El objetivo de un motor es hacer que algo se mueva. A menudo, ese algo es un eje, el movimiento de rotación del cual se puede convertir en movimiento de traslación, como en un automóvil, o de otra manera se puede utilizar para realizar operaciones mecánicas.trabaja(que tiene unidades de energía).
Laenergía(energía por unidad de tiempo) para el motor generalmente proviene de la electricidad, cuya fuente última podría ser una planta de carbón, un molino de viento o un banco de células solares.
La física aplicada se puede utilizar para determinareficiencia del motor,que es una medida de la fracción de energía puesta en un sistema mecánico que da como resultado un trabajo útil. Cuanto más eficiente es el motor, menos energía se desperdicia en forma de calor, fricción, etc., y más ahorros de costos finales para el propietario de una empresa en un escenario de fabricación.
Poder, Energía y Trabajo
EnergíaEsta física adopta muchas formas: cinética, potencial, térmica, mecánica, eléctrica y más. El trabajo se define como la cantidad de energía gastada en mover una masa.
Energíaes energía por unidad de tiempo. Puede gastar una determinada cantidad de julios cruzando un estacionamiento, pero si corre y cubre la distancia en 20 segundos en lugar de deambular y tomar dos minutos, su potencia de salida es correspondientemente más alta en el sprint ejemplo. La unidad SI es Watts (W) o J / s.
Valores típicos de eficiencia del motor
La eficiencia es simplemente la potencia de salida (útil) dividida por la potencia de entrada, con la diferencia de pérdidas debidas a imperfecciones en el diseño y otras inevitabilidades. La eficiencia en este contexto es un decimal que varía de 0 a 1.0 o, a veces, un porcentaje.
Por lo general, cuanto más potente es el motor, más eficiente se espera que sea. Una eficiencia de 0,80 es buena para un motor de 1 a 4 hp, pero es normal apuntar a más de 0,90 para motores de 5 hp y más potentes.
Fórmula de eficiencia del motor eléctrico
La eficiencia a menudo se denota con la letra griega eta (η), y se calcula utilizando la siguiente fórmula:
η = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i}
Aquí,hp= potencia del motor,carga= Potencia de salida como porcentaje de la potencia nominal, yPAGI= potencia de entrada en kW.
- El factor constante 0,7457 se utiliza para convertir caballos de fuerza en kilovatios. Esto se debe a que 1 hp = 745,7 W o 0,7457 kW.
Ejemplo: Dado un motor de 75 hp, una carga medida de 0.50 y una potencia de entrada de 70 kW, ¿cuál es la eficiencia del motor?
\ begin {alineado} η & = \ frac {0.7457 \; \ text {kW / hp} × 75 \; \ text {hp} × 0.50} {70 \; \ text {kW}} \\ & = 0.40 \ end {alineado}
Fórmula de cálculo de potencia del motor
A veces se le da la eficiencia en un problema y se le pide que resuelva una variable diferente, como la potencia de entrada. En este caso, reorganiza la ecuación según sea necesario.
Ejemplo:Dada una eficiencia del motor de 0.85, una carga de 0.70 y un motor de 150 hp, ¿cuál es la potencia de entrada?
\ begin {align} η & = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {Por lo tanto} \; 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 \; \ text {kW} \ end {alineado}
Calculadora de eficiencia del motor: fórmula alternativa
A veces se le dan los parámetros de un motor, como su par (fuerza aplicada sobre un eje de rotación) y sus revoluciones por minuto (rpm). Puedes usar la relaciónη = PAGo/PAGI, dóndePAGo es la potencia de salida, para determinar la eficiencia en tales casos, porquePAGI es dado porI × V, o corriente multiplicada por voltaje, mientras quePAGo es igual al parτ veces la velocidad de rotaciónω. La velocidad de rotación en radianes por segundo viene dada a su vez porω= (2π) (rpm) / 60.
Por lo tanto:
\ begin {alineado} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {alineado}
