Beregning av motoreffekt: metoder og nødvendige formler

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2024-01-15 17:28

Noen må beregne kraften til motorenheten for å beregne bilavgiften. Det er viktig for noen å selvstendig beregne kraften til kompressormotoren. Det er viktig for noen å vite nøyaktig kraften til maskinen for å sammenligne den med den som ble deklarert. Generelt er effektberegning og motorvalg to uatskillelige prosesser.

Dette er ikke de eneste grunnene til at bilister prøver å uavhengig beregne kraften til motorene til bilene sine. Dette er ganske vanskelig å gjøre uten de nødvendige formlene for beregningen. De vil bli gitt i denne artikkelen slik at hver bilist selv kan beregne hvor mye den reelle motorkraften til bilen hans er.

Introduksjon

Det er minst fire vanlige måter å beregne kraften til en forbrenningsmotor på. I disse metodene brukes følgende parametere for fremdriftsenheten:

1. Omsetninger.
2. Volum.
3. Twistingøyeblikk.
4. Effektivt trykk inne i brennkammeret.

For beregninger må du vite vekten på bilen, samt akselerasjonstiden til 100 km/t.

Hver av de følgende formlene for å beregne motoreffekt har noen feil og kan ikke gi et 100 % nøyaktig resultat. Dette bør alltid tas i betraktning når du analyserer de mottatte dataene.

Hvis du beregner effekten ved å bruke alle formlene som vil bli beskrevet i artikkelen, kan du finne ut gjennomsnittsverdien av motorens reelle effekt, og avviket med det faktiske resultatet vil ikke være mer enn 10 %.

Hvis vi ikke tar hensyn til de ulike vitenskapelige finessene knyttet til definisjonen av tekniske begreper, så kan vi si at kraft er energien som genereres av fremdriftsenheten og omdannes til dreiemoment på akselen. Samtidig er kraften en variabel verdi, og dens maksimale verdi oppnås ved en viss akselrotasjonshastighet (angitt i passdataene).

I moderne forbrenningsmotorer nås maksimal effekt ved 5, 5-6, 6 tusen omdreininger per minutt. Det observeres ved den høyeste gjennomsnittlige effektive trykkverdien i sylindrene. Verdien av dette trykket avhenger av følgende parametere:

• kvalitet på drivstoffblanding;
• Forbrenningsfullstendighet;
• drivstofftap.

Kraft, som en fysisk størrelse, måles i watt, mens den i bilindustrien måles i hestekrefter. Beregningene beskrevet i metodene nedenfor vil gi resultater i kilowatt, deretter må de konverteres til hestekrefter vha.spesiell kalkulator-omformer.

Power Through Torque

En måte å beregne effekten på er å bestemme avhengigheten av motormomentet av antall omdreininger.

Ethvert øyeblikk i fysikk er et produkt av kraft på skulderen av dens påføring. Dreiemoment er produktet av kraften som motoren kan utvikle for å overvinne motstanden til belastningen, ved å bruke skulderen. Det er denne parameteren som bestemmer hvor raskt motoren når sin maksimale effekt.

Moment kan defineres som forholdet mellom produktet av arbeidsvolumet og det gjennomsnittlige effektive trykket i forbrenningskammeret til 0,12566 (konstant):

• M=(V_working P_effective)/0, 12566, der V_{working– motorvolum [l], P}effective _{– effektivt trykk i forbrenningskammeret [bar].}

Motorhastigheten karakteriserer rotasjonshastigheten til veivakselen.

Ved å bruke motorens dreiemoment og RPM-verdier, kan følgende formel for motoreffektberegning brukes:

P=(Mn)/9549, der M er dreiemoment [Nm], n er akselhastighet [rpm], 9549 er proporsjonalitetsfaktor

Beregnet effekt måles i kilowatt. For å konvertere den beregnede verdien til hestekrefter, må du multiplisere resultatet med en proporsjonalitetsfaktor på 1, 36.

Denne beregningsmetoden består i å bruke bare to elementære formler, derfor regnes den som en av de enkleste. Riktignok kan du gjøre merenklere og bruk den elektroniske kalkulatoren, der du må legge inn visse data om bilen og dens motorenhet.

Det er verdt å merke seg at denne formelen for beregning av motoreffekt lar deg beregne kun kraften som oppnås ved utgangen av motoren, og ikke den som faktisk kommer til hjulene på bilen. Hva er forskjellen? Så lenge kraften (hvis du tenker på det som en flyt) når hjulene, opplever den tap i for eksempel overføringskassen. Sekundære forbrukere som et klimaanlegg eller en generator spiller også en betydelig rolle. Det er umulig å ikke nevne tapene for å overvinne motstanden mot løfting, rulling, så vel som aerodynamisk motstand.

Denne ulempen oppveies delvis ved bruk av andre beregningsformler.

Power through Engine Size

Det er ikke alltid mulig å bestemme motorens dreiemoment. Noen ganger vet ikke bileiere engang verdien av denne parameteren. I dette tilfellet kan kraften til fremdriftsenheten finnes ved å bruke volumet til motoren.

For å gjøre dette, må du multiplisere volumet til enheten med veivakselhastigheten, så vel som med det gjennomsnittlige effektive trykket. Den resulterende verdien må deles på 120:

• P=(VnP_efficient)/120 der V er motorens slagvolum [cm³], n er hastighet veivakselrotasjon [rpm], P_{effektiv – gjennomsnittlig effektivt trykk [MPA], 120 – konstant, proporsjonalitetsfaktor.}

Slik beregnes motorkraften til en bil medbruker enhetsvolumet.

Oftest varierer verdien av P_{effective i bensinmotorer av en standardprøve fra 0,82 MPa til 0,85 MPa, i tvungne motorer - 0,9 MPa, og i dieselenheter trykkverdien er mellom 0,9 MPa og 2,5 MPa.}

Når du bruker denne formelen for å beregne den virkelige effekten til motoren, for å konvertere kW til hk. s., er det nødvendig å dele den resulterende verdien med en faktor lik 0, 735.

Denne beregningsmetoden er også langt fra den mest kompliserte og krever et minimum av tid og krefter.

Ved denne metoden kan du beregne kraften til pumpemotoren.

Strøm gjennom luftstrøm

Kraften til enheten kan også bestemmes av luftstrømmen. Riktignok er denne beregningsmetoden bare tilgjengelig for de bileiere som har en innebygd datamaskin installert som lar deg registrere luftforbruk ved 5,5 tusen omdreininger i tredje gir.

For å få den omtrentlige effekten til motoren, er det nødvendig å dele forbruket oppnådd under forholdene ovenfor med tre. Formelen ser slik ut:

P=G/3, der G er luftstrømhastigheten

Denne beregningen karakteriserer driften av motoren under ideelle forhold, det vil si uten å ta hensyn til overføringstap, tredjeparts forbrukere og aerodynamisk luftmotstand. Den virkelige effekten er 10 eller til og med 20 % lavere enn den beregnede.

Mengden luftstrøm bestemmes derfor i laboratoriet på et spesielt stativ som bilen er installert på.

Avlesninger av sensorer ombord avhenger sterkt av deres forurensningog fra kalibrering.

Derfor er beregning av motoreffekt basert på luftforbruksdata langt fra det mest nøyaktige og effektive, men det er ganske egnet for å få omtrentlige data.

Kraft gjennom bilens masse og akselerasjonstid til "hundrevis"

Beregning ved å bruke bilens vekt og dens akselerasjonshastighet til 100 km/t er en av de enkleste metodene for å beregne motorens reelle kraft, fordi vekten til bilen og den oppgitte akselerasjonstiden til "hundrevis" " er passparametrene til bilen.

Denne metoden er relevant for motorer som kjører på alle typer drivstoff - bensin, diesel, gass - fordi den kun tar hensyn til dynamikken i akselerasjonen.

Ved beregning er det nødvendig å ta hensyn til kjøretøyets vekt sammen med sjåføren. For å bringe beregningsresultatet så nært som mulig til det virkelige, er det også verdt å ta hensyn til tapene brukt på bremsing, sklir, samt reaksjonshastigheten til girkassen. Type kjøring spiller også en rolle. For eksempel taper forhjulsdrevne biler omtrent 0,5 sekunder ved start, bakhjulsdrevne biler fra 0,3 sekunder til 0,4 sekunder.

Det gjenstår å finne en kalkulator på nettet for å beregne kraften til en bil gjennom akselerasjonshastighet, legge inn nødvendige data og få svar. Det gir ingen mening å gi de matematiske beregningene som kalkulatoren gjør, på grunn av deres kompleksitet.

Resultatet av beregningen vil være et av de mest nøyaktige, nær ekte.

Denne metoden for å beregne den reelle kraften til en bil anses av mange for å være den mest praktiske, fordi bileiere vil måtte gjøre et minimum av innsats - for å måle akselerasjonshastigheten for å100 km/t og legg inn tilleggsdata i den automatiske kalkulatoren.

Andre motortyper

Det er ingen hemmelighet at motorer ikke bare brukes i biler, men også i industrien og til og med i hverdagen. Motorer av forskjellige størrelser kan finnes i fabrikker - drivaksler - og i husholdningsapparater som automatiske kjøttkverner.

Noen ganger må du beregne den virkelige kraften til slike motorer. Hvordan du gjør dette er beskrevet nedenfor.

Det er verdt å merke seg med en gang at beregningen av effekten til en 3-fase motor kan gjøres som følger:

• P=M_torquen, der M_{torque er dreiemoment og n er akselhastighet.}

Induksjonsmotor

Asynkron enhet er en enhet, hvis særegne er at rotasjonsfrekvensen til magnetfeltet skapt av statoren alltid er større enn rotasjonsfrekvensen til rotoren.

Prinsippet for drift av en asynkron maskin ligner prinsippet for drift av en transformator. Lovene for elektromagnetisk induksjon brukes (den tidsvarierende flukskoblingen til viklingen induserer en EMF i den) og Ampere (en elektromagnetisk kraft virker på en leder av en viss lengde, gjennom hvilken en strøm flyter i et felt med en viss verdi av induksjon).

Induksjonsmotor består vanligvis av en stator, rotor, aksel og støtte. Statoren inkluderer følgende hovedkomponenter: vikling, kjerne, hus. Rotoren består av en kjerne og en vikling.

Hovedoppgaven til en induksjonsmotor er å transformereelektrisk energi, som tilføres statorviklingen, til mekanisk energi, som kan fjernes fra en roterende aksel.

Asynkron motorkraft

I det tekniske feltet av vitenskap er det tre typer makt:

• full (angitt med bokstaven S);
• aktiv (angitt med bokstaven P);
• reactive (angitt med bokstaven Q).

Total potens kan representeres som en vektor som har en reell og en imaginær del (det er verdt å huske delen av matematikken knyttet til komplekse tall).

Den egentlige delen er den aktive kraften som brukes på å gjøre nyttig arbeid som å rotere akselen, samt å generere varme.

Den imaginære delen uttrykkes ved den reaktive kraften som deltar i dannelsen av den magnetiske fluksen (angitt med bokstaven F).

Det er den magnetiske fluksen som ligger til grunn for driftsprinsippet for en asynkron enhet, en synkronmotor, en likestrømsmaskin og en transformator.

Reaktiv kraft brukes til å lade kondensatorer, skape et magnetfelt rundt choker.

Aktiv effekt beregnes som produktet av strøm og spenning og effektfaktor:

P=IUcosφ

Reaktiv effekt beregnes som produktet av strøm og spenning og effektfaktor 90° ut av fase. Ellers kan du skrive:

Q=IUsinφ

Verdien av total makt, hvis du husker at den kan representeres som en vektor,kan beregnes ved å bruke Pythagoras teorem som rotsummen av kvadratene av aktiv og reaktiv effekt:

S=(P²+Q²)^1/2.

Hvis vi beregner totaleffektformelen i generell form, viser det seg at S er produktet av strøm og spenning:

S=IU

Power factor cosφ er en verdi numerisk lik forholdet mellom den aktive komponenten og den tilsynelatende potensen. For å finne sinφ, og vite cosφ, må du beregne verdien av φ i grader og finne sinusen.

Dette er en standard motoreffektberegning basert på strøm og spenning.

Beregning av effekten til en 3-faset asynkron enhet

For å beregne den nyttige effekten på statorviklingen til en asynkron 3-fase motor, multipliser fasespenningen med fasestrømmen og effektfaktoren, og multipliser den resulterende effektverdien med tre (med antall faser):

• P_stator=3U_fI_fcosφ.

Beregning av effekt el. av en aktiv motor, det vil si kraften som fjernes fra motorakselen, produseres som følger:

• P_output=P_stator – P_loss.

Følgende tap oppstår i en induksjonsmotor:

• elektrisk i statorviklingen;
• i statorkjernestål;
• elektrisk i rotorviklingen;
• mekanisk;
• additional.

For å beregne effekten til en trefasemotor i en statorvikling med en reaktivtegn, er det nødvendig å legge til de tre komponentene i denne typen kraft, nemlig:

• reaktiv effekt forbrukes for å skape lekkasjefluksen til statorviklingen;
• reaktiv effekt forbrukes for å skape lekkasjefluksen til rotorviklingen;
• reaktiv kraft brukt til å lage hovedstrømmen.

Reaktiv kraft i en asynkronmotor brukes hovedsakelig på å skape et vekslende elektromagnetisk felt, men en del av kraften brukes på å skape stray flukser. Stray flukser svekker hovedmagnetisk fluks og reduserer effektiviteten til den asynkrone enheten.

Gjeldende strøm

Beregning av induksjonsmotoreffekt kan gjøres ved å bruke gjeldende data. For å gjøre dette, følg disse trinnene:

1. Skru på motoren.
2. Mål strømmen i hver sving med et amperemeter.
3. Beregn gjennomsnittlig nåværende verdi basert på resultatene av målinger tatt i andre avsnitt.
4. Multipiser gjennomsnittsstrømmen med spenningen. Få strøm.

Strøm kan alltid beregnes som produktet av strøm og spenning. I dette tilfellet er det viktig å vite hvilke verdier av U og jeg som bør tas. I dette tilfellet er U forsyningsspenningen, den er en konstant verdi, og jeg kan variere avhengig av hvilken vikling (stator eller rotor) strømmen måles på, så det er nødvendig å velge gjennomsnittsverdien.

Power by size

Statoren har mange forskjellige komponenter, hvorav en er kjernen. For å beregne motoreffekt medbruk dimensjoner, gjør følgende:

1. Mål lengden og diameteren på kjernen.
2. Beregn konstanten C, som vil bli brukt i videre beregninger. C=(πDn)/(120f)
3. Beregn potensen P ved å bruke formelen P=CD²ln10^{-6, der C er beregnet konstant, D er diameteren til kjernen, n er rotasjonshastigheten til akselen, l er lengden til kjernen.}

Det er bedre å gjøre alle målinger og beregninger med maksimal nøyaktighet slik at beregningen av kraften til den elektriske drivmotoren er så nær virkeligheten som mulig.

trekkkraft

Kraften til en asynkronmotor kan også bestemmes ved å bruke verdien av trekkraften. For å gjøre dette, må du måle radiusen til kjernen (jo mer nøyaktig, jo bedre), fikse hastigheten som akselen til enheten roterer med, og også måle trekkraften til motoren ved hjelp av et dynamometer.

Alle data må erstattes med følgende formel:

P=2πFnr, der F er trekkraften, n er akselens rotasjonshastighet, r er kjerneradius

Nyansering av induksjonsmotoren

Alle formlene ovenfor, som brukes til å beregne effekten til en trefasemotor, lar oss trekke en viktig konklusjon om at motorer kan være av forskjellige størrelser, ha forskjellige hastigheter, men til slutt ha samme effekt.

Dette tillaterdesignere for å lage modeller av motorer som kan brukes under en rekke forhold.

DC motor

En likestrømsmotor er en maskin som konverterer elektrisk kraft mottatt fra likestrøm til mekanisk kraft. Prinsippet for driften har lite å gjøre med en asynkron maskin.

En likestrømsmotor består av en stator, armatur og støtte, samt kontaktbørster og en kommutator.

Collector - en enhet som konverterer vekselstrøm til likestrøm (og omvendt).

For å beregne den nyttige kraften til en slik enhet, som brukes på å utføre ethvert arbeid, er det nok å multiplisere armatur-EMK med armaturstrømmen:

• P=E_aI_a.

Som du kan se, er beregningen av effekten til en likestrømsmotor mye enklere enn beregningene gjort i en asynkronmotor.