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Wirkungsgrad Motor

Motor-Wirkungsgrad als Verhältnis abgegebener mechanischer zu aufgenommener elektrischer Leistung: η = P_mech / P_el.

Wirkungsgrad Motor
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Wirkungsgrad Motor berechnen

Motor-Wirkungsgrad als Verhältnis abgegebener mechanischer zu aufgenommener elektrischer Leistung: η = P_mech / P_el.

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η = P_mech / P_el
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Worum geht es?

Der Wirkungsgrad η eines Motors ist das Verhältnis der an der Welle abgegebenen mechanischen Leistung zur am Klemmenbrett aufgenommenen elektrischen Leistung. Die Differenz steckt in Kupfer-, Eisen-, Reibungs- und Lüftungsverlusten.

Typische Drehstrom-Asynchronmotoren erreichen Wirkungsgrade um 80 % bis 96 % — die IE-Klassen (IE2, IE3, IE4) ordnen das normativ.

Die Formel

Formel Motor-Wirkungsgrad 
η = P_mech / P_el

Umstellungen:
    P_mech = η · P_el
    P_el   = P_mech / η

Verluste:
    P_verl = P_el − P_mech

Die Variablen

SymbolBedeutungEinheitErklärung
ηWirkungsgrad—Verhältnis 0 … 1 (bzw. 0 … 100 %).
P_mechMechanische LeistungWAbgegebene Wellenleistung.
P_elElektrische LeistungWAufgenommene Wirkleistung am Netz.

Minimal-Beispiel

Ein Motor gibt 7,5 kW an der Welle ab und zieht dabei 8,3 kW aus dem Netz.

Rechnung Wirkungsgrad 
η = P_mech / P_el
  = 7500 / 8300
  ≈ 0,9036 ≈ 90,4 %

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Aufnahme aus Typenschild

Ein 11-kW-IE3-Motor hat im Datenblatt η = 0,919.

Rechnung Netzaufnahme 
P_el = P_mech / η
     = 11 000 W / 0,919
     ≈ 11 970 W ≈ 12,0 kW

Beispiel 2 — Verluste in Watt

Ein 4-kW-Motor mit η = 0,87.

Rechnung Verluste 
P_el   = 4000 / 0,87
       ≈ 4598 W

P_verl = P_el − P_mech
       ≈ 4598 − 4000
       ≈ 598 W

Beispiel 3 — IE2 vs. IE3 vergleichen

Zwei 7,5-kW-Motoren, IE2 mit η = 0,889, IE3 mit η = 0,910. Vergleich der Netzaufnahme.

Rechnung IE-Vergleich 
P_el(IE2) = 7500 / 0,889  ≈ 8436 W
P_el(IE3) = 7500 / 0,910  ≈ 8242 W

Δ        ≈ 194 W   pro Betriebsstunde