Koľko energie spotrebuje výťah?

Zaujímalo vás niekedy, ako funguje výťah a koľko spotrebuváva energie? Ak má výťah zdvihnúť slona (s hmotnosťou povedzme 2500 kg) na vzdialenosť možno 20 m do vzduchu, musí dodať slonovi 500 000 joulov potenciálnej energie navyše. Ak sa zdvihne za 10 sekúnd, musí pracovať rýchlosťou 50 000 joulov za sekundu alebo 50 000 wattov, čo je asi 20-krát viac energie, než používa typický elektrický hriankovač.

Predpokladajme, že výťah preváža slony celý deň (10 hodín alebo 10 × 60 = 600 minút alebo 10 × 60 × 60 = 36 000 sekúnd) a dvíha polovicu tohto času (18 000 sekúnd). Potrebovalo by to celkovo 18 000 × 50 000 = 900 miliónov joulov (900 megajoulov) energie, čo je v známejších termínoch to isté ako 250 kilowatthodín.

V skutočnosti by výťah nebol stopercentne účinný: všetka energia, ktorú odobral z dodávky elektriny, by sa úplne nepremenila na potenciálnu energiu. Niektoré by sa stratili trením, zvukom, teplom, odporom vzduchu (ťahom) a inými stratami v mechanizme. Takže skutočná spotreba energie by bola o niečo väčšia.

Znie to ako obrovské množstvo energie – a je to tak. Ale veľa z toho sa dá ušetriť použitím protizávažia. V praxi fungujú výťahy trochu iným spôsobom ako jednoduché výťahy. Kabína výťahu je vyvážená ťažkým protizávažím, ktoré váži približne rovnaké množstvo ako kabína, keď je naložená do polovice (inými slovami, hmotnosť samotnej kabíny plus 40 – 50 percent celkovej hmotnosti, ktorú unesie).

Keď výťah stúpa, protizávažie klesá – a naopak, nám pomáha štyrmi spôsobmi:

Protizávažie uľahčuje motoru zdvíhanie a spúšťanie – rovnako ako sedenie na hojdačke uľahčuje zdvíhanie niekoho závažia v porovnaní so zdvíhaním v náručí. Vďaka protizávažiu potrebuje motor na pohyb nahor alebo nadol oveľa menšiu silu. Za predpokladu, že výťah a jeho obsah vážia viac ako protizávažie, jediné, čo musí motor zdvihnúť, je rozdiel v hmotnosti medzi nimi a dodať trochu extra sily na prekonanie trenia v kladkách atď.

Keďže je potrebná menšia sila, káble sú menej namáhané – vďaka čomu je výťah o niečo bezpečnejší. Protizávažie znižuje množstvo energie, ktorú motor potrebuje použiť. To je intuitívne zrejmé každému, kto kedy sedel na hojdačke: za predpokladu, že je hojdačka správne vyvážená, môžete sa hojdať hore a dole koľkokrát, bez toho, aby ste sa skutočne unavili – úplne iné ako dvíhať niekoho na rukách, čo unaví veľmi rýchlo. Tento bod tiež vyplýva z prvého: ak motor používa menšiu silu na presun auta na rovnakú vzdialenosť, robí menej práce proti sile gravitácie.

Protizávažie znižuje množstvo brzdenia, ktoré musí výťah použiť. Predstavte si, že by neexistovalo protizávažie: ťažko zaťaženú kabínu výťahu by bolo naozaj ťažké ťahať nahor, ale na spiatočnej ceste by mal tendenciu rútiť sa k zemi úplne sám, ak by neexistovala nejaká pevná brzda, ktorá by ho zastavila. Protizávažie výrazne uľahčuje ovládanie kabíny výťahu. V inom dizajne, známom ako duplexný výťah s protizávažím, sú dve kabíny spojené s opačnými koncami toho istého kábla a efektívne sa navzájom vyvažujú, čím odpadá potreba protizávažia.

zdroj obrázka:

https://flatsatriverwalk.wordpress.com/2016/12/22/the-elephant-in-the-room/elevator-elephant/