Современные энергетические системы и электронные преобразователи

Современные энергетические системы и электронные преобразователи

Задание 1

Сбор информации об электрическом сопротивлении материалов

Используя справочники и Интернет, соберите информацию об электрическом сопротивлении проводящих материалов и заполните прилагаемый бланк по образцу. Перечень материалов определите самостоятельно. При этом их должно быть не менее 15

…

Задание 2

Определение КПД электрического водонагревательного прибора

Рекомендации по выполнению задания № 2

В качестве исследуемого электрического водонагревательного прибора может быть использован электрический чайник или другой аналогичный бытовой прибор.

Коэффициент полезного действия (КПД) энергетической системы – это отношение полезной энергии к израсходованной:

η= Q_(полез.)/Q. (1)

Израсходованная энергия определяется по закону Джоуля – Ленца:

Q= 〖P ∙t=I〗^2∙R∙t= U^2/R ∙t, (2)

где Q – тепловая энергия, выделившаяся при прохождении тока I по проводнику сопротивлением R за время t; U – напряжение.

Мощность электроприбора P, как правило, указана на его корпусе или в документации, однако из-за окисления высокоомных проводников ТЭНа со временем она снижается. Поэтому ее нужно рассчитать через сопротивление.

Сопротивление вы можете узнать двумя способами. Первый заключается в измерении с помощью омметра, если у вас есть такая возможность и соответствующие навыки. Это будет дополнительным плюсом работы.

Второй способ состоит в использовании значения сопротивления, полученного с помощью следующей формулы:

R=20+ ∆R [Ом], (3)

где 20 Ом – общее значение для всех, ∆R – добавка, численно равная порядковому номеру первой буквы вашей фамилии (если номер двузначный, то учитывается только вторая цифра). Например, если ваша фамилия начинается на «Д», то

R = 20 + 5 = 25 Ом.

Ток вам неизвестен, зато известно напряжение – 220 В. Для расчета энергии нужно еще знать время. Его вы должны определить экспериментально. Для этого в чайник или его аналог нужно налить фиксированное количество воды (желательно близкое к максимальному) и довести до кипения. После этого нужно вылить кипяток, снова налить холодную воду и повторить опыт. Это повторение нужно из-за того, что при первом нагреве энергия расходуется на нагрев корпуса чайника, а при втором потерь такого рода практически нет. В результате вы получите величину затраченной энергии.

Полезную энергию можно рассчитать, зная массу воды m и ∆t – разность между температурой кипения и начальной температурой воды. Температура кипения, как известно, составляет 100 °C. Температуру водопроводной воды можно измерить комнатным термометром.

Как вам известно, 1 калория – это количество энергии, необходимое для нагрева 1 г воды на 1 градус. Оно равно 4,1868 Дж. Таким образом, полезная энергия может быть найдена по формуле:

Q_(полез.)= m ∙ ∆t∙ 4,1868 [Дж]. (4)

Отношение данной величины к ранее полученному значению израсходованной энергии и будет, согласно выражению (1), искомым значением КПД.

.

Результаты работы вы должны представить в виде таблицы.

…

Задание 3

Проектирование грузоподъемного механизма

Требуется спроектировать грузоподъемный механизм в виде асинхронного электродвигателя с редуктором, вращающего барабан, на который наматывается трос.

Исходными данными являются:

• максимальная масса груза m [кг];

• максимальное время подъема t [с];

• высота подъема h [м].

Исходные данные берутся из таблицы согласно первой букве вашей фамилии.

…

Задание 4

Написать эссе на заданную тему

Рекомендации по выполнению задания № 4

Слово «эссе» означает небольшое сочинение в произвольной форме, выражающее мнение автора по конкретному вопросу. Тему работы нужно выбрать из таблицы в соответствии с первой буквой вашей фамилии.

По объему эссе должно составлять 2-3 страницы.