Мета двигуна - змусити щось рухатися. Часто це щось - вісь, обертальний рух якої може бути перетворений у поступальний рух, як у машині, або іншим чином застосовано для механічногоробота(що має одиниці енергії).
потужність(енергія в одиницю часу) для двигуна зазвичай надходить від електроенергії, кінцевим джерелом якої може бути вугільна електростанція, вітряк або банка сонячних батарей.
Для визначення можна використовувати прикладну фізикуефективність двигуна,що є мірою частки енергії, вкладеної в механічну систему, що призводить до корисної роботи. Чим ефективніше двигун, тим менше витрачається енергії як тепло, тертя тощо, і тим більше економія коштів для власника бізнесу за виробничим сценарієм.
Потужність, енергія та робота
ЕнергіяЦе фізика має різні форми: кінетичну, потенційну, теплову, механічну, електричну тощо. Робота визначається як кількість енергії, витраченої на переміщення масимчерез відстаньхзастосовуючи силуF. Робота в системі SI (метрична) має одиниці Ньютон-метрів, або Джоулів (J).
Потужність- енергія за одиницю часу. Ви можете витратити певну кількість джоулів, перетинаючи автостоянку, але якщо ви спринтуєтесь і подолаєте відстань за 20 секунди, а не тривати дві хвилини, і ваша спритна потужність відповідно більша у спринті приклад. Одиницею SI є Вт (Вт) або Дж / с.
Типові значення ефективності двигуна
Ефективність - це просто вихідна (корисна) потужність, поділена на вхідну потужність, з різницею у збитках через недосконалість конструкції та інші неминучі ситуації. Ефективність у цьому контексті - це десяткова цифра, яка варіюється від 0 до 1,0, або іноді відсоток.
Зазвичай, чим потужніший двигун, тим ефективнішим він буде. Ефективність 0,80 хороша для двигуна потужністю від 1 до 4 к.с., але нормально прагнути до рівня 0,90 для 5-сильних і більш потужних двигунів.
Формула ефективності електродвигуна
Ефективність часто позначається грецькою літерою eta (η), і обчислюється за такою формулою:
η = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {навантаження}} {P_i}
Ось,к.с.= потужність двигуна,навантаження= Вихідна потужність у відсотках від номінальної потужності, іPi= вхідна потужність в кВт.
- Постійний коефіцієнт 0,7457 використовується для перетворення кінських сил у кіловати. Це тому, що 1 к.с. = 745,7 Вт, або 0,7457 кВт.
Приклад: Якщо враховувати двигун потужністю 75 к.с., виміряне навантаження 0,50 та вхідну потужність 70 кВт, якою є ефективність двигуна?
\ початок {вирівняний} η & = \ frac {0,7457 \; \ текст {кВт / к.с.} × 75 \; \ текст {к.с.} × 0,50} {70 \; \ текст {кВт}} \\ & = 0,40 \ кінець {вирівняно}
Формула розрахунку потужності двигуна
Іноді вам дають ефективність у задачі і пропонують вирішити іншу змінну, таку як вхідна потужність. У цьому випадку ви переставляєте рівняння за необхідності.
Приклад:Враховуючи ефективність двигуна 0,85, навантаження 0,70 та двигун потужністю 150 к.с., яка вхідна потужність?
\ begin {align} η & = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {load}} {P_i} \\ \ text {Тому} \; P_i & = \ frac {0,7457 × \ text {hp} × \ text {навантаження}} {η} \\ & = \ frac {0,7457 \; \ text {кВт / к.с.} × 150 \; \ text {hp} × 0,70} {0,85} \\ & = 92,1 \; \ текст {кВт} \ end {вирівняно}
Калькулятор ефективності двигуна: альтернативна формула
Іноді вам дають такі параметри двигуна, як його крутний момент (сила, що застосовується навколо осі обертання), і його оберти в хвилину (об / хв). Ви можете використовувати стосункиη = Po/Pi, деPo - вихідна потужність, для визначення ефективності в таких випадках, оскількиPi задаєтьсяЯ × V, або струм, помножений на напругу, тоді якPo дорівнює крутному моментуτ кратна швидкість обертанняω. Швидкість обертання в радіанах за секунду задається по черзіω= (2π) (об / хв) / 60.
Таким чином:
\ begin {align} η & = P_o / P_i \\ & = \ frac {τ × 2π × \ text {rpm} / 60} {I × V} \\ & = \ frac {(π / 30) (τ × \ text {rpm})} {I × V} \\ \ end {align}