Ο στόχος ενός κινητήρα είναι να πάρει κάτι να κινηθεί. Συχνά, ότι κάτι είναι άξονας, η περιστροφική κίνηση του οποίου μπορεί να μετατραπεί σε μεταγραφική κίνηση, όπως σε ένα αυτοκίνητο, ή αλλιώς να χρησιμοποιηθεί για να κάνει μηχανικήεργασία(που έχει μονάδες ενέργειας).
οεξουσία(ενέργεια ανά μονάδα χρόνου) για τον κινητήρα συνήθως προέρχεται από ηλεκτρισμό, η τελική πηγή του οποίου θα μπορούσε να είναι ένα εργοστάσιο με άνθρακα, ένας ανεμόμυλος ή μια τράπεζα ηλιακών κυττάρων.
Η εφαρμοσμένη φυσική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμόαποδοτικότητα κινητήρα,που είναι ένα μέτρο του κλάσματος ενέργειας που τοποθετείται σε ένα μηχανικό σύστημα που οδηγεί σε χρήσιμη εργασία. Όσο πιο αποτελεσματικός είναι ο κινητήρας, τόσο λιγότερη ενέργεια σπαταλάται ως θερμότητα, τριβή και ούτω καθεξής, και η πιο απόλυτη εξοικονόμηση κόστους για έναν ιδιοκτήτη επιχείρησης σε ένα σενάριο κατασκευής.
Ισχύς, Ενέργεια και Εργασία
Ενέργειαείναι η φυσική έχει πολλές μορφές: κινητική, δυναμική, θερμότητα, μηχανική, ηλεκτρική και πολλά άλλα. Η εργασία ορίζεται ως η ποσότητα ενέργειας που δαπανάται για τη μετακίνηση μάζας
Εξουσίαείναι ενέργεια ανά μονάδα χρόνου. Μπορεί να ξοδέψετε έναν συγκεκριμένο αριθμό joules διασχίζοντας ένα χώρο στάθμευσης, αλλά αν σπριντ και καλύψετε την απόσταση σε 20 δευτερόλεπτα και όχι αμφίπλευρα και χρειάζονται δύο λεπτά, η ισχύς σας είναι αντίστοιχα υψηλότερη στο σπριντ παράδειγμα. Η μονάδα SI είναι Watts (W) ή J / s.
Τυπικές τιμές απόδοσης κινητήρα
Η αποδοτικότητα είναι απλώς ισχύς (χρήσιμη) διαιρούμενη με ισχύ εισόδου, με τη διαφορά να είναι απώλειες λόγω ατελειών στο σχεδιασμό και άλλων αναπόφευκτων. Η απόδοση σε αυτό το πλαίσιο είναι ένα δεκαδικό που κυμαίνεται από 0 έως 1,0 ή μερικές φορές ένα ποσοστό.
Συνήθως, όσο πιο ισχυρός είναι ο κινητήρας, τόσο πιο αποτελεσματικός αναμένεται να είναι. Η απόδοση 0,80 είναι καλή για κινητήρα 1 έως 4 ίππων, αλλά είναι φυσιολογικό να στοχεύετε πάνω από 0,90 για κινητήρες 5 ίππων και ισχυρότερους κινητήρες.
Τύπος ηλεκτρικής απόδοσης κινητήρα
Η αποδοτικότητα δηλώνεται συχνά με το ελληνικό γράμμα eta (ηκαι υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
η = \ frac {0,7457 × \ κείμενο {hp} × \ κείμενο {φόρτωση}} {P_i}
Εδώ,ιπποδύναμη= ιπποδύναμη,φορτώνω= Ισχύς εξόδου ως ποσοστό της ονομαστικής ισχύος, καιΠΕγώ= ισχύς εισόδου σε kW.
- Ο σταθερός συντελεστής 0,7457 χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ιπποδύναμης σε κιλοβάτ. Αυτό συμβαίνει επειδή 1 hp = 745,7 W ή 0,7457 kW.
Παράδειγμα: Με δεδομένο έναν κινητήρα 75 ίππων, ένα μετρούμενο φορτίο 0,50 και ισχύ εισόδου 70 kW, ποια είναι η απόδοση του κινητήρα;
\ begin {aligned} η & = \ frac {0,7457 \; \ text {kW / hp} × 75 \; \ text {hp} × 0,50} {70 \; \ text {kW}} \\ & = 0,40 \ τέλος {ευθυγραμμισμένος}
Τύπος υπολογισμού ισχύος κινητήρα
Μερικές φορές σας δίνεται η αποτελεσματικότητα σε ένα πρόβλημα και σας ζητείται να λύσετε μια διαφορετική μεταβλητή, όπως η ισχύς εισόδου. Σε αυτήν την περίπτωση αναδιατάσσετε την εξίσωση όπως απαιτείται.
Παράδειγμα:Δεδομένης της απόδοσης κινητήρα 0,85, φορτίου 0,70 και κινητήρα 150 ίππων, ποια είναι η ισχύς εισόδου;
\ begin {aligned} η & = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {Ως εκ τούτου} \; P_i & = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {η} \\ & = \ frac {0,7457 \; \ κείμενο {kW / hp} × 150 \; \ κείμενο {hp} × 0,70} {0,85} \\ & = 92.1 \; \ κείμενο {kW} \ end {στοίχιση}
Υπολογιστής απόδοσης κινητήρα: Εναλλακτικός τύπος
Μερικές φορές σας δίδονται οι παράμετροι ενός κινητήρα, όπως η ροπή του (δύναμη που ασκείται γύρω από έναν άξονα περιστροφής) και οι περιστροφές του ανά λεπτό (rpm). Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη σχέσηη = Πο/ΠΕγώ, όπουΠο είναι ισχύ εξόδου, για τον προσδιορισμό της απόδοσης σε τέτοιες περιπτώσεις, επειδήΠΕγώ δίνεται απόΕγώ × Β, ή τρέχουσα τάση χρόνου, ενώΠο ισούται με ροπήτ φορές την περιστροφική ταχύτηταω. Η ταχύτητα περιστροφής σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο δίνεται με τη σειράω= (2π) (rpm) / 60.
Ετσι:
\ begin {aligned} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {στοίχιση}