Цель мотора - заставить что-то двигаться. Часто этим чем-то является ось, вращательное движение которой можно преобразовать в поступательное движение, как в автомобиле, или иным образом использовать для механическихРабота(в котором есть единицы энергии).
Вмощность(энергия в единицу времени) для двигателя обычно поступает от электричества, конечным источником которого может быть угольная электростанция, ветряная мельница или группа солнечных батарей.
Прикладная физика может использоваться для определенияКПД мотора,который является мерой доли энергии, вложенной в механическую систему, которая приводит к полезной работе. Чем эффективнее двигатель, тем меньше энергии теряется в виде тепла, трения и т. Д., И тем выше максимальная экономия затрат для владельца бизнеса в производственном сценарии.
Сила, энергия и работа
ЭнергияЭта физика принимает разные формы: кинетическую, потенциальную, тепловую, механическую, электрическую и другие. Работа определяется как количество энергии, затрачиваемой на перемещение массы.
Мощностьэнергия в единицу времени. Вы можете потратить определенное количество джоулей, пересекая парковку, но если вы спринтете и преодолеете расстояние за 20 секунд, а не бегом пешком, и займет две минуты, ваша выходная мощность соответственно выше в спринте пример. В системе СИ используется ватт (Вт) или Дж / с.
Типичные значения КПД двигателя
Эффективность - это просто выходная (полезная) мощность, деленная на входную мощность, с разницей в потерях из-за недостатков конструкции и других неизбежных факторов. Эффективность в этом контексте - это десятичная дробь от 0 до 1.0, а иногда и процентная величина.
Обычно, чем мощнее двигатель, тем выше ожидаемый КПД. Коэффициент полезного действия 0,80 является хорошим для двигателя мощностью от 1 до 4 л.с., но нормальным является стремление к уровню выше 0,90 для двигателей мощностью 5 л.с. и более мощных.
Формула КПД электродвигателя
Эффективность часто обозначается греческой буквой эта (η), и рассчитывается по следующей формуле:
η = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i}
Здесь,л. с.= мощность двигателя,нагрузка= Выходная мощность в процентах от номинальной мощности, ипя= входная мощность в кВт.
- Постоянный коэффициент 0,7457 используется для преобразования лошадиных сил в киловатты. Это потому, что 1 л.с. = 745,7 Вт или 0,7457 кВт.
Пример: Учитывая двигатель мощностью 75 л.с., измеренную нагрузку 0,50 и входную мощность 70 кВт, каков КПД двигателя?
\ begin {выровнено} η & = \ frac {0,7457 \; \ text {кВт / л.с.} × 75 \; \ text {л.с.} × 0,50} {70 \; \ text {кВт}} \\ & = 0,40 \ end {выровнено}
Формула расчета мощности двигателя
Иногда вам задают эффективность в задаче и просят решить другую переменную, например входную мощность. В этом случае вы измените уравнение по мере необходимости.
Пример:Какова входная мощность при КПД двигателя 0,85, нагрузке 0,70 и двигателе мощностью 150 л.с.?
\ begin {align} η & = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {Следовательно} \; P_i & = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {η} \\ & = \ frac {0.7457 \; \ text {кВт / л.с.} × 150 \; \ text {hp} × 0.70} {0.85} \\ & = 92,1 \; \ text {кВт} \ end {выровнен}
Калькулятор КПД двигателя: альтернативная формула
Иногда вам задают параметры двигателя, такие как его крутящий момент (сила, приложенная вокруг оси вращения) и его обороты в минуту (об / мин). Вы можете использовать отношенияη = по/пя, гдепо - выходная мощность, чтобы определить КПД в таких случаях, потому чтопя дан кем-тоя × V, или ток, умноженный на напряжение, тогда какпо равен крутящему моментуτ умножить на скорость вращенияω. Скорость вращения в радианах в секунду определяется, в свою очередь, какω= (2π) (об / мин) / 60.
Таким образом:
\ begin {align} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {выровнено}