O objetivo de um motor é fazer algo se mover. Freqüentemente, esse algo é um eixo, o movimento de rotação do qual pode ser convertido em movimento de translação, como em um carro, ou então ser usado para fazer algo mecânicotrabalhos(que tem unidades de energia).
Opotência(energia por unidade de tempo) para o motor geralmente vem da eletricidade, a fonte final da qual poderia ser uma usina movida a carvão, um moinho de vento ou um banco de células solares.
A física aplicada pode ser usada para determinareficiência do motor,que é uma medida da fração de energia colocada em um sistema mecânico que resulta em trabalho útil. Quanto mais eficiente for o motor, menos energia será desperdiçada como calor, fricção e assim por diante, e maior será a economia de custo final para um empresário em um cenário de manufatura.
Força, energia e trabalho
EnergiaEssa física assume muitas formas: cinética, potencial, calor, mecânica, elétrica e muito mais. Trabalho é definido como a quantidade de energia gasta para mover uma massa
matravés de uma distânciaxaplicando uma forçaF. O trabalho no sistema SI (métrico) tem unidades de Newton-metros ou Joules (J).Poderé a energia por unidade de tempo. Você pode gastar um determinado número de joules cruzando um estacionamento, mas se você correr e cobrir a distância em 20 segundos, em vez de vagar e levar dois minutos, sua produção de energia é correspondentemente maior na corrida exemplo. A unidade SI é Watts (W) ou J / s.
Valores Típicos de Eficiência do Motor
A eficiência é simplesmente a potência de saída (útil) dividida pela potência de entrada, com a diferença sendo as perdas devido a imperfeições no design e outras inevitabilidades. A eficiência neste contexto é um decimal que varia de 0 a 1,0 ou, às vezes, uma porcentagem.
Normalmente, quanto mais potente é o motor, mais eficiente se espera que seja. Uma eficiência de 0,80 é boa para um motor de 1 a 4 HP, mas é normal visar acima de 0,90 para motores de 5 HP e motores mais potentes.
Fórmula de eficiência do motor elétrico
A eficiência é frequentemente denotada pela letra grega eta (η), e é calculado usando a seguinte fórmula:
η = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {carregar}} {P_i}
Aqui,hp= potência do motor,carregar= Potência de saída como uma porcentagem da potência nominal, ePeu= potência de entrada em kW.
- O fator constante 0,7457 é usado para converter a potência em quilowatts. Isso ocorre porque 1 hp = 745,7 W ou 0,7457 kW.
Exemplo: Dado um motor de 75 HP, uma carga medida de 0,50 e uma potência de entrada de 70 kW, qual é a eficiência do motor?
\ begin {alinhado} η & = \ frac {0,7457 \; \ text {kW / hp} × 75 \; \ text {hp} × 0,50} {70 \; \ text {kW}} \\ & = 0,40 \ end {alinhado}
Fórmula de cálculo da potência do motor
Às vezes, você recebe a eficiência de um problema e a solução para uma variável diferente, como a potência de entrada. Nesse caso, você reorganiza a equação conforme necessário.
Exemplo:Dada uma eficiência do motor de 0,85, uma carga de 0,70 e um motor de 150 HP, qual é a potência de entrada?
\ begin {alinhado} η & = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {Portanto} \; 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 {alinhado}
Calculadora de eficiência do motor: fórmula alternativa
Às vezes, você recebe os parâmetros de um motor, como seu torque (força aplicada em torno de um eixo de rotação) e suas rotações por minuto (rpm). Você pode usar o relacionamentoη = Po/Peu, OndePo é a potência de saída, para determinar a eficiência em tais casos, porquePeu É dado poreu × V, ou corrente vezes tensão, enquantoPo é igual ao torqueτ vezes a velocidade rotacionalω. A velocidade de rotação em radianos por segundo é dada por sua vez porω= (2π) (rpm) / 60.
Desse modo:
\ begin {alinhados} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {alinhado}