Wirkungsgrad
(Quelle: Wikipedia)Der Wirkungsgrad ist allgemein das Verhältnis von abgegebener Leistung (Pab = Nutzen) zu zugeführter Leistung (Pzu = Aufwand).
Darstellung des Wirkungsgrads einer Glühlampe in einem Sankey-Diagramm
Die dabei entstehende Differenz von zugeführter und abgegebener Leistung bezeichnet man als Verluste oder genauer Verlustleistung.
Der Gütegrad beschreibt im Gegensatz dazu nur die inneren Verluste einer Maschine und fällt meistens erheblich besser aus.
Der Wirkungsgrad wird verwendet, um die Effizienz von Energiewandlungen, aber auch von Energieübertragungen zu beschreiben. Neben der allgemeinen Definition haben sich auch weitere Begriffe, wie beispielsweise Nutzungsgrad oder Arbeitszahl etabliert, die je nach Fachbereich bestimmte Randbedingungen und Besonderheiten des Energieflusses in den betrachteten Systemen berücksichtigen.
Der Wirkungsgrad wird mit η (Eta) bezeichnet. Er ist eine dimensionslose Größe und hat einen Wert zwischen 0 und 1 oder, in Prozent ausgedrückt, zwischen 0 und 100 %.
Pab ist beispielsweise die Leistung, die ein Elektromotor an der Welle abgeben kann; Pzu ist die elektrische Leistung, die man dem Motor zuführen muss.
Arbeiten mehrere Maschinen und Ãœbertrager hintereinander, so werden deren einzelne Wirkungsgrade zum Gesamtwirkungsgrad ηgesamt der Anlage, dem Anlagenwirkungsgrad multipliziert.
Wichtig:
Es ist nicht nur relevant wie effektiv ein Elektromotor ist, sondern vielmehr wie viele und welche Wirkungsgrade (Komponenten in einem Antriebsstrang ) müssen miteinander multipliziert werden.
Ein Beispiel zur Verdeutlichung mit einem Servomotor:
Ein Servomotor mit einem Wirkungsgrad von 0,94 treibt ein Schneckengetriebe mit einem Wirkungsgrad von 0,6 an, treibt dann über einen Keilriemen 0,95 eine Welle an. Dieser Antriebsachse ist ein Servoregler ( der den Motor ansteuert ) mit einem Wirkungsgrad von 0,95 vorgeschaltet.
Der Anlagenwirkungsgrad ist dann: 0,94 x 0,6 x 0,95 x 0,95 = 0,51
Fazit:
möglichst wenige Multiplikatoren, mit höchsten Wirkungsgraden schaffen die höchste Energieeinsparung. ( Direktantriebe ohne Getriebe und Transmissionen)