Sprawność znamionowa silnika elektrycznego opisuje, jaka część mocy pobranej zasilaniem zamienia się w użyteczną moc mechaniczną na wale. Definicja jest stała: η = (Pout / Pin) × 100%.
W zadaniu podano parametry z tabliczki znamionowej silnika szeregowego prądu stałego: napięcie znamionowe Un = 440 V, prąd znamionowy In = 25 A oraz moc znamionową Pn = 10 kW. Dla silnika DC moc pobierana z sieci w warunkach znamionowych liczy się jako iloczyn napięcia i prądu:
Pin = Un × In = 440 × 25 = 11000 W = 11 kW.
Moc znamionowa Pn podawana na tabliczce jest w typowych zadaniach szkolnych interpretowana jako moc użyteczna na wale (Pout). Zatem:
η = (10 kW / 11 kW) × 100% = 90,909…% ≈ 91%.
Warto też rozumieć sens fizyczny wyniku. Różnica między mocą pobieraną a oddawaną to straty:
- 11 kW − 10 kW = 1 kW strat mocy, które zamieniają się głównie w ciepło.
- Typowe źródła strat to straty miedziowe (I²R w uzwojeniach), straty w rdzeniu (histereza i prądy wirowe) oraz straty mechaniczne (tarcie, wentylacja).
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne? Wskazania rzędu ≈71% lub 50% sugerują albo błędne podstawienie do wzoru (np. pomylenie licznika z mianownikiem), albo nieuwzględnienie, że moc wejściowa w DC to U×I. Wartość 80% bywa wybierana "na wyczucie", ale nie wynika z obliczeń na danych znamionowych.
Praktyczna wskazówka egzaminacyjna: jeśli urządzenie jest na prąd stały, nie stosuj cosφ (to parametr dla prądu przemiennego). Najpierw policz Pin, dopiero potem sprawność i na końcu zaokrąglij wynik, stosując zapis przybliżony.
