Het doel van een motor is om iets in beweging te krijgen. Vaak is dat iets een as, waarvan de rotatiebeweging kan worden omgezet in een translatiebeweging, zoals in een auto, of anderszins kan worden gebruikt om mechanischewerk(die eenheden van energie heeft).
Demacht(energie per tijdseenheid) voor de motor is meestal afkomstig van elektriciteit, waarvan de uiteindelijke bron een kolencentrale, een windmolen of een reeks zonnecellen kan zijn.
Toegepaste natuurkunde kan worden gebruikt om te bepalen:motor efficiëntie,dat is een maat voor de fractie energie die in een mechanisch systeem wordt gestopt en die nuttig werk oplevert. Hoe efficiënter de motor, hoe minder energie er wordt verspild in de vorm van warmte, wrijving enzovoort, en hoe meer uiteindelijke kostenbesparingen een ondernemer in een productiescenario krijgt.
Kracht, energie en werk
EnergieDeze fysica kent vele vormen: kinetisch, potentieel, warmte, mechanisch, elektrisch en meer. Arbeid wordt gedefinieerd als de hoeveelheid energie die wordt verbruikt bij het verplaatsen van een massa
mdoor een afstandXdoor een kracht uit te oefenenF. Werk in het SI (metrische) systeem heeft eenheden van Newton-meters of Joules (J).Vermogenis energie per tijdseenheid. Je zou een bepaald aantal joules kunnen besteden aan het oversteken van een parkeerplaats, maar als je sprint en de afstand aflegt in 20 seconden in plaats van kuieren en twee minuten duren, is je vermogen dienovereenkomstig hoger tijdens het sprinten voorbeeld. De SI-eenheid is Watt (W) of J/s.
Typische waarden voor motorefficiëntie
Efficiëntie is eenvoudigweg het (nuttige) uitgangsvermogen gedeeld door het ingangsvermogen, met als verschil verliezen als gevolg van onvolkomenheden in het ontwerp en andere onvermijdelijkheden. Efficiëntie is in deze context een decimaal variërend van 0 tot 1,0, of soms een percentage.
Gewoonlijk geldt: hoe krachtiger de motor, hoe efficiënter deze naar verwachting zal zijn. Een rendement van 0,80 is goed voor een motor van 1 tot 4 pk, maar het is normaal om te streven naar meer dan 0,90 voor motoren van 5 pk en krachtiger.
Formule voor elektrische motorefficiëntie
Efficiëntie wordt vaak aangeduid met de Griekse letter eta (η), en wordt berekend met de volgende formule:
η = \frac{0.7457 × \text{hp} × \text{load}}{P_i}
Hier,pk= motorvermogen,laden= Uitgangsvermogen als percentage van het nominale vermogen, enPik= ingangsvermogen in kW.
- De constante factor 0,7457 wordt gebruikt om paardenkracht om te zetten in kilowatt. Dit komt omdat 1 pk = 745,7 W of 0,7457 kW.
Voorbeeld: Gegeven een 75 pk motor, een gemeten belasting van 0,50 en een ingangsvermogen van 70 kW, wat is dan het motorrendement?
\begin{uitgelijnd} η &= \frac{0.7457 \;\text{kW/hp} × 75 \;\text{hp} × 0.50}{70 \;\text{kW}} \\ &= 0.40 \end {uitgelijnd}
Berekeningsformule motorvermogen
Soms krijg je de efficiëntie van een probleem te zien en wordt gevraagd om een andere variabele op te lossen, zoals het ingangsvermogen. In dit geval herschikt u de vergelijking indien nodig.
Voorbeeld:Gegeven een motorrendement van 0,85, een belasting van 0,70 en een motor van 150 pk, wat is dan het ingangsvermogen?
\begin{uitgelijnd} η &= \frac{0.7457 × \text{hp} × \text{load}}{P_i} \\ \text{Daarom} \;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{uitgelijnd}
Motorefficiëntiecalculator: alternatieve formule
Soms krijg je de parameters van een motor te zien, zoals het koppel (kracht uitgeoefend om een rotatie-as) en het aantal omwentelingen per minuut (rpm). U kunt de relatie gebruikenη = PO/Pik, waarPO uitgangsvermogen is, om in dergelijke gevallen de efficiëntie te bepalen, omdat:Pik is gegeven doorik × V, of stroom maal spanning, terwijlPO is gelijk aan koppelτ maal rotatiesnelheidω. De rotatiesnelheid in radialen per seconde wordt op zijn beurt gegeven doorω= (2π)(rpm)/60.
Dus:
\begin{aligned} η &= P_o/P_i \\ &=\frac{τ×2π×\text{rpm}/60}{I×V} \\ &= \frac{(π /30)(τ × \text{rpm})}{I×V} \\ \end{uitgelijnd}
