Izračun moči motorja: potrebne metode in formule

Nekdo mora izračunati moč motorja, da lahko izračuna davek na avtomobil. Nekaterim se zdi pomembno, da sami izračunajo moč motorja kompresorja. Za nekatere je pomembno, da poznajo točno moč avtomobila, da jo lahko uskladijo z deklarirano. Na splošno sta izračun moči in dimenzioniranje motorja dva neločljiva procesa.

To niso edini razlogi, zaradi katerih vozniki poskušajo izračunati moč motorja svojih avtomobilov. To je precej težko storiti, če nimate potrebnih formul za izračun. V tem članku jih bomo navedli, da bo lahko vsak voznik sam izračunal, kolikšna je dejanska moč motorja njegovega avtomobila.

Uvod

Za izračun izhodne moči motorja z notranjim izgorevanjem obstajajo vsaj štiri običajne metode. Pri teh metodah se uporabljajo naslednji parametri enote motorja:

1. RPM.
2. Zvezek.
3. Navorni moment.
4. Efektivni tlak v zgorevalnem prostoru.

Za izračune je treba poznati tudi težo avtomobila in čas pospeševanja do 100 km/h.

Vsaka od naslednjih formul za izračun moči motorja ima določeno stopnjo napake in morda ne bo dala 100-odstotno točnega rezultata. To je treba vedno upoštevati pri analizi pridobljenih podatkov.

Če izračunate moč z uporabo vseh formul, ki bodo opisane v članku, lahko najdete povprečno vrednost dejanske moči motorja, razlika z dejanskim rezultatom pa ne bo večja od 10 %.

Če pustimo ob strani različne znanstvene finese pri opredeljevanju tehničnih pojmov, je moč energija, ki jo proizvede motorna enota in se pretvori v navor na gredi. Izhodna moč ni konstantna in največja vrednost se doseže pri določeni hitrosti vrtenja gredi (navedeno v podatkovnem listu).

V sodobnih motorjih z notranjim izgorevanjem se največja moč doseže pri 5,5-6,6 tisoč vrtljajih na minuto. Pri najvišjem povprečnem efektivnem tlaku v jeklenki. Ta tlak je odvisen od naslednjih parametrov

• kakovost mešanice goriva;
• učinkovitost zgorevanja;
• izgube goriva.

Moč kot fizikalna količina se meri v vatih, v avtomobilski industriji pa v konjskih močeh. Izračuni, opisani v naslednjih metodah, dajejo rezultate v kilovatih, nato pa jih je treba s posebnim pretvornikom pretvoriti v konjsko moč.

Moč prek navora

Eden od načinov za izračun moči je iskanje razmerja med navorom motorja in številom vrtljajev.

Vsak navor v fiziki je produkt sile in njenega vzvoda. Navor je zmnožek sile, ki jo lahko razvije motor, da premaga upor bremena z uporabo roke. S tem parametrom določimo, kako hitro motor doseže največjo izhodno moč.

Navor lahko opredelimo kot razmerje med delovnim volumnom, pomnoženim s povprečnim efektivnim tlakom v zgorevalni komori, in 0,12566 (konstanta):

• M = (V_{obratovalni navor} * P_učinkovito)/0,12566, pri čemer je V_Delovanje - prostornina motorja [l], P_učinkovito - efektivni tlak v zgorevalni komori [bar].

Hitrost motorja opisuje hitrost vrtenja ročične gredi.

Iz navora motorja in števila vrtljajev motorja lahko izpeljete naslednjo formulo za izračun moči motorja:

• P = (M * n)/9549, kjer je M navor [Nm], n hitrost gredi [vrtljaji na minuto], 9549 razmerje stranic.

Izračunana moč se meri v kilovatih. Če želite izračunano vrednost pretvoriti v konjsko moč, rezultat pomnožite s faktorjem sorazmernosti 1,36.

Ta metoda izračuna je sestavljena le iz dveh osnovnih formul in je zato ena najlažjih za izračun. Res je, da lahko naredite še preprostejše stvari in uporabite spletni kalkulator, v katerega morate vnesti določene podatke o avtomobilu in njegovi motorni enoti.

Opozoriti je treba, da ta formula za izračun moči motorja izračunava le moč, ki jo proizvede motor, ne pa tudi moči, ki dejansko doseže kolesa avtomobila. Kakšna je razlika? Medtem ko moč (če si jo predstavljate kot tok) doseže kolesa, se v menjalniku pojavijo izgube, na primer. Pomembno vlogo imajo tudi potrošniki in stranski porabniki, kot sta klimatska naprava ali generator. Ne smemo pozabiti na dvižni upor, kotalni upor in aerodinamični upor.

Delno ta pomanjkljivost se nadomesti z uporabo drugih formul za izračun.

Moč zaradi prostornine motorja

ni vedno mogoče določiti navora motorja. Včasih se lastniki avtomobilov sploh ne zavedajo vrednosti tega parametra. V tem primeru je moč motorne enote mogoče ugotoviti s prostornino motorja.

To storite tako, da pomnožite delovno prostornino stroja s številom vrtljajev ročične gredi in povprečnim efektivnim tlakom. Dobljeno vrednost je treba deliti s 120:

• P = (V * n * P_učinkovito)/120 kjer je V prostornina motorja [cm³], n - hitrost vrtenja ročične gredi [vrt/min], P_učinkovito - srednji efektivni tlak [MPa], 120 - konstanta, koeficient sorazmernosti.

Izračun se opravi na naslednji način prostornina motorja avtomobila s pomočjo prostornine agregata.

Najpogostejša vrednost P_učinkovito pri bencinskih motorjih standardnega vzorca znaša od 0,82 MPa do 0,85 MPa, pri prisilnih motorjih 0,9 MPa, pri dizelskih enotah pa je vrednost tlaka med 0,9 MPa in 2,5 MPa.

Če uporabljate to formulo za izračun dejanske moči motorja, pretvorite kW v KM. с., Izračunano vrednost je treba deliti s koeficientom, ki je enak 0,735.

Ta metoda izračuna prav tako ni najbolj zapletena ter zahteva najmanj časa in truda.

S to metodo lahko izračunate moč motorja črpalke.

Moč s pretokom zraka

Zmogljivost enote lahko določite tudi na podlagi stopnje pretoka zraka. Res je, da je ta metoda izračuna na voljo le tistim lastnikom avtomobilov, ki imajo vgrajen vgrajen računalnik, ki omogoča beleženje porabe zraka pri 5,5 tisoč vrtljajih na minuto v tretji prestavi.

Da bi dobili okvirno moč motorja, morate pretok, pridobljen pod zgoraj opisanimi pogoji, deliti s tri. Formula je naslednja

• P = G/3, pri čemer je G poraba zraka.

Moč motorja se lahko izračuna v idealnih pogojih, tj. brez upoštevanja izgub pri prenosu, zunanjih porabnikih in aerodinamičnega upora. dejanska moč je za 10 ali celo 20 % manjša od izračunane.

Zato se vrednost porabe zraka določi v laboratoriju na posebni preskusni napravi, na kateri je nameščeno vozilo.

Merilniki na vozilu so močno odvisni od umazanije in kalibracije.

Zato izračun moči motorja na podlagi podatkov o porabi zraka ni najbolj natančen in učinkovit, je pa zelo primeren za pridobitev približnih podatkov.

Moč prek teže avtomobila in časa pospeševanja do "sto"

Izračun z uporabo mase vozila in pospeška do 100 km/h je ena najlažjih metod za izračun dejanske moči motorja, saj sta masa vozila in čas pospeška do 100 vzeti iz podatkovnega lista vozila.

Metoda velja za motorje, ki uporabljajo katero koli vrsto goriva - bencin, dizel, plin -, saj upošteva le dinamiko pospeševanja.

Pri izračunu je treba upoštevati težo vozilo v povezavi z voznikom. Da bi bil rezultat čim bolj podoben dejanskemu, je treba upoštevati tudi izgube pri zaviranju in zdrsu ter hitrost odziva menjalnika. Vlogo ima tudi vrsta pogona. Na primer, avtomobil s pogonom na sprednji kolesi pri zagonu izgubi približno 0,5 sekunde, avtomobil s pogonom na zadnji kolesi pa od 0,3 do 0,4 sekunde.

Zdaj morate na spletu poiskati kalkulator za izračun izhodne moči avtomobila pri hitrosti pospeševanja, dodati potrebne podatke in dobiti odgovor. Zaradi zapletenosti matematičnih izračunov, ki jih opravi kalkulator, jih ni smiselno predstavljati.

Rezultat izračuna bo eden najnatančnejših, ki bo blizu resničnemu rezultatu.

Ta metoda izračuna dejanske moči avtomobila je po mnenju mnogih najprimernejša, saj bodo lastniki avtomobilov morali vložiti najmanj truda - izmeriti hitrost pospeševanja do 100 km / h in narediti dodatne podatke v samodejnem kalkulatorju.

Drugi tipi motorjev

Ni skrivnost, da se motorji ne uporabljajo le v avtomobilih, temveč tudi v industriji in celo v zasebnih gospodinjstvih. Motorje različnih velikosti najdemo v tovarnah - pogonske gredi - in gospodinjskih aparatih, kot so avtomatski mlinčki za meso.

Včasih je treba izračunati tudi dejansko moč takšnih motorjev. Kako to storite, je opisano v nadaljevanju.

Takoj je treba poudariti, da je izračun moči za trifazni motor mogoče opraviti na naslednji način:

• P = M_navor * n, pri čemer je M_navor - je navor, n pa hitrost vrtenja gredi.

Indukcijski motor

Asinhronski stroj je naprava, katere značilnost je, da je frekvenca vrtenja magnetnega polja, ki ga ustvarja stator, vedno večja od hitrosti vrtenja rotorja.

Načelo delovanja asinhronskega stroja je podobno delovanju transformatorja. veljata zakona o elektromagnetni indukciji (časovno spremenljiva tuljava s tokom inducira v navitju elektromagnetno polje) in Amperov zakon (elektromagnetna sila deluje na vodnik določene dolžine, po katerem teče tok v polju z določeno vrednostjo indukcije).

Asinhronski motor je običajno sestavljen iz statorja, rotorja, gredi in nosilca. Stator sestavljajo naslednji glavni sestavni deli: navitje, jedro in ohišje. Rotor je sestavljen iz jedra in navitja.

Glavna naloga asinhronskega motorja je pretvoriti električno energijo, ki se dovaja v statorsko navitje, v mehansko energijo, ki se lahko odvzame z vrteče se gredi.

Moč asinhronskega motorja

Na tehničnem področju znanosti razlikujemo tri vrste moči:

• skupaj (označeno s črko S);
• aktivna moč (označena s črko P);
• reaktivni (označeni s črko Q).

Skupno moč lahko predstavimo kot vektor, ki ima realni in imaginarni del (spomnite se dela matematike, ki obravnava kompleksna števila).

Dejavni del je aktivna moč, ki se porabi za koristno delo, kot je vrtenje gredi, in tudi za proizvodnjo toplote.

Imaginarni del je izražen z jalovo močjo, ki sodeluje pri ustvarjanju magnetnega pretoka (označen s črko F).

To je magnetni tok, ki je osnova za načelo delovanja asinhronski motor, sinhronski motor, enosmerni stroj in transformator.

Reaktivna energija se uporablja za polnjenje kondenzatorjev, ustvarjanje magnetnega polja okoli tuljav.

Aktivna moč se izračuna kot zmnožek toka in napetosti s faktorjem moči:

• P = I * U * cosφ.

Jalova moč se izračuna kot produkt toka z napetostjo in faktorjem moči, ki je fazno zamaknjen za 90°. Lahko pa zapišemo tudi:

• Q = I * U * sinφ.

Vrednost celotne moči, če se spomnimo, da jo lahko predstavimo kot vektor, lahko izračunamo s Pitagorovim izrekom kot koren vsote kvadratov aktivne in jalove moči:

• S = (P²+Q²)^1/2.

Če na splošno izračunate formulo za skupno moč, ugotovite, da je S zmnožek toka in napetosti:

• S = I * U.

Faktor moči cosφ je vrednost, ki je številčno enaka razmerju med aktivno in navidezno močjo. Za iskanje sinφ, poznavanje cosφ, izračun vrednosti φ v stopinjah in iskanje njegovega sinusa.

To je standardni izračun moči motorja na podlagi toka in napetosti.

Izračun moči trifaznega asinhronskega stroja

Če želite izračunati neto moč v statorskem navitju trifaznega indukcijskega motorja, pomnožite fazno napetost s faznim tokom in faktorjem moči ter dobljeno vrednost moči pomnožite s tri (s številom faz):

• P_stator = 3 * U_ф * I_ф * cosφ.

Izračun nazivne moči el. motorja z aktivnim značajem, tj. moč, ki se odvaja z gredi motorja, se izračuna na naslednji način:

• P_izhod = P_statorja - P_izgube.

Pri asinhronskem motorju nastanejo naslednje izgube:

• električni v navitju statorja;
• v jeklu jedra statorja;
• električni v rotorskem navitju;
• mehansko;
• dodatek.

Za izračun moči trifaznega motorja v reaktivnem statorskem navitju je treba sešteti tri komponente te vrste moči, in sicer:

• je jalova moč, ki se uporablja za ustvarjanje toka razpršitve statorskega navitja;
• jalovo moč, ki je potrebna za ustvarjanje razpršilnega toka rotorskega navitja;
• jalova moč, ki se porabi za ustvarjanje glavnega toka.

Reaktivna moč v indukcijskem motorju se večinoma uporablja za ustvarjanje izmeničnega elektromagnetnega polja, del moči pa se uporablja tudi za ustvarjanje blodečih tokov. Razpršilni tokovi oslabijo glavni magnetni tok in zmanjšajo učinkovitost delovanja Asinhrona enota.

Moč po toku

Izračunajte moč asinhronskega motorja na podlagi podatkov o toku. To storite na naslednji način:

1. Napajanje motorja.
2. Z ampermetrom izmerite tok v vsaki tuljavi.
3. Iz meritev v drugi točki izračunajte povprečni tok.
4. Pomnožite povprečni tok z napetostjo. Rezultat je moč.

Moč lahko vedno izračunamo kot zmnožek toka in napetosti. Na spletni strani to je pomembno vedeti, katere vrednosti U in I je treba upoštevati. V tem primeru je U napajalna napetost, ki je konstantna, medtem ko se I lahko spreminja glede na to, ali navitje (stator ali rotor) meri tok, zato izberite povprečno vrednost.

Zmogljivost glede na velikost

Stator ima več različnih sestavnih delov, med katerimi je tudi jedro. Če želite izračunati moč motorja s pomočjo dimenzij, ravnajte, kot sledi

1. Izmerite dolžino in premer jedra.
2. Izračunajte konstanto C, ki jo boste uporabili pri nadaljnjem izračunu. C = (π * D * n)/(120 * f), kjer je D premer jedra, n hitrost gredi, f frekvenca napetosti (najpogosteje industrijska frekvenca 50 Hz).
3. Izračunajte moč P po formuli P = C * D² * l * n * 10^-6, kjer je C izračunana konstanta, D je premer jedra, n je hitrost gredi, l je dolžina jedra.

Vse meritve in izračune je bolje opraviti čim bolj natančno, da bo izračun moči pogonskega motorja čim bolj podoben realnosti.

Moč z vlečno silo

Izhodno moč asinhronskega motorja lahko določite tudi z uporabo vrednosti vlečne moči. Pri tem morate izmeriti polmer jedra (čim bolj natančno, tem bolje), določiti, kako hitro se vrti gred stroja, in z dinamometrom izmeriti potisk motorja.

V naslednjo formulo vnesite vse podatke:

• P = 2*π * F * n * r, kjer je F potisna sila, n je hitrost gredi, r je polmer jedra.

Asinhronski motor

Vse zgornje formule, ki se uporabljajo za izračun zmogljivosti trifaznega motorja, omogočajo pomembno ugotovitev, da so lahko motorji različnih velikosti, z različno frekvenco vrtenja, vendar imajo posledično enako zmogljivost.

Tako lahko oblikovalci ustvarijo modele motorjev, ki se lahko uporabljajo v v najrazličnejših aplikacijah pogoji.

Motor na enosmerni tok

Motor z enosmernim tokom je stroj, ki pretvarja električno moč enosmernega toka v mehansko moč. Njegovo načelo delovanja ima malo skupnega z asinhronskim strojem.

Motor na enosmerni tok je sestavljen iz statorja, armature in sledilnika ter kontaktnih ščetk in kolektorja.

Kolektor je naprava, ki pretvarja izmenični tok v enosmerni (in obratno).

Za izračun uporabne moči take enote, ki se porabi za opravljanje določenega dela, zadostuje, da elektromotorno silo armature pomnožimo s tokom armature:

• P = E_a * I_a.

Videti je, da je izračun moči za enosmerni motor veliko preprostejši kot za asinhronski motor.