המטרה של מנוע היא לגרום למשהו לזוז. לעיתים קרובות, אותו דבר הוא ציר, שניתן להמיר את תנועת הסיבוב שלו לתנועה טרנסלציונית, כמו במכונית, או להשתמש בה אחרת לצורך ביצוע מכניעֲבוֹדָה(שיש בו יחידות אנרגיה).
הכּוֹחַ(אנרגיה ליחידת זמן) המנוע מגיע בדרך כלל מחשמל, שהמקור האולטימטיבי שלו יכול להיות מפעל מונע פחם, טחנת רוח או בנק תאים סולאריים.
ניתן להשתמש בפיזיקה יישומית כדי לקבועיעילות המנוע,שהוא מדד לחלק האנרגיה המוכנס למערכת מכנית המביא לעבודה שימושית. ככל שהמנוע יעיל יותר, פחות אנרגיה מתבזבזת כחום, חיכוך וכן הלאה, וחיסכון בעלויות אולטימטיבי יותר לבעל עסק בתרחיש ייצור.
כוח, אנרגיה ועבודה
אֵנֶרְגִיָההאם הפיזיקה לובשת צורות רבות: קינטית, פוטנציאלית, חום, מכנית, חשמלית ועוד. עבודה מוגדרת ככמות האנרגיה המושקעת בהעברת מסהMדרך מרחקאיקסעל ידי הפעלת כוחF. לעבודה במערכת SI (מטרית) יש יחידות ניוטון-מטר, או ג'ול (J).
כּוֹחַהוא אנרגיה ליחידת זמן. אתה יכול להוציא מספר נתון של ג'אול במעבר חניון, אבל אם אתה רץ וסוחף את המרחק ב -20 שניות ולא להסתפק ולקחת שתי דקות, תפוקת הכוח שלך גבוהה יותר בהתאמה דוגמא. יחידת ה- SI היא וואטס (W), או J / s.
ערכי יעילות מוטוריים אופייניים
יעילות היא פשוט כוח פלט (שימושי) מחולק על ידי כוח קלט, כאשר ההבדל הוא הפסדים בגלל פגמים בתכנון ובלתי נמנעים אחרים. יעילות בהקשר זה היא עשרונית הנעה בין 0 ל 1.0, או לפעמים אחוז.
בדרך כלל, ככל שהמנוע חזק יותר, כך הוא צפוי להיות יעיל יותר. יעילות של 0.80 טובה למנוע של 1 עד 4 כ"ס, אך נורמלי לכוון מעל 0.90 למנועים של 5 כ"ס וחזקים יותר.
נוסחת יעילות חשמל במנוע חשמלי
יעילות מסומנת לעתים קרובות באות היוונית eta (η) ומחושב לפי הנוסחה הבאה:
η = \ frac {0.7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i}
פה,hp= כוחות סוס מוטוריים,לִטעוֹן= הספק יציאה כאחוז מהספק מדורג, ופאני= הספק קלט בהספק קילוואט.
- הגורם הקבוע 0.7457 משמש להמרת כוחות סוס לקילוואט. הסיבה לכך היא כי 1 כ"ס = 745.7 וואט, או 0.7457 כ"ס.
דוגמא: בהינתן מנוע 75 כ"ס, עומס מדוד של 0.50 והספק כניסה של 70 קילוואט, מה יעילות המנוע?
\ התחל {מיושר} η & = \ frac {0.7457 \; \ טקסט {קילוואט / כ"ס} × 75 \; \ טקסט {hp} × 0.50} {70 \; \ טקסט {כוו}} \\ & = 0.40 \ סוף {מיושר}
נוסחת חישוב כוח מוטורי
לפעמים מקבלים את היעילות בבעיה ומבקשים לפתור למשתנה אחר, כמו למשל כוח הקלט. במקרה זה אתה מסדר מחדש את המשוואה לפי הצורך.
דוגמא:בהתחשב ביעילות מנועית של 0.85, עומס של 0.70 ומנוע 150 כ"ס, מה כוח הכניסה?
\ התחל {מיושר} η & = \ frac {0.7457 × \ טקסט {hp} × \ טקסט {load}} {P_i} \\ \ text {לכן} \; 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 {קילוואט} \ end {align}
מחשבון יעילות מוטורית: נוסחה חלופית
לפעמים מקבלים את הפרמטרים של המנוע, כגון מומנטו (כוח המופעל סביב ציר סיבוב) וסיבוביו לדקה (סל"ד). אתה יכול להשתמש במערכת היחסיםη = פo/פאני, איפהפo הוא כוח המוצא, כדי לקבוע יעילות במקרים כאלה, כיפאני ניתן ע"יאני × ו, או זרם מתח הנוכחי, ואילופo שווה למומנטτ פעמים מהירות סיבובω. מהירות סיבוב ברדיאנים לשנייה ניתנת בתורו על ידיω= (2π) (סל"ד) / 60.
לכן:
\ התחל {מיושר} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ טקסט {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {align}