Kwalifikacja: ELE.01 - Montaż i obsługa maszyn i urządzeń elektrycznych
Zawód: Elektromechanik
Kategorie: Obwody elektryczne Maszyny i urządzenia elektryczne
Jaką sprawność znamionową ma silnik szeregowy, którego wybrane parametry z tabliczki znamionowej zamieszczono w ramce?
Un = 440 V | Pn = 10 kW | In = 25 A |
nn = 800 obr./min | S1 |
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Silnik szeregowy o znamionowych parametrach jest zaprojektowany tak, aby pracować z wysoką sprawnością przy pełnym obciążeniu. W przypadku naszego silnika, znamionowa moc wynosi 10 kW, a znamionowe napięcie 440 V, przy prądzie 25 A. Aby obliczyć sprawność, musimy porównać moc wyjściową (użyteczną) z mocą wejściową (pobraną). Moc wejściowa to iloczyn napięcia i prądu, czyli 440 V * 25 A = 11 kW. Moc wyjściowa to znamionowa moc mechaniczna podana w parametrach, czyli 10 kW. Sprawność silnika obliczamy jako stosunek mocy wyjściowej do wejściowej: 10 kW / 11 kW, co daje nam około 0.909, czyli w przybliżeniu 91%. Taka sprawność jest typowa dla dobrze zaprojektowanych silników szeregowych, które są często stosowane w aplikacjach, gdzie wymagana jest wysoka moc i dynamiczna charakterystyka, jak w tramwajach czy kolei. Dlatego odpowiedź ≈91% jest prawidłowa. Warto pamiętać, że przy projektowaniu maszyn elektrycznych dąży się do maksymalizacji sprawności, co pozwala na oszczędność energii i zmniejszenie kosztów eksploatacji, zgodnie z zaleceniami normy IEC 60034 dotyczącej maszyn elektrycznych.
Wyliczenie sprawności silnika szeregowego wymaga poprawnego oszacowania zarówno mocy wejściowej, jak i wyjściowej. Często spotykanym błędem jest pomijanie strat mocy podczas konwersji energii elektrycznej na mechaniczną lub niewłaściwe rozumienie pojęcia sprawności. Sprawność oblicza się jako stosunek mocy użytecznej (wyjściowej) do mocy pobranej (wejściowej). W kontekście podanego silnika, moc wyjściowa podana jako 10 kW jest już wartością po odjęciu strat, które występują w obwodzie magnetycznym oraz w uzwojeniach. Moc wejściową obliczamy jako iloczyn napięcia i prądu, co w tym przypadku wynosi 11 kW. Błędne podejście często polega na ignorowaniu tych strat lub niewłaściwym zastosowaniu wzorów. Odpowiedzi takie jak ≈71% czy 50% wynikają z niepoprawnego założenia, że straty mogą być większe niż są w rzeczywistości. Silniki zaprojektowane zgodnie z normami, jak IEC 60034, cechują się optymalizacją parametrów, co pozwala im osiągać sprawność na poziomie około 90% w takich aplikacjach. Z kolei odpowiedź 80% może wynikać z szacunków bazujących na starszych modelach czy innych typach silników, które nie miały takiej wydajności. Z mojego doświadczenia wynika, że kluczowe jest zrozumienie, jak różne elementy wpływają na całkowitą wydajność systemu, co pomaga unikać typowych błędów w analizie parametrów elektrycznych urządzeń.