高中物理汽车启动
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这是一道很经典的高一物理下半学期"功率"这一章的机车启动问题,下面是我做这道题的详细步骤 ,希望能给你一些帮助。
解:
根据P=FV和F-f=ma可知:当机车功率达到额定功率时,机车做匀速直线运动,所以此时阻力=F(牵引力) ,故:
(1)f=F=P额/V最大=80000/20=4000N 所以,阻力为4000牛。
(2)由V=at可知3s末的瞬时速度为V′=2×3=6m/s
F′=f+ma=4000+2000×2=8000N
∴P′=FV′=8000×6=48000W ∴3s末的功率为48000W 。
(3)这题还有一个隐藏条件:机车是以恒定的加速的启动的。∴
该运动情况为:开始做初速为零的匀加速直线运动,当P=P额时,匀加速运动结束 ,接下来作a减小的加速运动,当a=0时,即F=阻力时 ,V达到最大,最后以Vmas做匀速直线运动。
所以 可解:
V〃=P额/F′=80000/8000=10m/s,t=V〃/a=10/2=5s
∴做均加速运动时间为5秒 。
(4)该问最好用“动能定理”来解
动能定理即“∑W=△Ek ”(其中∑W表示合外力做的功 ,△Ek表示动能之差)
经受力分析得:∑W=W牵引力
∴W牵引力=△Ek=1/2 ×mV?=1/2×2000×20?=400000J
∴牵引力做的功为400000J。
终于做完了!其实你不必被这麽多的文字吓到!因为有很多是为了提供详细思路才写的,所以你可以更明白些。
如果你还有什么不懂的问题,那就加入我们吧!“原子团”百度知道团队恭候您的到来!
另外:学物理一定要仔细想 ,认真分析,老师曾告诫我:不要被物理吓到,因为它并不可怕!
最后 ,希望你能认真分析这道题,再说一遍:这道题很经典!
满意请采纳。
电气设计一般采用需要系数法 、单位指标法等进行负荷计算,而各工业设计院大多采用需要系数法 。汽车工厂焊装车间多采用此设计方式,而实际上在达到生产线规划产能的情况下 ,电气实际运行负荷仍远远小于设计负荷(计算负荷),这就要求在计算焊机负荷时,负载持续率、需要系数的取值需要结合实际确定。
问题的提出
焊接工艺及设备部门提供的设计依据数据多是设备供应商反馈而来 ,而设备供应商在提供设备的电气负荷时,都会留有较大的备用余量。例如焊装车间常用的悬挂点焊机DN3 - 200参数:额定容量200 kVA;额定初级电压,单相 AC 380 V ,50 Hz;额定初级电流526 A;负载持续率50 % 。KR机器人参数:额定容量75 kVA;额定初级电压,三相AC 380 V,50 Hz;额定初级电流 ,无;负载持续率10 %。
设计院设计时会按照工艺提供的参数进行计算。焊装车间若采用200~300台这样的焊机,计算出的电气负荷将远远大于实际运行负荷,造成大量额外投资 。这种现象在很多汽车工厂多次出现。
为此 ,本文以某大型汽车工厂焊装车间的配电为例,其规划生产节拍为30 JPH(JPH是Jobs Per Hour的缩写,表示小时工作量或单位时间工作量),实际生产节拍基本在18 ~ 26 JPH之间 ,结合设计规范理论值,对焊机的需要系数取值、变压器负荷情况进行分析,供后续设计参考。
负荷分析
生产线负荷分配
某焊装车间规划利用现有生产线进行改造,故焊接配电均利用现有4台变压器 ,重新分配负荷 。具体分配区域如图1所示。
本次以15# 、16#变压器所带负荷验证负载持续率、需要系数取值,其主要设备参数如表1、表2所示。
工频焊机的负载持续率
负载持续率(又称暂载率)是指设备在一定电流下连续工作的能力,为一个工作周期内工作时间t 与工作周期T 的百分比 ,用εn表示,即εn =t /T ×100% 。
《工业与民用供配电设计手册》(4版,以下简称4版《手册》)表1.4 - 1提供了点焊机 、焊接机器人的需要系数Kx、功率因数cos φ取值:DN3系列悬挂点焊机Kx = 0.35 ,cos φ = 0.6;焊接机器人Kx = 0.2,cos φ = 0.6;而对于汽车行业经常使用的DN3 - 200、DN3 - 250等大容量悬挂点焊机的负荷持续率在4版《手册》表12.4 - 4中并未列出。
结合某汽车工厂焊装车间白车身点焊参数推荐库里钢板的预压时间、加压时间 、焊接时间、维持时间的标准值综合计算,负载持续率均值εn = 20 % 左右 ,详见表3。
针对每条生产线的钢板的预压时间、加压时间 、焊接时间、维持时间的实际值计算,主焊线、下部线 、侧围线、后地板、发舱 、门盖、主线分装的焊机负载持续率εn分别为18 %、19.9 % 、19.57 %、20.43 %、19.9 %、19.27 % 、18.66 %。故悬挂点焊机、焊接机器人的负载持续率取值为εn = 20 % 左右是比较切合实际的,不建议按设备本身标注的50 %取值 。
15#、16#变压器负荷理论计算
首先将悬挂点焊机的两相负荷换算为三相负荷,计算结果如表4 、表5所示。
其次 ,按设计手册中同期系数建议值考虑,有功功率同期系数K∑p可取0.8 ~ 0.9,无功功率同期系数K∑p可取0.93 ~ 0.97 ,此处按低值计算,15#、16#变压器的负荷率为57 %、72 %。15# 、16#变压器理论计算结果如表6、表7所示 。
因焊装车间是改造工程,变压器为利旧 ,负荷率较低;变压器实际运行中,负荷率宜在75 % ~ 85 %之间,长期负荷率不宜大于85 %。
15#、16#变压器负荷现状分析
15# 、16#变压器容量均为2 000 kVA,供电由5#开闭所同一台10 kV馈电柜接入 ,馈电柜的电流互感器变比为150 / 5、电压互感器变比为10 000 / 100,可知计量表记倍率为3 000。
此焊装车间生产节拍为23 JPH时,选取2018年不同日期的不同时间段 ,统计用电量信息如下:
a. 12月13日生产时间为8:00 - 17:30,电力负荷基本曲线如图2所示,取12:30 - 13:30统计小时段电量为(1 094.27 - 1 094.14)×3 000= 390 kWh 。
b. 12月14日生产时间为8:00 - 16:30,电力负荷基本曲线如图3所示 ,取9:00 - 10:00统计小时段电量为(1 094.91 - 1 094.8)×3 000 = 330 kWh。
c. 12月15日生产时间为8:00 - 16:30,电力负荷基本曲线如图4所示,取9:00 - 10:00统计小时段电量为(1 096.05 - 1 095.93)×3 000 = 360 kWh。
d. 12月26日生产时间为16:00 - 24:00 ,电力负荷基本曲线如图5所示,取20:30 - 21:30统计小时段电量为(1 100.71 - 1 100.59)×3 000 = 360 kWh 。
生产节拍为26 JPH,2017年7月21日生产时间为00:30 - 16:30时 ,取1:00 - 2:00统计小时段电量为1 516 080 - 1 515 630 = 450 kWh。
生产节拍为19.6 JPH,2016年12月份选取2个时间段,统计小时段电量如下:2016年12月13日9:00 - 10:00,耗电量:883 830 - 883 500 = 330 kWh;2016年12月16日9:00 - 10:00,耗电量:901 530 - 901 200 = 330 kWh。
由以上数据可知:生产节拍为19.6 JPH时 ,15#、16#变压器最大平均负荷率为Pj / Pn = 330 / (4 000×0.8) = 10.3 %;生产节拍为23 JPH时,15# 、16#变压器最大平均负荷率为Pj /Pn = 390 /(4 000×0.8)= 12.2 %;生产节拍为26 JPH时,15#、16#变压器最大平均负荷率为Pj / Pn= 450 / (4 000×0.8)= 14 % 。图6是不同生产节拍时变压器负荷情况。
15#、16#变压器负荷全面计算分析
需要系数计算法实际是源于负荷曲线的分析 ,配电设计手册中对悬挂点焊机、焊接机器人的需要系数理论值有规定,但设计手册中亦明确说明,为保持通用性,所列系数通常偏大 ,尤其是缺乏实测数据时。
由以上记录的变压器负荷率数据或即使按焊机需要系数Kx = 0.1计算可知(如表8 、表9所示),电气设备实际运行时,焊机的需要系数值远没有这么大。
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