|
|
|
|
|
|
|
2.7.5.6 Izkoristek sistema pretvornikov energije
|
|
|
|
|
Pogosto je potrebno obliko energije od razpoložljive
do želene pretvoriti večkrat in jo tudi prenesti od
pretvornika do pretvornika. Značilen primer takega večkratnega
pretvarjanja je že primer z električno energijo, če jo spremljamo od
elektrarne do porabnika (sl. 2.7.5.6.1). Podobnih primerov je v praksi
veliko, zato je zanimivo in tudi potrebno vedeti, kolikšen je izkoristek
sistema pretvornikov in prenosnih poti, ki so v »navezi«
od razpoložljive do končne oblike energije. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Vsak pretvornik in prenos energije v sistemu ima svoj
izkoristek. V sistemu nastajanja in prenosa električne energije v
osnovi sodelujejo turbina, reduktor in prenosnik vrtljajev
na generator, generator in električno omrežje, zato lahko
zapišemo: |
|
|
|
|
|
|
|
Z namenom, da dobimo izkoristek sistema, zmnožimo
med seboj leve in desne strani enačb za izkoristek posameznega
pretvornika ter produkta izenačimo: |
|
|
|
|
|
|
|
Upoštevajmo, da so pretvorniki in prenosne poti energije v zaporedni
navezi, in zato velja, da je izhodna moč predhodnega člena enaka
vhodni moči naslednjega člena: |
|
|
|
|
|
|
|
Ptizh=
Prvh
;
Prizh=
Pgvh
;
in Pgizh=
Povh
. |
|
|
|
|
|
|
|
Desno stran predhodne enačbe lahko torej s krajšanjem poenostavimo v
obliko: |
|
|
|
ηt · ηr ·
ηg ·
ηo |
| = |
Poizh
Povh |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ker je z razmerjem moči na izhodu in vhodu sistema podan izkoristek
sistema, lahko zapišemo splošno enačbo za njegov izkoristek: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
► |
Izkoristek sistema pretvornikov in prenosnih poti energije je
določen s produktom izkoristkov posameznih
pretvornikov in prenosnih poti energije. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Mehansko delo se opravlja tudi pri rotacijskih gibanjih teles, toda
za osnovno spoznavanje primerov mehanskega dela električnega toka
bodo zadostovale že navedene ugotovitve in enačbe. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S črpalko, ki jo poganja elektromotor,
načrpamo v 1 uri 80 m3 vode v bazen, ki leži 50 m nad gladi-no
črpanja (sl. 2.7.5.6.2). Kolikšna je koristna moč motorja, če je
izkoristek črpalke 0,74? |
|
|
Potrebno mehansko delo črpalke za dvig vode: |
|
|
Wmč = m · g · Δh = 80 · 103 | m
s2 |
|
| · |
| 50 |
| m = 40 |
| · |
| 106 |
| Nm | |
|
|
|
|
Potrebna mehanska moč črpalke: |
|
Pmč | = |
Wm
t |
|
| = | 40 ·106 Nm
1h |
|
| = | 40 ·106 Ws
3,6 ·103 s |
|
| = | 11,1 |
| · |
| 103 |
| W = 11,1 |
| kW |
|
|
Potrebna moč motorja: |
|
ηč | = |
Pmč
Pmm |
|
|
|
Pmm | = |
Pmč
ηč |
|
| = | 11,1 kW
0,74 |
|
| = | 15 |
|
| kW | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Elektromotor transportnega traku (sl.
2.7.5.6.3),
ki se giblje s hitrostjo 1,25 m/s, ima električno moč 20 kW.
Kolikšna je vlečna sila traku, če je izkoristek prenosa moči z
motorja na trak 0,8, izkoristek elektromotorja pa 0,85. Kolikšno
električno delo in kolikšno koristno delo traku bo opravljeno v
času 5 ur? |
|
|
Izkoristek sistema: |
|
|
η = ηm ·
ηpr
= 0,85 · 0,8 = 0,68 |
|
|
|
|
|
Moč in vlečna sila transportnega traku:
η | = |
Ptr
P |
|
|
|
Ptr = η |
|
· |
| P = 0,68 |
| · |
| 20kW = 13,6kW |
|
|
|
Ptr = F· |
v | |
F | = |
Ptr
v |
|
| = | 13,6kW
1,2m ⁄ s2 |
|
| = | 11,3kN |
|
|
|
|
|
|
|
|
Koristno delo in pot traku:
η | = |
Wtr
W |
|
|
|
Wtr = η |
|
· |
| W = 0,68 |
| · |
| 1kWh = 0,68kWh |
|
|
|
Wtr
= F· | s |
|
s | = |
Wtr
F |
|
| = | 0,68 |
|
|
| 3,6 ·103 kNm
11,3 kN |
| = | 216
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Osebno dvigalo stolpnice se pri obremenitvi
5000 N (teža kabine je kompenzirana s protiutežmi) dviga s
hitrostjo 1,2 m/s. S kolikšno močjo je obremenjeno električno
omrežje, če je izkoristek elektromotorja 0,85 in izkoristek
dviganja 0,75?
Izkoristek sistema: |
|
|
η =
ηm ·
ηdv = 0,85 · 0,75 = 0,64 |
|
|
Mehanska in električna moč dviganja:
Pdv = F ·
v = 5000N· | 1,2 | m
s2 |
|
| = | 6000 W |
|
|
|
|
η | = |
Pdv
P |
|
|
|
P | = |
Pdv
η |
|
| = | 6 kW
0,64 |
|
| = | 9,37 kW |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|