Proračun snage motora: tehnike i potrebne formule

Neko treba da izračuna snagu jedinice motora da bi izračunao porez na automobil. Za neke je važno samostalno izračunati snagu motora kompresora. Za nekoga je važno da tačno zna snagu mašine kako bi je uporedio sa onom koja je deklarisana. Uopšteno govoreći, proračun snage i izbor motora su dva neodvojiva procesa.

Ovo nisu jedini razlozi zašto vozači pokušavaju samostalno izračunati snagu motora svojih automobila. To je prilično teško učiniti bez potrebnih formula za izračunavanje. Oni će biti dati u ovom članku kako bi svaki vozač sam izračunao kolika je stvarna snaga motora njegovog automobila.

Uvod

Postoje najmanje četiri uobičajena načina za izračunavanje snage motora s unutrašnjim sagorijevanjem. U ovim metodama koriste se sljedeći parametri jedinice motora:

1. Promet.
2. Volume.
3. Torque.
4. Efektivni pritisak unutar komore za sagorevanje.

Za proračune je potrebno znati težinu automobila, kao i vrijeme ubrzanja do 100 km / h.

Svaka od sljedećih formula za izračunavanje snage motora ima određenu grešku i ne može dati 100% tačan rezultat. Ovo uvijek treba uzeti u obzir prilikom analize dobijenih podataka.

Ako izračunate snagu prema svim formulama koje će biti opisane u članku, možete saznati prosječnu vrijednost stvarne snage motora, a neusklađenost sa stvarnim rezultatom neće biti veća od 10%.

Ako ne uzmemo u obzir različite naučne suptilnosti povezane s definicijom tehničkih pojmova, onda možemo reći da je snaga energija koju stvara motorna jedinica i pretvara u obrtni moment na osovini. Istovremeno, snaga je promjenjiva vrijednost, a njena Maksimalna vrijednost postiže se određenom brzinom rotacije osovine (naznačena u podacima pasoša).

U modernim motorima sa unutrašnjim sagorevanjem maksimalna snaga se postiže na 5,5-6,6 hiljada obrtaja u minuti. Uočava se pri najvišem prosječnom efektivnom pritisku u cilindrima. Vrijednost ovog pritiska ovisi o sljedećim parametrima:

• kvaliteta mješavine goriva;
• kompletnost sagorevanja;
• gubici goriva.

Snaga se, kao fizička veličina, mjeri u vatima, a u automobilskoj industriji u konjskim snagama. Proračuni opisani u metodama u nastavku dat će rezultate u kilovatima, a zatim će ih morati pretvoriti u konjske snage pomoću posebnog pretvarača kalkulatora.

Snaga kroz obrtni moment

Jedan od načina izračunavanja snage je utvrđivanje zavisnosti obrtnog momenta motora od broja obrtaja.

Svaki trenutak u fizici proizvod je sile na ramenu njegove primjene. Obrtni moment je proizvod sile koju motor može razviti da savlada otpor opterećenja, na ramenu svoje primjene. Upravo ovaj parametar određuje koliko brzo motor dostiže svoju maksimalnu snagu.

Obrtni moment se može definisati kao odnos umnoška radne zapremine prema prosečnom efektivnom pritisku u komori za sagorevanje prema 0,12566 (konstanta):

• M = (V_radni * P_efektivno) / 0.12566, gdje V_operativni - zapremina motora [l], str_efektivno - efikasan Pritisak u komori za sagorevanje [bar].

Brzina motora karakteriše brzinu rotacije radilice.

Koristeći vrijednosti obrtnog momenta i brzine motora, možete koristiti sljedeću formulu za izračunavanje snage motora:

• P = (M * n) / 9549, gdje je M obrtni moment [Nm], n je brzina rotacije osovine [rpm], 9549 je koeficijent proporcionalnosti.

Izračunata snaga mjeri se u kilovatima. Da biste izračunatu vrijednost pretvorili u konjsku snagu, morate rezultat pomnožiti s faktorom proporcionalnosti 1,36.

Ova metoda izračunavanja sastoji se od korištenja samo dvije osnovne formule, pa se smatra jednom od najjednostavnijih. Međutim, to možete učiniti još lakše i koristiti online kalkulator u koji morate unijeti određene podatke o automobilu i njegovoj motornoj jedinici.

Vrijedi napomenuti da ova formula za izračunavanje snage motora omogućava izračunavanje samo snage koja se dobija na izlazu motora, a ne one koja zapravo dopire do točkova automobila. U čemu je razlika?? Dok snaga (ako je zamislite kao tok) dostiže točkove, ona doživljava gubitke u slučaju prenosa, na primer. Sekundarni potrošači poput klima uređaja ili generatora takođe igraju značajnu ulogu. Nemoguće je ne spominjati gubitke za prevazilaženje otpora za podizanje, kotrljanje, takođe kao aerodinamički otpor.

Ovaj nedostatak je djelimično kompenzirano upotrebom drugih formula za izračunavanje.

Snaga kroz zapreminu motora

Nije uvijek moguće odrediti obrtni moment motora. Ponekad vlasnici automobila uopće ne znaju vrijednost ovog parametra. U ovom slučaju, snaga motorne jedinice može se naći pomoću zapremine motora.

Da biste to učinili, morat ćete pomnožiti zapreminu jedinice sa brzinom radilice, kao i sa prosječnim efektivnim pritiskom. Rezultirajuća vrijednost mora se podijeliti sa 120:

• P = (V * n * P_efektivno) / 120 gdje je v zapremina motora [^cm3], n je brzina rotacije radilice [rpm], P_efektivno je prosječni efektivni pritisak [MPA], 120 je konstanta, koeficijent proporcionalnosti.

Ovo je ... kako izračunati snagu motora za automobil korišćenje zapremine jedinice.

Najčešće vrijednost P_efektivno kod benzinskih motora standardnog uzorka varira od 0,82 MPa do 0,85 MPa, kod prisilnih motora-0,9 MPa, a kod dizel jedinica vrijednost pritiska je u rasponu od 0,9 MPa do 2,5 MPa.

Kada koristite ovu formulu za izračunavanje stvarne snage motora, za pretvaranje kW u l. s., , potrebno je rezultirajuću vrijednost podijeliti s koeficijentom jednakim 0,735.

Ova metoda izračunavanja također je daleko od najkompliciranije i oduzima minimalno vrijeme i trud.

Koristeći ovu metodu, moguće je izračunati snagu motora pumpe.

Snaga kroz protok vazduha

Snaga jedinice se takođe može odrediti protokom vazduha. Međutim, ova metoda proračuna dostupna je samo onim vlasnicima automobila koji imaju instaliran putni računar koji vam omogućava da zabilježite protok zraka pri 5,5 hiljada okretaja u trećoj brzini.

Da biste dobili približnu snagu motora, potrebno je potrošnju dobivenu pod gore navedenim uslovima podijeliti na tri. Formula izgleda ovako:

• P = G / 3, Gde je g protok vazduha.

Ova kalkulacija karakteriše rad motora u idealnim uslovima, odnosno bez uzimanja u obzir gubitaka na menjaču, potrošača trećih strana i aerodinamičkog otpora. Stvarna snaga je 10 ili čak 20 manja od izračunate%.

Shodno tome, količina protoka vazduha se određuje u laboratorijskim uslovima na posebnom postolju na kojem je automobil ugrađen.

Očitavanja ugrađenih senzora snažno zavise od njihove kontaminacije i kalibracije.

Stoga je proračun snage motora na osnovu podataka o potrošnji zraka daleko od najtačnijeg i najefikasnijeg, ali je sasvim pogodan za dobijanje približnih podataka.

Snaga kroz masu automobila i ubrzanje vremena za "stotine"

Proračun pomoću težine automobila i njegove brzine ubrzanja do 100 km / h jedna je od najjednostavnijih metoda za izračunavanje stvarne snage motora, jer su masa automobila i deklarirano vrijeme ubrzanja na "stotine" parametri pasoša automobil.

Ova metoda je relevantna za motore koji rade na bilo koju vrstu goriva – Benzin, Dizel gorivo, plin - jer uzima u obzir samo dinamiku ubrzanja.

Prilikom izračunavanja potrebno je uzeti u obzir težinu vozila zajedno sa vozačem. Takođe, Kako bi se rezultat proračuna približio stvarnom, vrijedi uzeti u obzir gubitke utrošene na kočenje, proklizavanje, kao i brzinu reakcije mjenjača. Tip pogona takođe igra ulogu. Na primjer, automobili sa prednjim pogonom gube oko 0,5 sekundi na startu, automobili sa zadnjim pogonom gube od 0,3 sekunde do 0,4 sekunde.

Ostaje pronaći kalkulator na mreži za izračunavanje snage automobila kroz brzinu ubrzanja, unos potrebnih podataka i dobijanje odgovora. Nema smisla davati matematičke proračune koje kalkulator pravi, zbog njihove složenosti.

Rezultat proračuna bit će jedan od najtačnijih, bliskih stvarnom.

Ovu metodu izračunavanja stvarne snage automobila mnogi smatraju najprikladnijom, jer će vlasnici automobila morati uložiti minimum napora – izmjeriti brzinu ubrzanja na 100 km / h radi čistoće eksperimenta i dodati dodatne podatke na automatski kalkulator.

Druge vrste motora

Nije tajna da se motori koriste ne samo u automobilima, već i u industriji, pa čak i u svakodnevnom životu. Motori različitih veličina mogu se naći u fabrikama - pogonskim osovinama – kao i u kućanskim aparatima poput automatske brusilice za meso.

Ponekad je potrebno izračunati stvarnu snagu takvih motora. Kako to učiniti opisano je u nastavku.

Vrijedi odmah napomenuti da se proračun snage 3-faznog motora može izvršiti na sljedeći način:

• P = M_torque * n, gde M_torque - obrtni moment, a n je brzina rotacije osovine.

Asinhroni motor

Asinhrona jedinica je uređaj čija je karakteristika da je frekvencija rotacije magnetnog polja koje generiše njegov stator uvek veća od frekvencije rotacije njegovog rotora.

Princip rada Asinhrone mašine sličan je principu rada transformatora. Primjenjuju se zakoni elektromagnetne indukcije (vremenski promjenjiva spojnica protoka namotaja u njemu inducira EMF) i amperi (elektromagnetna sila djeluje na provodnik određene dužine kroz koji struja teče u polju s određenom indukcijskom vrijednošću).

Asinhroni motor se uglavnom sastoji od statora, rotora, osovine i nosača. Stator uključuje sljedeće glavne komponente: namotavanje, jezgro, kućište. Rotor se sastoji od jezgra i namotaja.

Glavni zadatak asinhronog motora je pretvaranje električne energije koja se dovodi na namotaj statora u mehaničku energiju koja se može ukloniti iz rotirajućeg vratila.

Asinhrona Snaga motora

U tehničkom polju nauke postoje tri vrste moći:

• puno (označeno slovom s);
• aktivno (označeno slovom P);
• reaktivno (označeno slovom Q).

Puna snaga može se predstaviti kao vektor koji ima stvarni i imaginarni dio (vrijedi zapamtiti dio matematike koji se odnosi na složene brojeve).

Pravi dio je aktivna snaga koja se troši na obavljanje korisnih poslova kao što je rotacija osovine, kao i na proizvodnju toplote.

Imaginarni dio izražava se reaktivnom snagom koja učestvuje u stvaranju magnetnog fluksa (označenog slovom F).

To je magnetni tok koji je u osnovi princip rada asinhrone jedinice, sinhronog motora, DC mašine, kao i transformatora.

Reaktivna snaga se koristi za punjenje kondenzatora, stvaranje magnetnog polja oko prigušnica.

Aktivna snaga izračunava se kao proizvod struje sa naponom faktorom snage:

• P = i * u * cosφ.

Reaktivna snaga se izračunava kao umnožak struje sa naponom faktorom snage pomaknutim u fazi za 90°. U suprotnom, možete pisati:

• Q = i * u * sinφ.

Vrijednost ukupne snage, ako se sjetimo da se može predstaviti kao vektor, Pitagorina teorema može izračunati kao korijen zbira kvadrata aktivne i reaktivne snage:

• S = (P²+Q²)^1/2.

Ako izračunamo ukupnu formulu snage uopšte, ispada da je S proizvod struje i napona:

• S = I * U.

Faktor snage cosφ je vrijednost brojčano jednaka omjeru aktivne komponente i ukupne snage. Da biste pronašli sinφ, znajući cosφ, morate izračunati vrijednost φ u stepenima i pronaći njen sinus.

Ovo je standardni proračun snage motora po struji i naponu.

Proračun snage 3-fazne asinhrone jedinice

Da biste izračunali korisnu snagu na namotu statora asinhronog 3-faznog motora, pomnožite fazni napon sa faznom strujom i faktorom snage i pomnožite rezultirajuću vrijednost snage sa tri (sa brojem faza):

• P_statora = 3 * U_f * I_f * cosφ.

Proračun za električnu energiju. motora koji ima aktivni karakter, odnosno snaga koja se uklanja sa osovine motora proizvodi se na sljedeći način:

• P_izlaz = P_statora - P_gubitaka.

U asinhronom motoru nastaju sljedeći gubici:

• Električni u namotaju statora;
• u jezgri statora čelik;
• Električni u namotaju rotora;
• mehanički;
• dodatni.

Za izračunavanje snage trofaznog motora u namotaju statora reaktivne prirode potrebno je sabrati tri komponente ove vrste snage, i to:

• reaktivna snaga potrošena za stvaranje protoka raspršivanja namotaja statora;
• reaktivna snaga potrošena za stvaranje protoka rasipanja namotaja rotora;
• reaktivna snaga potrošena za stvaranje glavnog toka.

Reaktivna snaga u asinhronom motoru uglavnom se troši na stvaranje naizmjeničnog elektromagnetnog polja, ali dio snage se troši na stvaranje rasipajućih tokova. Tokovi rasipanja slabe glavni magnetni tok i smanjuju efikasnost asinhrona jedinica.

Trenutni kapacitet

Proračun asinhrone snage motora može se izvršiti pomoću trenutnih podataka. Da biste to učinili, slijedite ove korake:

1. Dajte snagu motoru.
2. Ampermetrom izmjerite struju u svakom okretu.
3. Izračunajte prosječnu trenutnu vrijednost na osnovu rezultata mjerenja izvršenih u drugom paragrafu.
4. Pomnožite prosječnu vrijednost struje sa naponom. Vi ćete dobiti moć.

Snaga se uvek može izračunati kao proizvod struje i napona. At u isto vrijeme, važno je da biste tačno znali koje vrijednosti U i ja treba uzeti. U ovom slučaju, U je napon napajanja, to je konstantna vrijednost, a ja mogu varirati ovisno o tome koji namotaj (stator ili rotor) se mjeri struja, pa je potrebno izabrati njegovu prosječnu vrijednost.

Snaga po dimenzijama

Stator ima mnogo različitih komponenti, od kojih je jedna jezgro. Za izračunavanje snage motora pomoću dimenzija slijedite ove korake:

1. Izmjerite dužinu i prečnik jezgre.
2. Izračunajte konstantu C, koja će se koristiti u daljem proračunu. od C = (π * D * n) / (120 * f), gdje je D prečnik jezgre, n je brzina rotacije osovine, f je frekvencija napona (najčešće je industrijska frekvencija od 50 Hz).
3. Izračunajte snagu P po formuli P = C * D² * l * n * 10^-6, gdje je C izračunata konstanta, D je prečnik jezgra, n je brzina rotacije osovine, l je dužina jezgra.

Bolje je izvršiti sva mjerenja i proračune s maksimalnom tačnošću kako bi proračun snage motora s električnim pogonom bio što bliži stvarnosti.

Snaga vuče

Snaga asinhronog motora također se može odrediti pomoću vrijednosti vučne sile. Da biste to učinili, morat ćete izmjeriti radijus jezgre (što je tačnije, to bolje), fiksirati brzinu kojom se osovina jedinice okreće, a također izmjeriti vučnu silu motora pomoću dinamometra.

Svi podaci moraju biti zamijenjeni u sljedeću formulu:

• P = 2 * π * F * n * r, gdje je F sila vučenja, n je brzina rotacije osovine, r je radijus jezgra.

Nijansa asinhronog motora

Sve gore navedene formule, koje se koriste za izračunavanje snage trofaznog motora, omogućavaju nam da izvučemo važan zaključak da motori mogu biti različitih veličina, imati različite brzine rotacije, ali na kraju imati istu snagu.

Ovo omogućava dizajnerima da kreiraju modele motora koji se mogu koristiti u veliki izbor uslova.

DC motor

DC motor je mašina koja pretvara električnu energiju primljenu iz jednosmerne struje u mehaničku snagu. Princip njegovog rada nema mnogo zajedničkog sa asinhronom mašinom.

DC motor se sastoji od statora, armature i nosača, kao i kontaktnih četkica i kolektora.

Sakupljač-uređaj koji pretvara naizmjeničnu struju u jednosmjernu (i obrnuto).

Za izračunavanje korisne snage takve jedinice, koja se troši na obavljanje bilo kojeg posla, dovoljno je pomnožiti EMF armature sa strujom armature:

• P = E_a * I_a.

Kao što vidite, proračun snage DC motora je mnogo jednostavniji od proračuna napravljenih u asinhronom motoru.