Inhalt
- Kraft, Energie und Arbeit
- Typische Motorwirkungsgrade
- Formel für den Wirkungsgrad eines Elektromotors
- Formel zur Berechnung der Motorleistung
- Motoreffizienzrechner: Alternative Formel
Das Ziel eines Motors ist es, etwas in Bewegung zu setzen. Oft ist das etwas eine Achse, deren Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung umgewandelt werden kann, wie in einem Auto, oder auf andere Weise mechanisch genutzt werden kann Arbeit (die Einheiten von Energie hat).
Das Leistung (Energie pro Zeiteinheit) für den Motor stammt normalerweise aus Elektrizität, deren letztendliche Quelle ein Kohlekraftwerk, eine Windmühle oder eine Bank von Solarzellen sein kann.
Angewandte Physik kann verwendet werden, um zu bestimmen Motorwirkungsgrad, Dies ist ein Maß für den in ein mechanisches System eingebrachten Energieanteil, der zu nützlicher Arbeit führt. Je effizienter der Motor ist, desto weniger Energie wird in Form von Wärme, Reibung usw. verschwendet und desto höher sind die Kosteneinsparungen für den Geschäftsinhaber in einem Fertigungsszenario.
Kraft, Energie und Arbeit
Energie Diese Physik hat viele Formen: Kinetik, Potential, Wärme, Mechanik, Elektrik und mehr. Arbeit ist definiert als die Menge an Energie, die zum Bewegen einer Masse aufgewendet wird m durch eine Entfernung X durch Aufbringen einer Kraft F. Die Arbeit im SI-System (metrisches System) erfolgt in Einheiten von Newtonmetern oder Joules (J).
Leistung ist Energie pro Zeiteinheit. Sie müssen möglicherweise eine bestimmte Anzahl von Joule aufwenden, um einen Parkplatz zu überqueren. Wenn Sie jedoch die Entfernung in 20 Sekunden zurücklegen, anstatt zu schlendern und zwei Minuten zu benötigen, ist Ihre Leistung im Einzelbeispiel entsprechend höher. Die SI-Einheit ist Watt (W) oder J / s.
Typische Motorwirkungsgrade
Effizienz ist einfach Ausgangsleistung (Nutzleistung) geteilt durch Eingangsleistung, wobei der Unterschied Verluste aufgrund von Konstruktionsfehlern und anderen Unvermeidlichkeiten sind. Die Effizienz in diesem Zusammenhang ist eine Dezimalzahl, die von 0 bis 1,0 oder manchmal auch in Prozent variiert.
Je leistungsstärker der Motor ist, desto effizienter ist er normalerweise. Ein Wirkungsgrad von 0,80 ist für einen Motor mit 1 bis 4 PS gut, aber es ist normal, für Motoren mit 5 PS und mehr Leistung einen Wirkungsgrad von über 0,90 anzustreben.
Formel für den Wirkungsgrad eines Elektromotors
Effizienz wird oft mit dem griechischen Buchstaben eta (η) und wird nach folgender Formel berechnet:
η = frac {0,7457 × {hp} × {load}} {P_i}Hier, hp = Motorleistung, Belastung = Ausgangsleistung als Prozentsatz der Nennleistung und Pich = Eingangsleistung in kW.
Beispiel: Wie hoch ist der Motorwirkungsgrad bei einem 75-PS-Motor, einer gemessenen Last von 0,50 und einer Eingangsleistung von 70 kW?
begin {align} η & = frac {0,7457 ; {kW / PS} × 75 ; {PS} × 0,50} {70 ; {kW}} & = 0,40 end {align}Formel zur Berechnung der Motorleistung
Manchmal erhält man die Effizienz eines Problems und muss nach einer anderen Variablen suchen, beispielsweise nach der Eingangsleistung. In diesem Fall ordnen Sie die Gleichung nach Bedarf neu an.
Beispiel: Wie hoch ist die Eingangsleistung bei einem Motorwirkungsgrad von 0,85, einer Last von 0,70 und einem Motor mit 150 PS?
begin {align} η & = frac {0,7457 × {hp} × {load}} {P_i} {Daher} ; P_i & = frac {0,7457 × {hp} × {load }} {η} & = frac {0,7457 ; {kW / PS} × 150 ; {PS} × 0,70} {0,85} & = 92,1 ; {kW} end {ausgerichtet }Motoreffizienzrechner: Alternative Formel
Manchmal erhalten Sie die Parameter eines Motors, wie z. B. sein Drehmoment (Kraft, die auf eine Drehachse ausgeübt wird) und seine Umdrehungen pro Minute (U / min). Sie können die Beziehung verwenden η = PO/Pich, wo PO Ausgangsleistung, um in solchen Fällen den Wirkungsgrad zu ermitteln, weil Pich ist gegeben durch ich × Voder Strom mal Spannung, wohingegen PO ist gleich dem Drehmoment τ mal Rotationsgeschwindigkeit ω. Die Rotationsgeschwindigkeit im Bogenmaß pro Sekunde ist wiederum gegeben durch ω = (2π) (U / min) / 60.
Somit:
begin {align} η & = P_o / P_i & = frac {τ × 2π × {rpm} / 60} {I × V} & = frac {(π / 30) (τ × {rpm})} {I × V} end {align}