Moottorin tavoitteena on saada jotain liikkumaan. Usein tuo on akseli, jonka pyörimisliike voidaan muuntaa siirtoliikkeeksi, kuten autossa, tai muuten käyttää mekaaniseksityö(jolla on energiayksiköitä).
teho(energia yksikköyksikköä kohti) moottorille tulee yleensä sähköstä, jonka perimmäinen lähde voi olla hiilellä toimiva laitos, tuulimylly tai aurinkokennopankki.
Sovellettua fysiikkaa voidaan käyttää määrittämiseenmoottorin hyötysuhde,joka mittaa mekaaniseen järjestelmään sijoitetun energian osuutta, joka johtaa hyödylliseen työhön. Mitä tehokkaampi moottori, sitä vähemmän energiaa menee hukkaan lämpönä, kitkana ja niin edelleen, ja lopullisemmat kustannussäästöt yrityksen omistajalle valmistusskenaariossa.
Voima, energia ja työ
Energiafysiikalla on monia muotoja: kineettinen, potentiaalinen, lämpö, mekaaninen, sähköinen ja paljon muuta. Työ määritellään energian määräksi, joka kulutetaan massan siirtämisessämetäisyyden läpixsoveltamalla voimaaF. Työssä SI (metrinen) -järjestelmässä on Newton-metriä tai joulea (J).
Tehoon energia yksikköä kohti. Saatat viettää tietyn määrän jouleja parkkipaikan ylityksessä, mutta jos juokset ja ylität matkan 20: ssä sekunnin sijasta vilkkumattoman ja kestää kaksi minuuttia, teho on vastaavasti suurempi sprintissä esimerkki. SI-yksikkö on watteja (W) tai J / s.
Tyypilliset moottorin hyötysuhteen arvot
Tehokkuus on yksinkertaisesti lähtöteho (hyödyllinen) jaettuna tuloteholla eron ollessa suunnittelun puutteista ja muista väistämättömyydestä johtuvia häviöitä. Tehokkuus tässä yhteydessä on desimaali, joka vaihtelee 0: sta 1,0: een, tai joskus prosenttiosuus.
Yleensä mitä voimakkaampi moottori, sitä tehokkaamman sen odotetaan olevan. Tehokkuus 0,80 on hyvä 1–4 hv: n moottoreille, mutta on normaalia pyrkiä yli 0,90: een 5 hv: n ja tehokkaammille moottoreille.
Sähkömoottorin hyötysuhde-kaava
Tehokkuus on usein merkitty kreikkalaisella kirjaimella eta (η), ja se lasketaan seuraavalla kaavalla:
η = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i}
Tässä,hv= moottorin hevosvoima,ladata= Lähtöteho prosentteina nimellistehosta jaPi= ottoteho kilowatteina.
- Vakiokerrointa 0,7457 käytetään hevosvoiman muuntamiseen kilowatteina. Tämä johtuu siitä, että 1 hv = 745,7 W tai 0,7457 kW.
Esimerkki: Mikä on 75 hv: n moottori, mitattu kuormitus 0,50 ja ottoteho 70 kW, mikä on moottorin hyötysuhde?
\ begin {tasattu} η & = \ frac {0.7457 \; \ text {kW / hp} × 75 \; \ text {hp} × 0.50} {70 \; \ text {kW}} \\ & = 0.40 \ end {tasattu}
Moottoritehon laskentakaava
Joskus sinulle annetaan ongelman tehokkuus ja sinua pyydetään ratkaisemaan muulle muuttujalle, kuten syöttöteholle. Tässä tapauksessa järjestät yhtälön uudelleen tarpeen mukaan.
Esimerkki:Mikä on moottorin hyötysuhde, kun moottorin hyötysuhde on 0,85, kuorma 0,70 ja 150 hv: n moottori?
\ begin {tasattu} η & = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {Siksi} \; 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 \; \ teksti {kW} \ end {tasattu}
Moottorin hyötysuhteen laskin: Vaihtoehtoinen kaava
Joskus sinulle annetaan moottorin parametrit, kuten sen vääntömomentti (pyörimisakselin ympäri kohdistuva voima) ja sen kierrosta minuutissa (rpm). Voit käyttää suhdettaη = Po/Pi, missäPo on lähtöteho, tehokkuuden määrittämiseksi sellaisissa tapauksissa, koskaPi antaaMinä × V, tai nykyinen kertaa jännite, kun taasPo on yhtä suuri kuin vääntömomenttiτ kertaa pyörimisnopeusω. Pyörimisnopeus radiaaneina sekunnissa annetaan vuorotellenω= (2π) (rpm) / 60.
Täten:
\ aloita {tasattu} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {tasattu}