Hubarbeit zur Motordimensionierung

[J. V. (janvi)]

habe in der Schule nicht gut aufgepasst und bin mir unsicher ob das mit
der Motorendimensionierung so in etwa stimmt:

Ich möchte ein Gewicht von 20kg in einer Sekunde um einen Meter anheben. 
Wieviel (Abgabe)Leistung muß der dazu ausgewählte Motor haben ?

a) erforderliche Arbeit

20 kg * 9,81 = 200 Joule = 0,2 Wattsekunden

b) erforderliche Motorleistung

0,2 Ws  60 Sek  60 Min = 720 Watt

c) Netzteil bei Motor 48 Volt und Getriebe n=0,5

720/0,5 : 48 = 30 Amp

[Jemand (Gast)]

J. V. schrieb:
> 20 kg * 9,81 = 200 Joule

Diese Rechnung ist einheitentechnisch für die Tonne, aber die Zahlen 
stimmen zumindest.

> 200 Joule = 0,2 Wattsekunden

FALSCH

> 0,2 Ws  60 Sek  60 Min = 720 Watt

0,2 Wattsekunden pro Sekunde sind 0,2 Watt, hab absolut keine Ahnung was 
du hier machst. 200 Joule pro Sekunde sind jedenfalls 200 Watt.

> 720/0,5 : 48 = 30 Amp

Rechenweg stimmt.

[L. H. (holzkopf)]

J. V. schrieb:
> habe in der Schule nicht gut aufgepasst und bin mir unsicher ob das mit
> der Motorendimensionierung so in etwa stimmt:
>
> Ich möchte ein Gewicht von 20kg in einer Sekunde um einen Meter anheben.
> Wieviel (Abgabe)Leistung muß der dazu ausgewählte Motor haben ?

Oft können ganz simple Überlegungen weiterführend sein, erst mal einen 
Energiebetrag zu ermitteln, um den dann - vielleicht auch noch mit 
Sicherheitsaufschlägen (SF) - beliebig "umrechnen" zu können.

Du erinnerst Dich vielleicht noch dumpf an den Physik-Unterricht:
Wenn man ein Gewicht hochzieht, braucht man dazu nicht nur Energie, 
sondern erhöht damit auch die ihm innewohnende "Lage-Energie" = E_pot.

Das bietet sich als erster Ansatz an:
E_pot = m*g*h.
Alle Daten dazu hast Du, um das berechnen zu können. ;)

Ganz interessant ist dabei, daß Du E_pot gleichsetzen kannst mit E_kin.
Dahinter liegt die Vorstellung, daß man ein vertikal hochgezogenes 
Gewicht in seiner Lage "ausklinken" kann, wodurch es im freien Fall 
herunterfällt.
Dabei "verwandelt" sich seine E_pot vollständig in E_kin, wenn es 
irgendwo aufschlägt.

Das macht man sich auch auf dem Bau zunutze, wenn man profilierte 
Stahl-Spunddielen (per Rammbären) in den Boden eintreibt, um z.B. neben 
bestehenden Bauwerken nicht nur diese zu sichern, sondern auch neben 
ihnen neue Baugruben gefahrlos ausheben zu können.
https://de.wikipedia.org/wiki/Potentielle_Energie

Einen "Umrechner" von E_pot bzw. E_kin für Deine erforderliche 
Mot.-Leistung wirst Du selbst finden können?
Schlag auf den berechneten Wert vorher 30% als SF drauf.
Damit solltest Du jedenfalls "auf der sicheren Seite" liegen können. :)

Grüße

[J. V. (janvi)]

ok, für Einheiten gibts Null Punkte aber die 200 Joule scheinen schon 
immerhin korrekt. Das mit der Energieerhaltung habe ich ganz dunkel in 
Erinnerung aber der Trick mit den Spundwänden ist daß der Bremsweg ganz 
klein ist und es dadurch riesige Beschleunigungskräfte gibt. In disem 
Fall also nicht wirklich hilfreich.

Der Fehler scheint bei der Umrechnung in kw/h zu liegen, also 
nachsitzen:

J = kg * m² / sec²

W = kg * m² / sec³

damit bleibt nach dem Kürzen J = W*s
Egal ob der Motor nun eine Sekunde oder eine Stunde läuft für kw/h muß 
man mit 3,6 multiplizieren und die Arbeit pro Stunde ist dann auch die 
Leistung von 720 Watt

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

J. V. schrieb:
> damit bleibt nach dem Kürzen J = W*s

Richtig. Im restlichen Text habe ich die Fehler markiert:

> Egal ob der Motor nun eine Sekunde oder eine Stunde läuft für kw/h muß
                                                                ^^^^
> man mit 3,6 multiplizieren und die Arbeit pro Stunde ist dann auch die
          ^^^
> Leistung von 720 Watt
               ^^^

Noch ein Hinweis: Du hast bereits herausgefunden, dass J = W*s. Damit
ist W = J/s. 1 Watt wird also geleistet, wenn die Arbeit von 1 Joule
innerhalb von 1 Sekunde verrichtet wird. Deswegen verstehe ich nicht,
warum du ständig mit Stunden und Kilowattstunden rechnen möchtest. Das
war doch überhaupt nicht gefragt.