Where the Rest of the Energy Goes — Reading a Sankey
Eine elektrische Winde bekommt konstant 2500 W, was immer Sie tun. Ein einziger Schieberegler stellt ihren Wirkungsgrad ein, und das Sankey-Diagramm daneben wird live neu gezeichnet: ein Pfeil hinein, zwei hinaus, jede Breite echt proportional zur Energie, die sie trägt. Schnüren Sie den Nutzzweig ein, und dem Rest bleibt kein Ausweg als das Motorgehäuse, als Wärme — und dieselbe 250-kg-Last braucht mit derselben Elektrizität länger nach oben.
So benutzt du diese Simulation
- „Wirkungsgrad der Winde“ — der einzige Schieberegler, 20 % bis 95 %, mit 70 % und 85 % auf der Bahn markiert, zwei Wirkungsgraden, die den Vergleich lohnen.
- Ziehen Sie auf der Szene, um die Winde zu umrunden und das Sankey frontal zu lesen.
Worauf du achten solltest
- Nutzen + Verlust ergibt immer wieder 2500 W. Darin besteht das ganze Lesen eines Sankeys.
- Die Nutzenergie klebt bei 14,7 kJ — mgh für 250 kg über 6,0 m — wohin Sie den Regler auch schieben. Was ein schlechter Wirkungsgrad ändert, ist die Elektrizität, die Sie dafür kaufen mussten.
- Halbieren Sie den Wirkungsgrad, und der Hub dauert doppelt so lange bei doppelter Elektrizität, für genau dasselbe Ergebnis oben.
- Das Motorgehäuse glüht röter und der Hitzeschleier darüber wird dichter, je breiter der Verlustzweig wird: Die verlorene Energie ist nicht weg, sie ist im Raum.
Die Physik dahinter
Der Wirkungsgrad ist der Bruchteil der zugeführten Energie, der als Nutzenergie herauskommt: η = nutzbare abgegebene Energie ÷ gesamte zugeführte Energie. Er ist eine reine Zahl ohne Einheit, als Dezimalzahl oder Prozentsatz angegeben, und kein reales Gerät erreicht 1. Die Regel, die ein Sankey-Diagramm brauchbar macht, ist die Erhaltung: Die Zufuhr gleicht der Summe alles Abgehenden, ein fehlender Ausgang lässt sich also stets durch Abziehen der bekannten von der Gesamtmenge finden. Hier ist die Seilkraft mg = 2450 N, die Nutzleistung setzt also die Geschwindigkeit, v = P_nutz / 2450. Bei 73,5 % macht die Winde aus 2500 W genau 1837,5 W Hubleistung, die Last steigt mit 0,75 m/s, der 6,0-m-Hub dauert 8,0 s, und 20,0 kJ Elektrizität haben 14,7 kJ Hubarbeit gekauft, bei 5,3 kJ Verlust — größtenteils als thermische Energie in den Wicklungen.