Izračun moči motorja: metode in potrebne formule

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-15 17:29

Nekdo mora izračunati moč motorne enote, da lahko izračuna davek na avtomobil. Za nekatere je pomembno, da samostojno izračunajo moč motorja kompresorja. Pomembno je, da nekdo natančno pozna moč stroja, da ga lahko primerja s tisto, ki je bila deklarirana. Na splošno sta izračun moči in izbira motorja dva neločljiva procesa.

To niso edini razlogi, zakaj vozniki poskušajo samostojno izračunati moč motorjev svojih avtomobilov. To je precej težko narediti brez potrebnih formul za izračun. Podane bodo v tem članku, da si bo vsak avtomobilist lahko sam izračunal, kolikšna je dejanska moč motorja njegovega avtomobila.

Uvod

Obstajajo vsaj štirje pogosti načini za izračun moči motorja z notranjim zgorevanjem. Pri teh metodah se uporabljajo naslednji parametri pogonske enote:

1. promet.
2. obseg.
3. Zvijanjetrenutek.
4. Dejanski tlak v zgorevalni komori.

Za izračune morate poznati težo avtomobila, pa tudi čas pospeška do 100 km/h.

Vsaka od naslednjih formul za izračun moči motorja ima nekaj napake in ne more dati 100 % natančnega rezultata. To je treba vedno upoštevati pri analizi prejetih podatkov.

Če izračunate moč z uporabo vseh formul, ki bodo opisane v članku, lahko ugotovite povprečno vrednost dejanske moči motorja, neskladje z dejanskim rezultatom pa ne bo več kot 10 %.

Če ne upoštevamo različnih znanstvenih tankosti, povezanih z definicijo tehničnih konceptov, potem lahko rečemo, da je moč energija, ki jo proizvaja pogonska enota in se pretvori v navor na gredi. Hkrati je moč spremenljiva vrednost, njena največja vrednost pa je dosežena pri določeni hitrosti vrtenja gredi (navedeno v podatkih potnega lista).

Pri sodobnih motorjih z notranjim zgorevanjem je največja moč dosežena pri 5, 5-6, 6 tisoč vrtljajih na minuto. Opažamo ga pri najvišji povprečni efektivni vrednosti tlaka v jeklenkah. Vrednost tega tlaka je odvisna od naslednjih parametrov:

• kakovost mešanice goriva;
• Popolnost zgorevanja;
• izguba goriva.

Moč se kot fizična količina meri v vatih, v avtomobilski industriji pa se meri v konjskih moči. Izračuni, opisani v spodnjih metodah, bodo dali rezultate v kilovatih, nato pa jih bo treba pretvoriti v konjske moči z uporaboposeben kalkulator-pretvornik.

Power Through Torque

Eden od načinov za izračun moči je določitev odvisnosti navora motorja od števila vrtljajev.

Vsak trenutek v fiziki je produkt sile na rami njene uporabe. Navor je produkt sile, ki jo lahko motor razvije, da premaga upor obremenitve, z ramo njegove uporabe. Ta parameter določa, kako hitro motor doseže največjo moč.

Navor je mogoče definirati kot razmerje produkta delovne prostornine in povprečnega efektivnega tlaka v zgorevalni komori na 0,12566 (konstantno):

• M=(V_delujoče P_učinkovito)/0, 12566, kjer je V_{delujoče– prostornina motorja [l], P}effective _{– efektivni tlak v zgorevalni komori [bar].}

Hitrost motorja označuje hitrost vrtenja ročične gredi.

Z uporabo vrednosti navora in vrtljajev motorja lahko uporabite naslednjo formulo za izračun moči motorja:

P=(Mn)/9549, kjer je M navor [Nm], n hitrost gredi [rpm], 9549 je faktor sorazmernosti

Izračunana moč se meri v kilovatih. Če želite izračunano vrednost pretvoriti v konjske moči, morate rezultat pomnožiti s faktorjem sorazmernosti 1, 36.

Ta način izračuna je sestavljen iz uporabe samo dveh osnovnih formul, zato velja za enega najpreprostejših. Res je, lahko narediš večlažje in uporabite spletni kalkulator, v katerega morate vnesti določene podatke o avtomobilu in njegovi motorni enoti.

Omeniti velja, da vam ta formula za izračun moči motorja omogoča izračun le moči, ki jo dobimo na izhodu motorja, in ne tiste, ki dejansko pride na kolesa avtomobila. Kakšna je razlika? Dokler moč (če si jo predstavljate kot tok) doseže kolesa, doživlja izgube na primer v prenosnem ohišju. Pomembno vlogo imajo tudi sekundarni porabniki, kot sta klimatska naprava ali generator. Nemogoče je ne omeniti izgub za premagovanje upora pri dvigovanju, kotaljenju, pa tudi aerodinamičnega upora.

Ta pomanjkljivost je delno izravnana z uporabo drugih formul za izračun.

Pogon skozi velikost motorja

Navora motorja ni vedno mogoče določiti. Včasih lastniki avtomobilov sploh ne vedo vrednosti tega parametra. V tem primeru je moč pogonske enote mogoče najti s pomočjo prostornine motorja.

Če želite to narediti, morate prostornino enote pomnožiti s hitrostjo ročične gredi in s povprečnim efektivnim tlakom. Dobljeno vrednost je treba deliti s 120:

• P=(VnP_učinkovit)/120 kjer je V prostornina motorja [cm³], n hitrost vrtenje ročične gredi [rpm], P_{effective – povprečni efektivni tlak [MPA], 120 – konstanta, faktor sorazmernosti.}

Tako se izračuna moč motorja avtomobilaz uporabo enote prostornine.

Najpogosteje se vrednost P_{effective pri bencinskih motorjih standardnega vzorca giblje od 0,82 MPa do 0,85 MPa, pri prisilnih motorjih - 0,9 MPa, v dizelskih enotah vrednost tlaka je med 0,9 MPa in 2,5 MPa.}

Ko uporabite to formulo za izračun dejanske moči motorja, pretvorite kW v KM. s., je treba dobljeno vrednost deliti s faktorjem enakim 0, 735.

Ta metoda izračuna še zdaleč ni najbolj zapletena in zahteva najmanj časa in truda.

S to metodo lahko izračunate moč motorja črpalke.

Moč skozi zračni tok

Moč enote je mogoče določiti tudi s pretokom zraka. Res je, ta metoda izračuna je na voljo samo tistim lastnikom avtomobilov, ki imajo nameščen računalnik na vozilu, ki omogoča beleženje porabe zraka pri 5,5 tisoč vrtljajih v tretji prestavi.

Da bi dobili približno moč motorja, je potrebno porabo, pridobljeno pod zgornjimi pogoji, deliti s tri. Formula izgleda takole:

P=G/3, kjer je G pretok zraka

Ta izračun označuje delovanje motorja v idealnih pogojih, to je brez upoštevanja izgub pri prenosu, potrošnikov tretjih oseb in aerodinamičnega upora. Realna moč je 10 ali celo 20 % nižja od izračunane.

V skladu s tem se količina pretoka zraka določi v laboratoriju na posebnem stojalu, na katerem je avtomobil nameščen.

Odčitki vgrajenih senzorjev so močno odvisni od njihove onesnaženostiin iz kalibracije.

Zato izračun moči motorja na podlagi podatkov o porabi zraka še zdaleč ni najbolj natančen in učinkovit, je pa za pridobivanje približnih podatkov povsem primeren.

Moč skozi maso avtomobila in čas pospeška do "stotin"

Izračun z uporabo teže avtomobila in njegove hitrosti pospeška do 100 km/h je ena najpreprostejših metod za izračun dejanske moči motorja, saj je teža avtomobila in deklarirani čas pospeška na "stotine " so parametri potnega lista avtomobila.

Ta metoda je pomembna za motorje, ki delujejo na katero koli vrsto goriva - bencin, dizelsko gorivo, plin - ker upošteva samo dinamiko pospeška.

Pri izračunu je potrebno upoštevati težo vozila skupaj z voznikom. Tudi, da bi rezultat izračuna čim bolj približali resničnemu, je vredno upoštevati izgube, porabljene za zaviranje, zdrs, pa tudi hitrost reakcije menjalnika. Tudi vrsta pogona igra vlogo. Na primer, avtomobili s pogonom na prednja kolesa izgubijo približno 0,5 sekunde na začetku, avtomobili s pogonom na zadnja kolesa iz 0,3 sekunde na 0,4 sekunde.

Na spletu je treba še poiskati kalkulator za izračun moči avtomobila s hitrostjo pospeška, vnesite potrebne podatke in dobite odgovor. Ni smiselno podajati matematičnih izračunov, ki jih naredi kalkulator, zaradi njihove zapletenosti.

Rezultat izračuna bo eden najbolj natančnih, blizu resničnega.

Ta način izračuna resnične moči avtomobila mnogi menijo, da je najbolj priročen, saj se bodo morali lastniki avtomobilov najmanj potruditi - izmeriti hitrost pospeška do100 km/h in v samodejni kalkulator vnesite dodatne podatke.

Druge vrste motorjev

Ni skrivnost, da se motorji ne uporabljajo samo v avtomobilih, ampak tudi v industriji in celo v vsakdanjem življenju. Motorje različnih velikosti lahko najdete v tovarnah – pogonskih gredi – in v gospodinjskih aparatih, kot so avtomatski mlinčki za meso.

Včasih morate izračunati dejansko moč takšnih motorjev. Kako to storiti, je opisano spodaj.

Takoj velja omeniti, da je izračun moči 3-faznega motorja mogoče izvesti na naslednji način:

• P=M_navorn, kjer je M_{navor navor in n hitrost gredi.}

indukcijski motor

Asinhrona enota je naprava, katere posebnost je, da je frekvenca vrtenja magnetnega polja, ki ga ustvarja njen stator, vedno večja od frekvence vrtenja njenega rotorja.

Načelo delovanja asinhronega stroja je podobno principu delovanja transformatorja. Uporabljajo se zakoni elektromagnetne indukcije (časovno spremenljiva pretočna povezava navitja inducira v njem EMF) in ampera (na prevodnik določene dolžine deluje elektromagnetna sila, skozi katero teče tok v polju z določeno vrednostjo indukcije).

Indukcijski motor je na splošno sestavljen iz statorja, rotorja, gredi in podpore. Stator vključuje naslednje glavne komponente: navitje, jedro, ohišje. Rotor je sestavljen iz jedra in navitja.

Glavna naloga indukcijskega motorja je transformacijaelektrična energija, ki se dovaja v navitje statorja, v mehansko energijo, ki jo je mogoče odstraniti iz vrtljive gredi.

moč asinhronega motorja

Na tehničnem področju znanosti obstajajo tri vrste moči:

• polno (označeno s črko S);
• aktivno (označeno s črko P);
• reaktivno (označeno s črko Q).

Skupno moč je mogoče predstaviti kot vektor, ki ima realni in imaginarni del (vredno si je zapomniti odsek matematike, povezan s kompleksnimi števili).

Pravi del je aktivna moč, ki se porabi za opravljanje koristnega dela, kot je vrtenje gredi, pa tudi za ustvarjanje toplote.

Namišljeni del je izražen z jalovno močjo, ki sodeluje pri ustvarjanju magnetnega toka (označeno s črko F).

Magnetni tok je osnova principa delovanja asinhrone enote, sinhronega motorja, enosmernega stroja in transformatorja.

Reaktivna moč se uporablja za polnjenje kondenzatorjev, ustvarjanje magnetnega polja okoli dušilk.

Aktivna moč se izračuna kot zmnožek toka in napetosti ter faktorja moči:

P=IUcosφ

Jalova moč se izračuna kot zmnožek toka in napetosti ter faktor moči 90° izven faze. V nasprotnem primeru lahko napišete:

Q=IUsinφ

Vrednost skupne moči, če se spomnite, da jo je mogoče predstaviti kot vektor,lahko izračunamo z uporabo Pitagorejskega izreka kot korensko vsoto kvadratov aktivne in jalove moči:

S=(P²+Q²)^1/2.

Če izračunamo formulo skupne moči v splošni obliki, se izkaže, da je S produkt toka in napetosti:

S=IU

Faktor moči cosφ je vrednost, številčno enaka razmerju med aktivno komponento in navidezno močjo. Če želite najti sinφ, če poznate cosφ, morate izračunati vrednost φ v stopinjah in najti njegov sinus.

To je standardni izračun moči motorja, ki temelji na toku in napetosti.

Izračun moči 3-fazne asinhrone enote

Za izračun uporabne moči na navitju statorja asinhronega 3-faznega motorja pomnožite fazno napetost s faznim tokom in faktorjem moči ter dobljeno vrednost moči pomnožite s tri (s številom faz):

• P_stator=3U_fI_fcosφ.

Izračun moči el. aktivnega motorja, to je moč, ki se odstrani z gredi motorja, se proizvaja na naslednji način:

• P_izhod=P_stator – P_izguba.

Naslednje izgube se pojavijo v asinhronskem motorju:

• elektrika v navitju statorja;
• v jeklenem jedru statorja;
• elektrika v navitju rotorja;
• mehanski;
• dodatno.

Za izračun moči trifaznega motorja v statorskem navitju z reaktivnimznak, je treba dodati tri komponente te vrste moči, in sicer:

• porabljena jalova moč za ustvarjanje uhajanja toka statorskega navitja;
• porabljena reaktivna moč za ustvarjanje pretoka puščanja navitja rotorja;
• reaktivna moč, uporabljena za ustvarjanje glavnega toka.

Reaktivna moč v asinhronem motorju se v glavnem porabi za ustvarjanje izmeničnega elektromagnetnega polja, del moči pa se porabi za ustvarjanje potepuških tokov. Potepuški tokovi oslabijo glavni magnetni tok in zmanjšajo učinkovitost asinhrone enote.

trenutna moč

Izračun moči indukcijskega motorja je mogoče izvesti s trenutnimi podatki. Če želite to narediti, sledite tem korakom:

1. Prižgite motor.
2. Z ampermetrom izmerite tok v vsakem zavoju.
3. Izračunajte povprečno trenutno vrednost na podlagi rezultatov meritev v drugem odstavku.
4. Povprečni tok pomnožite z napetostjo. Pridobite moč.

Moč je vedno mogoče izračunati kot zmnožek toka in napetosti. V tem primeru je pomembno vedeti, katere vrednosti U in I je treba vzeti. V tem primeru je U napajalna napetost, je konstantna vrednost, I se lahko spreminja glede na to, na katerem navitju (statorju ali rotorju) se tok meri, zato je treba izbrati njegovo povprečno vrednost.

Moč glede na velikost

Stator ima veliko različnih komponent, od katerih je ena jedro. Za izračun moči motorja zz uporabo dimenzij naredite naslednje:

1. Izmerite dolžino in premer jedra.
2. Izračunaj konstanto C, ki bo uporabljena pri nadaljnjih izračunih. C=(πDn)/(120f)
3. Izračunajte moč P s formulo P=CD²ln10^{-6, kjer je C izračunana konstanta, D je premer jedra, n je hitrost vrtenja gredi, l je dolžina jedra.}

Vse meritve in izračune je bolje narediti z največjo natančnostjo, da bo izračun moči elektromotorja čim bolj približan realnosti.

Vlečna moč

Moč asinhronega motorja je mogoče določiti tudi z vrednostjo vlečne sile. Če želite to narediti, boste morali izmeriti polmer jedra (bolj natančno, tem bolje), določiti hitrost vrtenja gredi enote in z dinamometrom izmeriti tudi vlečno silo motorja.

Vse podatke je treba nadomestiti z naslednjo formulo:

P=2πFnr, kjer je F vlečna sila, n je hitrost vrtenja gredi, r je polmer jedra

Odtenek indukcijskega motorja

Vse zgornje formule, ki se uporabljajo za izračun moči trifaznega motorja, nam omogočajo pomemben zaključek, da so motorji lahko različnih velikosti, imajo različne hitrosti, vendar imajo na koncu enako moč.

To dovoljujeoblikovalci za ustvarjanje modelov motorjev, ki se lahko uporabljajo v najrazličnejših pogojih.

DC motor

DC motor je stroj, ki pretvarja električno moč, prejeto iz enosmernega toka, v mehansko moč. Načelo njegovega delovanja nima veliko skupnega z asinhronim strojem.

DC motor je sestavljen iz statorja, armature in podpore, pa tudi kontaktnih ščetk in komutatorja.

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

Za izračun uporabne moči takšne enote, ki se porabi za opravljanje kakršnega koli dela, je dovolj, da pomnožite armaturni EMF s tokom armature:

• P=E_aI_a.

Kot vidite, je izračun moči enosmernega motorja veliko enostavnejši od izračunov v asinhronem motorju.