพลังงาน ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ที่ใช้ (กลายเป็นงานในกระบวนการแบบวัฏจักร) ต่อปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ถ่ายโอนไปยังระบบ

ค่าสัมประสิทธิ์ การกระทำที่เป็นประโยชน์

(ประสิทธิภาพ) ลักษณะของประสิทธิภาพของระบบ (อุปกรณ์, เครื่องจักร) ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงหรือถ่ายโอนพลังงาน กำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ที่ใช้กับปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ระบบได้รับ มักจะเขียนแทนด้วย h = Wpol/Wcym

ในมอเตอร์ไฟฟ้า ประสิทธิภาพคืออัตราส่วนของงานเครื่องกลที่ทำ (มีประโยชน์) ต่อพลังงานไฟฟ้าที่ได้รับจากแหล่งกำเนิด ในเครื่องยนต์ความร้อน ≈ อัตราส่วนของงานทางกลที่มีประโยชน์ต่อปริมาณความร้อนที่ใช้ไป ในหม้อแปลงไฟฟ้า ≈ อัตราส่วนของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้รับในขดลวดทุติยภูมิต่อพลังงานที่ใช้โดยขดลวดปฐมภูมิ เพื่อคำนวณประสิทธิภาพ ประเภทต่างๆพลังงานและงานเครื่องกลแสดงในหน่วยเดียวกันโดยพิจารณาจากความร้อนที่เท่ากันและอัตราส่วนอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพทำให้สามารถเปรียบเทียบและประเมินจากมุมมองที่เป็นหนึ่งเดียวได้ เช่น ระบบต่างๆ เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเครื่องยนต์ โรงไฟฟ้าพลังความร้อน อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ วัตถุทางชีววิทยา เป็นต้น

เนื่องจากการสูญเสียพลังงานที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากการเสียดสี ความร้อนของวัตถุโดยรอบ ฯลฯ ประสิทธิภาพจึงน้อยกว่าความสามัคคีเสมอ ดังนั้นประสิทธิภาพจะแสดงเป็นเศษส่วนของพลังงานที่ใช้ไปนั่นคือในรูปแบบ เศษส่วนที่เหมาะสมหรือเป็นเปอร์เซ็นต์และเป็นปริมาณไม่มีมิติ ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนสูงถึง 35≈40%, เครื่องยนต์สันดาปภายใน ≈ 40≈50%, ไดนาโมกำลังสูงและเครื่องปั่นไฟ ≈95%, หม้อแปลง ≈98% ประสิทธิภาพของกระบวนการสังเคราะห์แสงมักจะอยู่ที่ 6≈8% ในคลอเรลลาจะสูงถึง 20≈25% สำหรับเครื่องยนต์ความร้อน เนื่องจากกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ประสิทธิภาพมีขีดจำกัดสูงสุดซึ่งกำหนดโดยคุณสมบัติของวัฏจักรอุณหพลศาสตร์ (กระบวนการแบบวงกลม) ที่สารทำงานดำเนินการ วงจรการ์โนต์มีประสิทธิภาพสูงสุด

ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างประสิทธิภาพของแต่ละองค์ประกอบ (ระยะ) ของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์และประสิทธิภาพที่กำหนดลักษณะห่วงโซ่ทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงพลังงานในระบบ ประสิทธิภาพของประเภทแรกตามลักษณะของการแปลงพลังงานอาจเป็นทางกล ความร้อน ฯลฯ ประเภทที่สองรวมถึงประสิทธิภาพทั่วไป เชิงเศรษฐกิจ ด้านเทคนิค และประเภทอื่นๆ ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบเท่ากับผลคูณของประสิทธิภาพบางส่วนหรือประสิทธิภาพของขั้นตอน

ในเอกสารทางเทคนิค ประสิทธิภาพบางครั้งถูกกำหนดเพื่อให้สามารถเป็นมากกว่าความสามัคคี สถานการณ์ที่คล้ายกันจะเกิดขึ้นหากเรากำหนดประสิทธิภาพด้วยอัตราส่วน Wpol/Wcont โดยที่ Wcont ≈ พลังงานที่ใช้ ได้รับที่ "เอาต์พุต" ของระบบ Wcont ≈ ไม่ใช่พลังงานทั้งหมดที่เข้าสู่ระบบ แต่เฉพาะส่วนนั้นเท่านั้น ซึ่งมีค่าใช้จ่ายจริงเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการทำงานของเครื่องทำความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริกของเซมิคอนดักเตอร์ (ปั๊มความร้อน) การใช้ไฟฟ้าจะน้อยกว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากเทอร์โมอิเลเมนต์ พลังงานส่วนเกินถูกดึงมาจาก สิ่งแวดล้อม. ในกรณีนี้ แม้ว่าประสิทธิภาพที่แท้จริงของพืชจะน้อยกว่าความสามัคคี แต่ประสิทธิภาพที่พิจารณา h = Wpol/Wzap อาจมากกว่าความสามัคคี

Lit.: Artobolevsky I. I. , ทฤษฎีกลไกและเครื่องจักร, 2nd ed., M.≈ L. , 1952; วิศวกรรมความร้อนทั่วไป ed. S. Ya. Kornitsky และ Ya. M. Rubinshtein, 2nd ed., M.≈ L. , 1952; วิศวกรรมไฟฟ้าทั่วไป, M.≈ L., 1951; Vukalovich M. P. , Novikov I. I. , อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค, 4th ed., M. , 1968

วิกิพีเดีย

ประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพ (ประสิทธิภาพ) - ลักษณะของประสิทธิภาพของระบบที่เกี่ยวข้องกับการแปลงหรือการถ่ายโอนพลังงาน กำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ที่ใช้กับปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ระบบได้รับ มักจะเขียนแทนด้วย η ประสิทธิภาพเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติและมักวัดเป็นเปอร์เซ็นต์

ในความเป็นจริง งานที่ทำโดยใช้อุปกรณ์ใด ๆ ก็เป็นงานที่มีประโยชน์มากกว่าเสมอ เนื่องจากงานส่วนหนึ่งทำกับแรงเสียดทานที่กระทำภายในกลไกและเมื่อเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนแต่ละส่วน ดังนั้นพวกเขาจึงทำงานเพิ่มเติมโดยใช้บล็อกที่เคลื่อนย้ายได้ ยกตัวบล็อกและเชือกและเอาชนะแรงเสียดทานในบล็อก

เราแนะนำสัญกรณ์ต่อไปนี้: เราแสดงงานที่มีประโยชน์โดย $A_p$ และทำงานให้เสร็จโดย $A_(poln)$ ในการทำเช่นนั้น เรามี:

คำนิยาม

ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP)เรียกว่าอัตราส่วนของงานที่มีประโยชน์ให้เต็ม เราแสดงประสิทธิภาพด้วยตัวอักษร $\eta $ จากนั้น:

\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\ \left(2\right).\]

ส่วนใหญ่มักจะแสดงประสิทธิภาพเป็นเปอร์เซ็นต์จากนั้นคำจำกัดความคือสูตร:

\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\cdot 100\%\ \left(2\right).\]

เมื่อสร้างกลไกพวกเขาพยายามเพิ่มประสิทธิภาพ แต่ไม่มีกลไกที่มีประสิทธิภาพเท่ากับหนึ่ง (และมากกว่าหนึ่ง)

ดังนั้น ปัจจัยด้านประสิทธิภาพคือ ปริมาณทางกายภาพซึ่งแสดงให้เห็นสัดส่วนว่างานที่มีประโยชน์นั้นมาจากงานทั้งหมดที่ผลิตขึ้น ด้วยความช่วยเหลือของประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ (กลไก ระบบ) ที่แปลงหรือส่งพลังงานที่ทำงานจะได้รับการประเมิน

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของกลไก คุณสามารถลองลดแรงเสียดทานในแกน มวลของพวกมัน หากละเลยแรงเสียดทานได้ มวลของกลไกจะน้อยกว่ามวลอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น ของโหลดที่กลไกยกขึ้น ประสิทธิภาพจะน้อยกว่าความสามัคคีเล็กน้อย งานที่ทำเสร็จจะเท่ากับงานที่มีประโยชน์โดยประมาณ:

กฎทองของกลศาสตร์

ต้องจำไว้ว่าการได้รับงานไม่สามารถทำได้โดยใช้กลไกง่ายๆ

ให้เราแสดงผลงานแต่ละอย่างในสูตร (3) เป็นผลคูณของแรงที่สอดคล้องกันโดยเส้นทางที่เดินทางภายใต้อิทธิพลของแรงนี้ จากนั้นเราแปลงสูตร (3) ให้อยู่ในรูปแบบ:

นิพจน์ (4) แสดงให้เห็นว่าการใช้กลไกง่าย ๆ ทำให้เราแข็งแกร่งขึ้นมากเท่ากับที่เราแพ้ระหว่างทาง กฎหมายนี้เรียกว่า "กฎทอง" ของกลศาสตร์ กฎนี้กำหนดขึ้นในกรีกโบราณโดยนกกระสาแห่งอเล็กซานเดรีย

กฎนี้ไม่คำนึงถึงงานที่จะเอาชนะแรงเสียดทาน ดังนั้นจึงเป็นค่าโดยประมาณ

ประสิทธิภาพในการส่งกำลัง

ปัจจัยด้านประสิทธิภาพสามารถกำหนดเป็นอัตราส่วนของงานที่มีประโยชน์ต่อพลังงานที่ใช้ในการดำเนินการ ($Q$):

\[\eta =\frac(A_p)(Q)\cdot 100\%\ \left(5\right).\]

ในการคำนวณประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนจะใช้สูตรต่อไปนี้:

\[\eta =\frac(Q_n-Q_(ch))(Q_n)\left(6\right),\]

โดยที่ $Q_n$ คือปริมาณความร้อนที่ได้รับจากฮีตเตอร์ $Q_(ch)$ - ปริมาณความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังตู้เย็น

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนในอุดมคติที่ทำงานตามวัฏจักรคาร์โนต์คือ:

\[\eta =\frac(T_n-T_(ch))(T_n)\left(7\right),\]

โดยที่ $T_n$ - อุณหภูมิเครื่องทำความร้อน; $T_(ch)$ - อุณหภูมิตู้เย็น

ตัวอย่างงานเพื่อประสิทธิภาพ

ตัวอย่าง 1

ออกกำลังกาย.เครื่องยนต์เครนมีกำลัง $N$ สำหรับช่วงเวลาเท่ากับ $\Delta t$ เขาได้ยกน้ำหนัก $m$ จำนวนมากขึ้นสู่ความสูง $h$ ประสิทธิภาพของเครนคืออะไร\textit()

วิธีการแก้.งานที่เป็นประโยชน์ในปัญหาที่พิจารณา เท่ากับงานยกร่างกายให้สูง $h$ ของมวล $m$ ซึ่งเป็นงานเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วง เท่ากับ:

งานทั้งหมดที่ทำเมื่อยกของขึ้นสามารถดูได้โดยใช้คำจำกัดความของกำลัง:

ลองใช้คำจำกัดความของปัจจัยด้านประสิทธิภาพเพื่อค้นหา:

\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\cdot 100\%\left(1.3\right).\]

เราแปลงสูตร (1.3) โดยใช้นิพจน์ (1.1) และ (1.2):

\[\eta =\frac(mgh)(N\Delta t)\cdot 100\%.\]

ตอบ.$\eta =\frac(mgh)(N\Delta t)\cdot 100\%$

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย. แก๊สในอุดมคติดำเนินการวงจร Carnot ในขณะที่ประสิทธิภาพของวงจรเท่ากับ $\eta $ อะไรคืองานในรอบการอัดแก๊สที่อุณหภูมิคงที่? งานที่ทำโดยแก๊สระหว่างการขยายตัวคือ $A_0$

วิธีการแก้.ประสิทธิภาพของวัฏจักรถูกกำหนดเป็น:

\[\eta =\frac(A_p)(Q)\left(2.1\right).\]

พิจารณาวงจรคาร์โนต์ พิจารณาว่ากระบวนการใดที่จ่ายความร้อน (จะเป็น $Q$)

เนื่องจากวัฏจักรคาร์โนต์ประกอบด้วยไอโซเทอร์มสองตัวและอะเดียแบทสองตัว เราจึงสามารถพูดได้ทันทีว่าไม่มีการถ่ายเทความร้อนในกระบวนการอะเดียแบติก (กระบวนการ 2-3 และ 4-1) ในกระบวนการไอโซเทอร์มอล 1-2 ความร้อนจะถูกจ่าย (รูปที่ 1 $Q_1$) ในกระบวนการไอโซเทอร์มอล 3-4 ความร้อนจะถูกลบออก ($Q_2$) ปรากฎว่าในนิพจน์ (2.1) $Q=Q_1$ เรารู้ว่าปริมาณความร้อน (กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์) ที่จ่ายให้กับระบบในระหว่างกระบวนการไอโซเทอร์มอลจะทำงานโดยแก๊ส ซึ่งหมายความว่า:

ก๊าซทำงานที่มีประโยชน์ซึ่งเท่ากับ:

ปริมาณความร้อนที่ถูกขจัดออกในกระบวนการไอโซเทอร์มอล 3-4 เท่ากับงานบีบอัด (งานเป็นลบ) (เนื่องจาก T=const, ตามด้วย $Q_2=-A_(34)$) เป็นผลให้เรามี:

เราแปลงสูตร (2.1) โดยคำนึงถึงผลลัพธ์ (2.2) - (2.4):

\[\eta =\frac(A_(12)+A_(34))(A_(12))\to A_(12)\eta =A_(12)+A_(34)\to A_(34)=( \eta -1)A_(12)\left(2.4\right).\]

เนื่องจากตามเงื่อนไข $A_(12)=A_0,\ $ในที่สุดเราจะได้:

ตอบ.$A_(34)=\left(\eta -1\right)A_0$

แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพ (COP) สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์และกลไกประเภทต่างๆ ได้หลากหลาย ซึ่งการดำเนินการจะขึ้นอยู่กับการใช้ทรัพยากรใดๆ ดังนั้น หากเราพิจารณาพลังงานที่ใช้สำหรับการทำงานของระบบเป็นทรัพยากร ผลลัพธ์ของสิ่งนี้ควรพิจารณาถึงปริมาณของงานที่มีประโยชน์ที่ทำกับพลังงานนี้

โดยทั่วไปแล้ว สูตรประสิทธิภาพสามารถเขียนได้ดังนี้: n = A*100%/Q ในสูตรนี้ สัญลักษณ์ n ถูกใช้เป็นการกำหนดประสิทธิภาพ สัญลักษณ์ A หมายถึงปริมาณงานที่ทำ และ Q คือปริมาณพลังงานที่ใช้ไป ในขณะเดียวกันควรเน้นว่าหน่วยวัดประสิทธิภาพเป็นเปอร์เซ็นต์ ในทางทฤษฎี ค่าสูงสุดของสัมประสิทธิ์นี้คือ 100% แต่ในทางปฏิบัติ แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะบรรลุตัวบ่งชี้ดังกล่าว เนื่องจากการสูญเสียพลังงานบางอย่างมีอยู่ในการทำงานของแต่ละกลไก

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์

เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญของกลไกของรถยนต์สมัยใหม่ ยังเป็นตัวแปรของระบบที่ใช้ทรัพยากร เช่น น้ำมันเบนซินหรือดีเซล ดังนั้นจึงสามารถคำนวณค่าประสิทธิภาพได้

แม้จะมีความสำเร็จทางเทคนิคทั้งหมดของอุตสาหกรรมยานยนต์ แต่ประสิทธิภาพมาตรฐานของเครื่องยนต์สันดาปภายในยังคงค่อนข้างต่ำ: ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ในการออกแบบเครื่องยนต์นั้นสามารถอยู่ระหว่าง 25% ถึง 60% เนื่องจากการทำงานของเครื่องยนต์ดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการสูญเสียพลังงานอย่างมาก

ดังนั้นการสูญเสียประสิทธิภาพสูงสุดของเครื่องยนต์สันดาปภายในจึงเกิดขึ้นในการทำงานของระบบทำความเย็น ซึ่งใช้พลังงานถึง 40% ของพลังงานที่เกิดจากเครื่องยนต์ ส่วนสำคัญของพลังงาน - มากถึง 25% - สูญเสียไปในกระบวนการกำจัดก๊าซไอเสีย กล่าวคือ มันถูกพัดพาไปสู่ชั้นบรรยากาศ สุดท้าย ประมาณ 10% ของพลังงานที่เกิดจากเครื่องยนต์จะไปเอาชนะแรงเสียดทานระหว่างส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ดังนั้น นักเทคโนโลยีและวิศวกรที่ทำงานในอุตสาหกรรมยานยนต์จึงกำลังพยายามอย่างมากในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์โดยลดความสูญเสียในรายการข้างต้นทั้งหมด ดังนั้น ทิศทางหลักของการพัฒนาการออกแบบที่มุ่งลดความสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของระบบทำความเย็นจึงสัมพันธ์กับความพยายามที่จะลดขนาดของพื้นผิวที่เกิดการถ่ายเทความร้อน การลดการสูญเสียในกระบวนการแลกเปลี่ยนก๊าซส่วนใหญ่ดำเนินการโดยใช้ระบบเทอร์โบชาร์จเจอร์และการลดความสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับแรงเสียดทานจะดำเนินการผ่านการใช้เทคโนโลยีและ วัสดุที่ทันสมัยเมื่อออกแบบเครื่องยนต์ ตามที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าการใช้เทคโนโลยีเหล่านี้และเทคโนโลยีอื่น ๆ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในได้ถึงระดับ 80% ขึ้นไป

การคำนวณประสิทธิภาพของหน่วยเครื่อง

หน่วยเครื่อง - ชุดกลไกเครื่องยนต์ กลไกการส่งกำลัง และกลไกของเครื่องจักรทำงาน

ให้เราพิจารณาการเคลื่อนไหวที่จัดตั้งขึ้นแยกต่างหาก สำหรับแต่ละรอบที่สมบูรณ์ของการเคลื่อนไหวนี้ การเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์เป็นศูนย์:

∑(mv2)/2-∑(mv02)/2=0 (1)

ประสิทธิภาพทางกล (ประสิทธิภาพ) คืออัตราส่วนของค่าสัมบูรณ์ของงานของแรงต้านทานการผลิตต่อการทำงานของแรงขับเคลื่อนทั้งหมดสำหรับวัฏจักรการเคลื่อนที่คงที่ ดังนั้น สามารถเขียนสูตรได้ดังนี้

เค.พี.ดี. ถูกกำหนดโดยสูตร: η=Ап. ส/นรก (2)

ที่ไหน: Aps - การทำงานของกองกำลังการผลิต;

นรกคืองานของแรงขับเคลื่อน

อัตราส่วนของงาน AT ของความต้านทานที่ไม่ได้ผลิตต่อแรงขับเคลื่อนมักจะแสดงด้วย Ψ และเรียกว่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียทางกล ดังนั้น สามารถเขียนสูตรได้ดังนี้

η \u003d AT / AD \u003d 1 - Ψ (3)

ยิ่งกลไกการทำงานมีความต้านทานที่ไม่เกิดประสิทธิผลน้อยเท่าใด ค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียก็จะยิ่งต่ำลง และกลไกในด้านพลังงานก็จะยิ่งสมบูรณ์ยิ่งขึ้น

ตามมาจากสมการ: เนื่องจากไม่มีกลไกใดที่การทำงานของ AT ไม่ใช่แรงต้าน, แรงเสียดทาน (แรงเสียดทานจากน้ำแข็ง, แรงเสียดทานแบบเลื่อน, แห้ง, กึ่งแห้ง, ของเหลว, กึ่งของเหลว) ในทางปฏิบัติไม่สามารถเท่ากับศูนย์ได้ ประสิทธิภาพไม่สามารถเท่ากับศูนย์ได้

จากสูตร (2) จะได้ประสิทธิภาพเท่ากับศูนย์ if

ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพจะเท่ากับศูนย์หากงานของแรงขับเคลื่อนเท่ากับงานของแรงต้านที่ไม่ก่อผลทั้งหมดที่มีอยู่ในกลไก ในกรณีนี้ สามารถเคลื่อนไหวได้ แต่ไม่ต้องดำเนินการใดๆ การเคลื่อนไหวของกลไกนี้เรียกว่าการเคลื่อนไหวที่ไม่ได้ใช้งาน

ประสิทธิภาพต้องไม่น้อยกว่าศูนย์เนื่องจากจำเป็นต้องให้อัตราส่วนของงาน AT / IM มากกว่าหนึ่ง:

AT / BP >1 หรือ AT > BP

จากความไม่เท่าเทียมกันเหล่านี้ ตามมาว่า หากกลไกที่ตรงตามเงื่อนไขที่กำหนดหยุดนิ่ง การเคลื่อนไหวจริงจะไม่เกิดขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า กลไกการเบรกด้วยตนเองหากกลไกมีการเคลื่อนไหว จากนั้น ภายใต้อิทธิพลของกองกำลังต่อต้านที่ไม่ก่อผล มันจะค่อย ๆ ชะลอความคืบหน้าจนกว่าจะหยุด (ช้าลง) ดังนั้นการได้รับค่าประสิทธิภาพเชิงลบในการคำนวณทางทฤษฎีจึงเป็นสัญญาณของการเบรกตัวเองของกลไกหรือความเป็นไปไม่ได้ของการเคลื่อนไหวในทิศทางที่กำหนด

ดังนั้น ประสิทธิภาพของกลไกอาจแตกต่างกันไปภายใน:

0 ≤η< 1 (4)

จากสูตร (2) จะเป็นไปตามประสิทธิภาพ Ψ แตกต่างกันภายใน: 0 ≤η< 1

ความสัมพันธ์ของเครื่องจักรในหน่วยเครื่อง

เครื่องแต่ละเครื่องเป็นกลไกที่ซับซ้อนซึ่งเชื่อมต่อกันในทางใดทางหนึ่ง และบางเครื่องที่ซับซ้อนสามารถแบ่งออกเป็นกลไกที่ง่ายกว่า จากนั้นจึงมีความสามารถในการคำนวณ K.P.D. กลไกง่าย ๆ หรือมีค่าบางอย่างของ K.P.D. กลไกง่ายๆ คุณสามารถหา K.P.D. เครื่องจักรที่ประกอบขึ้นจากองค์ประกอบง่ายๆ ในการรวมกัน

กรณีที่เป็นไปได้ทั้งหมดของการถ่ายโอนการเคลื่อนไหวและแรงสามารถแบ่งออกเป็นกรณี: อนุกรม การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบผสม

เมื่อคำนวณ K.P.D. การเชื่อมต่อ เราจะทำการรวมประกอบด้วยสี่กลไกซึ่ง: N1=N2=N3=N4, η1=η2=η3=η4=0.9

เรายอมรับแรงผลักดัน (BP) = 1.0

พิจารณา เค.พี.ดี. การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

กลไกแรกมีการเคลื่อนไหวโดยแรงขับเคลื่อนที่ทำงานในนรก เนื่องจากงานที่มีประโยชน์ของกลไกก่อนหน้าแต่ละกลไกที่ใช้ไปกับความต้านทานการผลิต เป็นงานของแรงขับเคลื่อนสำหรับแต่ละกลไกที่ตามมา จากนั้น K.P.D. ηของกลไกแรกคือ:

ที่สอง - η \u003d A2 / A1

ที่สาม - η \u003d A3 / A2

ที่สี่ - η \u003d A4 / A3

ประสิทธิภาพโดยรวม η1n=An/Ad

ค่าของปัจจัยด้านประสิทธิภาพนี้สามารถหาได้จากการคูณปัจจัยด้านประสิทธิภาพแต่ละรายการ η1, η2, η3, η4 เรามี

η=η1*η2*η3*η4=(A1/AD)*(A2/A1)*(A3/A2)*(A4/A3)=An/AD (5)

ดังนั้นประสิทธิภาพเชิงกลโดยรวมของการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของกลไกจึงเท่ากับผลคูณของประสิทธิภาพเชิงกลของแต่ละกลไกที่ประกอบขึ้นเป็นหนึ่งระบบทั่วไป

η=0.9*0.9*0.9*0.9=0.6561=แอป กับ.

พิจารณา เค.พี.ดี. การเชื่อมต่อแบบขนาน

เมื่อกลไกเชื่อมต่อแบบขนาน อาจมีสองกรณี: จากแหล่งของแรงจูงใจหนึ่ง พลังงานถูกส่งไปยังผู้บริโภคหลายราย หลายแหล่งป้อนผู้บริโภคหนึ่งรายขนานกัน แต่เราจะพิจารณาตัวเลือกแรก

ด้วยการเชื่อมต่อนี้: Ap. s.=A1+A2+A3+A4

ถ้าเค.พี.ดี. แต่ละกลไกจะมีค่าเท่ากันและกำลังจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันไปยังแต่ละกลไก: ∑КI=1 จากนั้น ⇒ К1=К2=К3=К4=0.25

จากนั้น: η=∑Ki*ηi (6)

η =4(0.25*0.90)=0.90

ดังนั้น K.P.D. โดยรวม การเชื่อมต่อแบบขนานเป็นผลรวมของผลิตภัณฑ์ของแต่ละส่วนของห่วงโซ่หน่วย

พิจารณาประสิทธิภาพของสารผสม

ในกรณีนี้มีกลไกการเชื่อมต่อทั้งแบบอนุกรมและแบบขนาน

ในกรณีนี้พลัง Ad จะถูกโอนไปยังสองกลไก (1.3) และจากกลไกเหล่านี้ไปยังส่วนที่เหลือ (2.4)

เนื่องจาก η1*η2=A2 และ η3*η4=A4 และ K1=K2=0.5

ผลรวมของ A2 และ A4 เท่ากับ Ap กับ. จากนั้นจากสูตร (1) ก็สามารถหา K.P.D. ระบบ

η=К1*η1*η2+К2*η3*η4 (7)

η=0.5*0.9*0.9+0.5*0.9*0.9=0.405+0.405=0.81

ดังนั้น K.P.D. โดยรวม การเชื่อมต่อแบบผสมจะเท่ากับผลรวมของผลิตภัณฑ์ของสัมประสิทธิ์ทางกลที่ต่อแบบอนุกรมคูณด้วยส่วนของแรงขับเคลื่อน

วิธีปรับปรุงประสิทธิภาพ

ตอนนี้ความพยายามหลักของวิศวกรมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์โดยการลดแรงเสียดทานของชิ้นส่วน การสูญเสียเชื้อเพลิงเนื่องจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ฯลฯ ความเป็นไปได้ที่แท้จริงในการเพิ่มประสิทธิภาพที่นี่ยังคงมีขนาดใหญ่ การดำเนินการเท่ากับ: มูลค่าที่แท้จริงของประสิทธิภาพเนื่องจากการสูญเสียพลังงานประเภทต่างๆ ประมาณ 40% ประสิทธิภาพสูงสุด - ประมาณ 44% - มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนใด ๆ จะต้องไม่เกินค่าที่เป็นไปได้สูงสุดที่ 40-44%

บทสรุป: เมื่อพิจารณาการเชื่อมต่อกลไกแต่ละอย่างแยกกัน เราสามารถพูดได้ว่าประสิทธิภาพสูงสุดของการเชื่อมต่อแบบขนานเท่ากับ η=0.9 ดังนั้น โดยรวมแล้ว คุณควรพยายามใช้การเชื่อมต่อแบบขนานหรือใกล้เคียงที่สุด

การคำนวณประสิทธิภาพ - 4.0 จาก 5 ขึ้นอยู่กับ 3 คะแนนโหวต

บทความนี้จะเน้นที่ความคุ้นเคย แต่หลายคนไม่เข้าใจคำว่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP) มันคืออะไร? ลองคิดออก สัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่า (COP) - ลักษณะของประสิทธิภาพของระบบของอุปกรณ์ใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงหรือการถ่ายโอนพลังงาน กำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานที่มีประโยชน์ที่ใช้กับปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ระบบได้รับ มันมักจะถูกทำเครื่องหมาย? (" นี้"). ? = Wpol / Wcym. ประสิทธิภาพเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติและมักวัดเป็นเปอร์เซ็นต์ ในทางคณิตศาสตร์ คำจำกัดความของประสิทธิภาพสามารถเขียนได้เป็น: n \u003d (A: Q) x100% โดยที่ A เป็นงานที่มีประโยชน์ และ Q คืองานที่ใช้ไป โดยอาศัยอำนาจตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ประสิทธิภาพมักจะน้อยกว่าความสามัคคีหรือเท่ากับเสมอ นั่นคือ เป็นไปไม่ได้ที่จะได้งานที่มีประโยชน์มากกว่าพลังงานที่ใช้ไป! เมื่อดูจากไซต์ต่างๆ ฉันมักจะแปลกใจที่นักวิทยุสมัครเล่นรายงานหรือให้คำชมเชยการออกแบบของพวกเขาว่ามีประสิทธิภาพสูงโดยไม่รู้ว่ามันคืออะไร! เพื่อความชัดเจนโดยใช้ตัวอย่าง เราจะพิจารณาวงจรคอนเวอร์เตอร์แบบง่าย และเรียนรู้วิธีค้นหาประสิทธิภาพของอุปกรณ์ แผนภาพแบบง่ายแสดงในรูปที่ 1

สมมติว่าเราใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า DC / DC แบบ step-up (ต่อไปนี้จะเรียกว่า PN) จาก unipolar เป็น unipolar ที่เพิ่มขึ้น เราเปิดแอมป์มิเตอร์ PA1 ในวงจรไฟฟ้าและขนานกับอินพุตพลังงาน PN กับโวลต์มิเตอร์ PA2 ซึ่งจำเป็นต้องอ่านค่าเพื่อคำนวณการใช้พลังงาน (P1) ของอุปกรณ์และโหลดร่วมกันจากแหล่งพลังงาน สำหรับเอาต์พุต PN เรายังเปิดแอมป์มิเตอร์ RAZ และโวลต์มิเตอร์ RA4 ซึ่งจำเป็นในการคำนวณพลังงานที่ใช้โดยโหลด (P2) จาก PN ไปจนถึงแหล่งจ่ายไฟขาดของโหลด ดังนั้นทุกอย่างพร้อมสำหรับการคำนวณประสิทธิภาพแล้วมาเริ่มกันเลย เราเปิดอุปกรณ์ วัดการอ่านเครื่องมือและคำนวณกำลัง P1 และ P2 ดังนั้น P1=I1 x U1 และ P2=I2 x U2 ตอนนี้เราคำนวณประสิทธิภาพโดยใช้สูตร: ประสิทธิภาพ (%) = P2: P1 x100 ตอนนี้คุณได้เรียนรู้เกี่ยวกับประสิทธิภาพที่แท้จริงของอุปกรณ์ของคุณแล้ว เมื่อใช้สูตรที่คล้ายกัน คุณสามารถคำนวณ PN และเอาต์พุตแบบสองขั้วตามสูตร: ประสิทธิภาพ (%) \u003d (P2 + P3): P1 x100 รวมถึงตัวแปลงแบบสเต็ปดาวน์ ควรสังเกตว่าค่า (P1) ยังรวมถึงการบริโภคในปัจจุบันด้วย เช่น ตัวควบคุม PWM และ (หรือ) ไดรเวอร์สำหรับควบคุมทรานซิสเตอร์แบบ field-effect และองค์ประกอบโครงสร้างอื่นๆ

สำหรับการอ้างอิง: ผู้ผลิตเครื่องขยายเสียงในรถยนต์มักระบุว่ากำลังขับของเครื่องขยายเสียงนั้นสูงกว่าความเป็นจริงมาก! แต่คุณสามารถค้นหากำลังจริงโดยประมาณของเครื่องขยายเสียงรถยนต์โดยใช้สูตรง่ายๆ สมมติว่าเครื่องขยายเสียงอัตโนมัติในวงจรไฟฟ้า + 12v มีฟิวส์ 50 A เราคำนวณ P \u003d 12V x 50A โดยรวมแล้วเราได้รับการใช้พลังงาน 600 วัตต์ แม้แต่ในรุ่นคุณภาพสูงและราคาแพง ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทั้งหมดก็ไม่น่าจะเกิน 95% ท้ายที่สุด ส่วนหนึ่งของประสิทธิภาพจะกระจายไปในรูปของความร้อนบนทรานซิสเตอร์อันทรงพลัง ขดลวดหม้อแปลง วงจรเรียงกระแส ลองกลับไปที่การคำนวณ เราได้ 600 W: 100% x92 = 570W ดังนั้นไม่ว่าผู้ผลิตจะเขียนถึง 1,000 W หรือ 800 W เครื่องขยายเสียงรถยนต์คันนี้ก็จะไม่ยอมแพ้! ฉันหวังว่าบทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจคุณค่าสัมพัทธ์เช่นประสิทธิภาพ! ขอให้ทุกคนโชคดีในการพัฒนาและทำซ้ำการออกแบบ คุณมีอินเวอร์เตอร์อยู่กับตัว