W zadaniu trzeba odczytać z charakterystyk obciążeniowych taki moment M, przy którym silnik ma największą sprawność η, a potem dla tego samego punktu pracy odczytać prąd I.
1) Jak znaleźć moment dla maksymalnej sprawności?
Na wykresie wybierasz krzywą sprawności η(M) (typowo ma kształt "garbu": przy małym obciążeniu sprawność jest niska, potem rośnie, a przy dużym obciążeniu znowu spada). Punkt, w którym ta krzywa osiąga najwyższą wartość, wyznacza moment obciążenia dający maksimum sprawności.
2) Dlaczego sprawność ma maksimum?
Przy małych obciążeniach dominują straty w żelazie i straty mechaniczne, które są w przybliżeniu mało zależne od obciążenia, więc udział strat w mocy jest duży. Gdy obciążenie rośnie, moc użyteczna rośnie szybciej niż te straty, więc η rośnie. Przy dalszym wzroście obciążenia rośnie prąd, a wraz z nim straty w uzwojeniach (miedziane), co powoduje spadek η.
3) Jak odczytać prąd?
Kiedy masz już moment M odpowiadający maksimum η, przechodzisz pionowo do krzywej prądu I(M) i odczytujesz wartość z właściwej skali prądu. To jest prąd pobierany z sieci dla pracy w punkcie maksymalnej sprawności.
Wynik z rysunku: maksimum η wypada przy M=1,5 Nm, a odpowiadający prąd wynosi około I=0,65 A.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- M=3,5 Nm: to okolice dużego obciążenia; sprawność nie jest tam maksymalna (krzywa η jest już po maksimum), więc moment jest nietrafiony.
- I=0,80 A przy M=1,5 Nm: moment jest poprawny, ale prąd nie odpowiada odczytowi z krzywej I dla tego punktu (typowy błąd pomylenia skali lub krzywej).
- I=0,95 A przy M=3,5 Nm: jednocześnie wybrano moment poza maksimum η oraz prąd niepasujący do optymalnego punktu pracy.
Na egzaminie kluczowe jest: najpierw szukasz maksimum na krzywej η, a potem odczytujesz inne wielkości (I, cosφ, n) dla tego samego M.
