Question
upstudy study bank question image url

QUESTION 4 [6] A DC motor is driven from a 225 V supply for 180 minutes. Calculate how much current will be drawn; and also; what process costs if the ESKOM fee is R \( 1,73 / \mathrm{kWh} \). The motor delivers a torque of 18 Nm to the load with a rotation speed of 1100 rpm . The efficiency of the system is \( 71 \% \).

Ask by Mcguire Mullins. in South Africa
Mar 18,2025

Upstudy AI Solution

Tutor-Verified Answer

Answer

The motor draws approximately 13 A and costs about R15.17 for 180 minutes of operation.

Solution

**Step 1. Calculate the Mechanical Output Power** The motor delivers a constant torque of \[ \tau = 18\ \text{Nm} \] at a rotational speed of \[ \text{RPM} = 1100. \] First, convert the rotational speed from revolutions per minute (rpm) to radians per second (rad/s). Recall that one revolution is \(2\pi\) radians and there are 60 seconds in a minute: \[ \omega = \frac{1100}{60} \times 2\pi \quad \text{rad/s}. \] Calculating: \[ \omega \approx 18.33 \times 6.2832 \approx 115.2\ \text{rad/s}. \] The output mechanical power is given by: \[ P_{\text{out}} = \tau \times \omega. \] Thus: \[ P_{\text{out}} = 18\ \text{Nm} \times 115.2\ \text{rad/s} \approx 2073.6\ \text{W}. \] --- **Step 2. Calculate the Electrical Input Power Required** The overall system efficiency is given as \(71\%\) or \(0.71\). The relationship between the output power and the input power is: \[ \eta = \frac{P_{\text{out}}}{P_{\text{in}}}. \] Solving for the input power: \[ P_{\text{in}} = \frac{P_{\text{out}}}{\eta} = \frac{2073.6}{0.71} \approx 2919\ \text{W}. \] --- **Step 3. Calculate the Current Drawn from the Supply** The supply voltage is given as: \[ V = 225\ \text{V}. \] The input power is related to the current drawn (\(I\)) by: \[ P_{\text{in}} = V \times I. \] Thus: \[ I = \frac{P_{\text{in}}}{V} = \frac{2919}{225} \approx 12.97\ \text{A}. \] Rounded as needed, the motor draws approximately: \[ \sim 13\ \text{A}. \] --- **Step 4. Calculate the Energy Consumed Over 180 Minutes** The duration of operation is: \[ t = 180\ \text{minutes} = 3\ \text{hours}. \] The energy consumed (in kilowatt-hours) is: \[ E = P_{\text{in (in kW)}} \times t. \] Converting \(P_{\text{in}}\) to kilowatts: \[ P_{\text{in}} \approx 2.919\ \text{kW}. \] Thus: \[ E \approx 2.919\ \text{kW} \times 3\ \text{h} \approx 8.757\ \text{kWh}. \] --- **Step 5. Calculate the Process Cost** The cost of energy, as provided, is: \[ \text{Cost per kWh} = R\,1.73/\text{kWh}. \] Therefore, the total cost is: \[ \text{Cost} = E \times \text{Cost per kWh} \approx 8.757 \times 1.73 \approx R\,15.17. \] --- **Final Answers:** - **Current Drawn:** Approximately \(13\ \text{A}\). - **Process Cost:** Approximately \(R\,15.17\).

Answered by UpStudy AI and reviewed by a Professional Tutor

error msg
Explain
Simplify this solution

Bonus Knowledge

To calculate the current drawn by the DC motor, we first need to find the power output using the formula: \[ \text{Power} = \text{Torque} \times \text{Angular Velocity} \] Where Angular Velocity in rad/s can be calculated as: \[ \text{Angular Velocity} = \frac{1100 \times 2\pi}{60} \] Calculating this gives an Angular Velocity of approximately 115.2 rad/s. Thus, the power output is: \[ \text{Power}_{out} = 18 \, \text{Nm} \times 115.2 \, \text{rad/s} \approx 2073.6 \, \text{W} \] Given that the efficiency is \( 71\% \), the input power can be calculated as: \[ \text{Power}_{in} = \frac{\text{Power}_{out}}{\text{Efficiency}} = \frac{2073.6}{0.71} \approx 2929.2 \, \text{W} \] Now, using the formula \( P = VI \), we can find the current: \[ I = \frac{P}{V} = \frac{2929.2}{225} \approx 13.0 \, \text{A} \] For the cost calculation, convert 180 minutes to hours (3 hours) and use: \[ \text{Energy consumed (kWh)} = \frac{2929.2 \, \text{W} \times 3 \, \text{hours}}{1000} = 8.79 \, \text{kWh} \] Thus, the cost is: \[ \text{Cost} = 8.79 \times R 1.73 \approx R 15.19 \] The current drawn by the motor is approximately \( 13.0 \, \text{A} \), and the process costs about \( R 15.19 \).

Related Questions

Ho va tén: Só báo danh: Mă â̂́ PHAN TRAC NGHIEM LUA CHON ( 4 diem): Thí sinh trá lớ tư câu I dén câu 20. Mồ câu hoi thi sinh chi chẹn mọt phurong an. Câu 1. Hẹ thông truyên động nào thường đươe sừ dụng khi cần truyền công suât giữa các cum may có khoang cách xa nhau và có thé dièu chinh vi tri khi vận hành? A. Truyèn đọng diện. B. Truyền động bánh răng. C. Truyèn đọng các đăng. D. Truyền động đai. Câu 2. Công việe bảo dường, sừa chữa máy, thiết bi cơ khi động lựe thường durợe thựe hị̂̀n ơ đâu? A. Các phân xuởng, nhà máy sàn xuât. B. Câc trạn hoăce phân xường babo dưỡng. C. Các dây chuyên lắp ráp cùa nhà máy sản xuât. D. Phòng thiết kê cưa các viện nghiên cư̛u, nhà máy sàn xuất. Câu 3. Trong hệ thống truyền động, bộ phận nào có chức năng thay đổi tỷ số truyền để điều chinh tốc độ và mô-men xoăn của xe? A. Họp số. B. Ly hơp. C. Hę thống nhiên liệu. D. Truyền động cuối. Câu 4. Máy phát điện đượe sừ dụng rộng rãi để cung cấp điện trong nhiều lĩnh vựe như dân dụng, công nghiệp và nông nghiệp. Hãy cho biết máy phát diện thường sử dụng nguồn đọng lựe nào? A. Bọng co hoi nước. B. Bộng cơ thủy lưrc. C. Đồng cơ phản lurc. D. Bộng cơ đốt trong. Câu 5. Truyền động đai thường đượe sử dụng trong trường hợp nào dưới đây? A. Khi không cần bộ phận căng đai đề đảm bảo lực căng thích hợp. B. Khi cần truyền động êm, khoảng cách trục gần, công suất nhỏ và trung bình. C. Khi cần truyền động êm, khoảng cách trục xa, công suất nhỏ và trung bình. D. Khi cần truyền chuyển động với tỉ số truyền chính xác cao. Câu 6. Một ky thuật viên cần sửa chữa hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel nhưng lại nhầm lần với động cơ xăng. Nếu bạn là người hướng dẫn, bạn sẽ giải thích cho kỹ thuật viên rằng hê thống nào dưới đây là đặc trưng chỉ có ở động cơ xăng? A. Hệ thông đánh lửa. B. Hệ thống khởi động. C. Hệ thống nhiên liệu. D. Hệ thống làm mát. Câu 7. Tại sao động cơ được gọi là động cơ đốt trong 4 kỳ? A. Một chu trình công tác diền ra với 4 lần sinh công. B. Một chu trình công tác diễn ra trong 4 hành trình của pittông.
Engineering Vietnam Mar 18, 2025

Latest Engineering Questions

Try Premium now!
Try Premium and ask Thoth AI unlimited math questions now!
Maybe later Go Premium
Study can be a real struggle
Why not UpStudy it?
Select your plan below
Premium

You can enjoy

Start now
  • Step-by-step explanations
  • 24/7 expert live tutors
  • Unlimited number of questions
  • No interruptions
  • Full access to Answer and Solution
  • Full Access to PDF Chat, UpStudy Chat, Browsing Chat
Basic

Totally free but limited

  • Limited Solution
Welcome to UpStudy!
Please sign in to continue the Thoth AI Chat journey
Continue with Email
Or continue with
By clicking “Sign in”, you agree to our Terms of Use & Privacy Policy