Målet med en motor er at få noget til at bevæge sig. Ofte er det noget en aksel, hvis rotationsbevægelse kan omdannes til translationel bevægelse, som i en bil, eller på anden måde bruges til at udføre mekaniskarbejde(som har enheder af energi).
Detstrøm(energi pr. tidsenhed) til motoren kommer normalt fra elektricitet, hvis ultimative kilde kan være et kuldrevet anlæg, en vindmølle eller en solcellebank.
Anvendt fysik kan bruges til at bestemmemotoreffektivitet,som er et mål for den brøkdel af energi, der lægges i et mekanisk system, der resulterer i nyttigt arbejde. Jo mere effektiv motoren er, desto mindre energi spildt som varme, friktion og så videre, og jo mere ultimative omkostningsbesparelser for en virksomhedsejer i et produktionsscenarie.
Kraft, energi og arbejde
Energier fysik tager mange former: kinetisk, potentiale, varme, mekanisk, elektrisk og mere. Arbejde defineres som den mængde energi, der bruges til at flytte en massemgennem en afstandxved at anvende en styrkeF. Arbejde i SI (metrisk) systemet har enheder på Newton-meter eller Joule (J).
Strømer energi pr. tidsenhed. Du kan bruge et givet antal joule på at krydse en parkeringsplads, men hvis du sprinter og dækker afstanden i 20 sekunder i stedet for at gå rundt og tage to minutter, er din effekt tilsvarende højere i sprinten eksempel. SI-enheden er watt (W) eller J / s.
Typiske motoreffektivitetsværdier
Effektivitet er simpelthen udgangseffekt (nyttig) divideret med indgangseffekt, idet forskellen er tab på grund af mangler i design og andre uundgåelige muligheder. Effektivitet i denne sammenhæng er en decimal, der varierer fra 0 til 1,0 eller undertiden en procentdel.
Jo mere kraftfuld motoren er, desto mere effektiv forventes den at være. En effektivitet på 0,80 er god for en 1 til 4 hk motor, men det er normalt at sigte over 0,90 for 5 hk og mere kraftfulde motorer.
Elektrisk motoreffektivitetsformel
Effektivitet betegnes ofte med det græske bogstav eta (η) og beregnes ved hjælp af følgende formel:
η = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i}
Her,hk= motor hestekræfter,belastning= Udgangseffekt i procent af nominel effekt, ogPjeg= indgangseffekt i kW.
- Den konstante faktor 0.7457 bruges til at konvertere hestekræfter til kilowatt. Dette skyldes, at 1 hk = 745,7 W eller 0,7457 kW.
Eksempel: Med en 75 hk motor, en målt belastning på 0,50 og en indgangseffekt på 70 kW, hvad er motorens effektivitet?
\ begin {align} η & = \ frac {0.7457 \; \ text {kW / hp} × 75 \; \ text {hp} × 0.50} {70 \; \ text {kW}} \\ & = 0.40 \ end {justeret}
Formel til beregning af motoreffekt
Nogle gange får du effektiviteten i et problem og bliver bedt om at løse en anden variabel, såsom inputeffekten. I dette tilfælde omarrangerer du ligningen efter behov.
Eksempel:Med en motoreffektivitet på 0,85, en belastning på 0,70 og en 150 hk motor, hvad er inputeffekten?
\ begin {align} η & = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {Derfor} \; 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 \; \ tekst {kW} \ end {justeret}
Motoreffektivitetsberegner: Alternativ formel
Nogle gange får du parametrene for en motor, såsom dens drejningsmoment (kraft, der påføres omkring en rotationsakse) og dens omdrejninger pr. Minut (o / min). Du kan bruge forholdetη = Po/Pjeg, hvorPo er udgangseffekt, for at bestemme effektiviteten i sådanne tilfælde, fordiPjeg er givet afjeg × V, eller strøm gange spænding, hvorimodPo er lig med momentτ gange rotationshastighedω. Rotationshastighed i radianer pr. Sekund gives efter tur vedω= (2π) (rpm) / 60.
Dermed:
\ begin {align} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {justeret}