الهدف من المحرك هو تحريك شيء ما. في كثير من الأحيان ، يكون هذا الشيء عبارة عن محور ، يمكن تحويل حركته الدورانية إلى حركة انتقالية ، كما هو الحال في السيارة ، أو يتم استخدامه بطريقة أخرى للقيام بأعمال ميكانيكيةالشغل(التي بها وحدات طاقة).
القوةعادةً ما تأتي (الطاقة لكل وحدة زمنية) للمحرك من الكهرباء ، ويمكن أن يكون مصدرها النهائي محطة تعمل بالفحم أو طاحونة هوائية أو بنكًا من الخلايا الشمسية.
يمكن استخدام الفيزياء التطبيقية لتحديدكفاءة المحرك ،وهو مقياس لجزء الطاقة الذي يتم وضعه في نظام ميكانيكي ينتج عنه عمل مفيد. كلما كان المحرك أكثر كفاءة ، قل إهدار الطاقة مثل الحرارة والاحتكاك وما إلى ذلك ، والمزيد من التوفير النهائي في التكلفة لصاحب العمل في سيناريو التصنيع.
القوة والطاقة والعمل
طاقةهل الفيزياء تتخذ أشكالًا عديدة: حركية ، وإمكانات ، وحرارة ، وميكانيكية ، وكهربائية ، وأكثر من ذلك. يُعرَّف الشغل بأنه مقدار الطاقة المنفقة في تحريك كتلةممن خلال مسافةxمن خلال تطبيق القوةF. يحتوي العمل في نظام SI (متري) على وحدات نيوتن متر ، أو جول (J).
قوةهي الطاقة لكل وحدة زمنية. قد تنفق عددًا معينًا من الجول عند عبور ساحة انتظار السيارات ، ولكن إذا ركضت وغطت المسافة في 20 ثواني بدلاً من التمهل وتستغرق دقيقتين ، يكون خرج الطاقة الخاص بك أعلى بالمقابل في الركض مثال. وحدة SI هي Watts (W) أو J / s.
القيم النموذجية لكفاءة المحرك
الكفاءة هي ببساطة إنتاج (مفيد) الطاقة مقسومة على طاقة الإدخال ، مع كون الاختلاف عبارة عن خسائر ناتجة عن عيوب في التصميم وحتميات أخرى. الكفاءة في هذا السياق هي رقم عشري يتراوح من 0 إلى 1.0 ، أو في بعض الأحيان نسبة مئوية.
عادة ، كلما كان المحرك أقوى ، كان من المتوقع أن يكون أكثر كفاءة. تعد الكفاءة البالغة 0.80 جيدة لمحرك من 1 إلى 4 حصان ، ولكن من الطبيعي أن تستهدف ما يزيد عن 0.90 لمحركات بقوة 5 حصان وأكثر قوة.
صيغة كفاءة المحرك الكهربائي
غالبًا ما يُشار إلى الكفاءة بالحرف اليوناني eta (η) ، وتحسب باستخدام الصيغة التالية:
η = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i}
هنا،حصان= حصانا المحرك ،حمل= طاقة الإخراج كنسبة مئوية من الطاقة المقدرة ، وصأنا= مدخلات الطاقة بالكيلوواط.
- يستخدم العامل الثابت 0.7457 لتحويل القدرة الحصانية إلى كيلووات. وذلك لأن 1 حصان = 745.7 واط ، أو 0.7457 كيلو واط.
مثال: بمحرك بقوة 75 حصان وحمل قياس 0.50 وقوة دخل 70 كيلو وات ، ما هي كفاءة المحرك؟
\ start {align} η & = \ frac {0.7457 \؛ \ text {kW / hp} × 75 \؛ \ text {hp} × 0.50} {70 \؛ \ text {kW}} \\ & = 0.40 \ end {محاذاة}
صيغة حساب قوة المحرك
في بعض الأحيان يتم منحك الكفاءة في مشكلة ما ويطلب منك حل متغير مختلف ، مثل طاقة الإدخال. في هذه الحالة تقوم بإعادة ترتيب المعادلة حسب الحاجة.
مثال:إذا كانت كفاءة المحرك 0.85 وحمولة 0.70 ومحرك بقوة 150 حصانًا ، فما هي قدرة الدخل؟
\ start {align} η & = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {so} \؛ P_i & = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {η} \\ & = \ frac {0.7457 \؛ \ text {kW / hp} × 150 \؛ \ text {hp} × 0.70} {0.85} \\ & = 92.1 \ ؛ \ نص {كيلوواط} \ نهاية {محاذاة}
حاسبة كفاءة المحرك: صيغة بديلة
في بعض الأحيان يتم إعطاؤك معلمات المحرك ، مثل عزم الدوران (القوة المطبقة حول محور الدوران) ودوراته في الدقيقة (rpm). يمكنك استخدام العلاقةη = صا/صأنا، أينصا هي طاقة الخرج ، لتحديد الكفاءة في مثل هذه الحالات ، لأنصأنا اعطي من قبلأنا × الخامس، أو الجهد الحالي الأوقات ، بينماصا يساوي عزم الدورانτ مرات السرعة الدورانيةω. السرعة الدورانية بالراديان في الثانية معطاة بالتناوبω= (2π) (دورة في الدقيقة) / 60.
هكذا:
\ ابدأ {محاذاة} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {align}