Mechanischen Wirkungsgrad und Verlustleistung berechnen

Was ist mechanischer Wirkungsgrad?

Keine Maschine wandelt die gesamte zugeführte Leistung in Nutzarbeit um. Ein Teil geht durch Reibung, Planschen und Wärme verloren. Der Wirkungsgrad ist abgegebene Leistung geteilt durch zugeführte Leistung: η = P_out / P_in. Er liegt stets unter 1, also unter 100 %.

Die Differenz ist die als Wärme anfallende Verlustleistung: P_loss = P_in − P_out = P_in × (1 − η).

Erforderliche Zufuhrleistung

Ist die gewünschte Abgabeleistung bekannt, gilt P_in = P_out / η. Ein häufiger Fehler ist stattdessen die Multiplikation mit dem Wirkungsgrad. Für 7,5 kW Abgabeleistung bei 90 % Wirkungsgrad müssen 7,5 / 0,9 = 8,33 kW zugeführt werden, nicht 7,5 × 1,1 = 8,25 kW.

Stufen in Reihe

Durchläuft die Leistung mehrere Elemente, ist der Gesamtwirkungsgrad das Produkt der Einzelwirkungsgrade: η_total = η₁ × η₂ × η₃. Ein Motor mit 95 %, ein Getriebe mit 90 % und ein Riemenantrieb mit 98 % ergeben in Reihe 0,95 × 0,90 × 0,98 = 0,838 oder 83,8 %. Das am wenigsten effiziente Element hat den größten Einfluss.

Beispiel

Ein Antrieb mit 10 kW zugeführter und 8,5 kW abgegebener Leistung hat 85 % Wirkungsgrad und 1,5 kW Verlust. Diese 1,5 kW werden ständig zu Wärme und müssen aus einem geschlossenen Gehäuse abgeführt werden.

Grenzen

Der Wirkungsgrad ändert sich mit Last und Drehzahl. Katalogwerte gelten meist für Nennlast. Bei geringer Last kann der Wirkungsgrad deutlich sinken. Verwenden Sie für Energiekostenschätzungen den tatsächlichen Betriebspunkt und die Betriebsstunden.

Häufige Fragen

Wie berechnet man den mechanischen Wirkungsgrad?

Bei beispielhaft 10 kW zugeführter und 8,5 kW abgegebener Leistung ergibt die Division von Abgabe durch Zufuhr 85 % mechanischen Wirkungsgrad. Beide Leistungen müssen denselben Betriebspunkt beschreiben. Der Wirkungsgrad ändert sich mit Last und Drehzahl. Dieser Wert allein bestimmt daher nicht den jährlichen Energieverbrauch.

Mit diesen Werten berechnen