Proračun snage motora: metode i potrebne formule

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-15 17:25

Netko treba izračunati snagu jedinice motora da bi izračunao porez na automobil. Nekima je važno samostalno izračunati snagu motora kompresora. Važno je da netko točno poznaje snagu stroja kako bi ga usporedio s onom koja je deklarirana. Općenito, proračun snage i odabir motora dva su nerazdvojna procesa.

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

Uvod

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

1. Promet.
2. Volume.
3. Uvijanjetrenutak.
4. Efektivni tlak unutar komore za izgaranje.

Za izračune morate znati težinu automobila, kao i vrijeme ubrzanja do 100 km/h.

Svaka od sljedećih formula za izračun snage motora ima neku grešku i ne može dati 100% točan rezultat. To uvijek treba uzeti u obzir prilikom analize primljenih podataka.

Ako izračunate snagu koristeći sve formule koje će biti opisane u članku, možete saznati prosječnu vrijednost stvarne snage motora, a odstupanje sa stvarnim rezultatom neće biti više od 10 %.

Ako ne uzmemo u obzir razne znanstvene suptilnosti povezane s definicijom tehničkih koncepata, onda možemo reći da je snaga energija koju stvara pogonska jedinica i pretvara se u zakretni moment na osovini. Istovremeno, snaga je promjenjiva vrijednost, a njezina se maksimalna vrijednost postiže pri određenoj brzini rotacije osovine (navedenoj u podacima putovnice).

U modernim motorima s unutarnjim izgaranjem, maksimalna snaga se postiže pri 5, 5-6, 6 tisuća okretaja u minuti. Uočava se pri najvišoj prosječnoj efektivnoj vrijednosti tlaka u cilindrima. Vrijednost ovog tlaka ovisi o sljedećim parametrima:

• kvaliteta mješavine goriva;
• Potpunost izgaranja;
• gubitak goriva.

Snaga se kao fizička veličina mjeri u vatima, dok se u automobilskoj industriji mjeri konjskim snagama. Izračuni opisani u metodama u nastavku dat će rezultate u kilovatima, a zatim će se morati pretvoriti u konjske snage pomoćuposeban kalkulator-konverter.

Snaga kroz okretni moment

Jedan od načina izračunavanja snage je određivanje ovisnosti momenta motora o broju okretaja.

Svaki trenutak u fizici proizvod je sile na ramenu njezine primjene. Zakretni moment je proizvod sile koju motor može razviti kako bi prevladao otpor opterećenja, ramenom njegove primjene. Ovaj parametar određuje koliko brzo motor doseže svoju maksimalnu snagu.

Okretni moment se može definirati kao omjer umnožaka radnog volumena i prosječnog efektivnog tlaka u komori za izgaranje na 0,12566 (konstantno):

• M=(V_radni P_djelotvorno)/0, 12566, gdje je V_{radni– obujam motora [l], P}efektivni _{– efektivni tlak u komori za izgaranje [bar].}

Brzina motora karakterizira brzinu vrtnje radilice.

Upotrebom okretnog momenta motora i vrijednosti okretaja u minuti, može se koristiti sljedeća formula za izračun snage motora:

P=(Mn)/9549, gdje je M moment [Nm], n brzina osovine [o/min], 9549 je faktor proporcionalnosti

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

Ova metoda izračuna sastoji se u korištenju samo dvije elementarne formule, stoga se smatra jednom od najjednostavnijih. Istina, možete višelakše i koristite online kalkulator u koji trebate unijeti određene podatke o automobilu i njegovoj jedinici motora.

Vrijedi napomenuti da vam ova formula za izračun snage motora omogućuje izračunavanje samo snage koja se dobije na izlazu motora, a ne one koja zapravo dolazi na kotače automobila. Koja je razlika? Sve dok snaga (ako o njoj razmišljate kao o protoku) dolazi do kotača, doživljava gubitke u prijenosnom kućištu, na primjer. Sekundarni potrošači poput klima uređaja ili generatora također imaju značajnu ulogu. Nemoguće je ne spomenuti gubitke u prevladavanju otpora na podizanje, kotrljanje, kao i na aerodinamički otpor.

Ovaj nedostatak djelomično je nadoknađen korištenjem drugih formula za izračun.

Snaga kroz veličinu motora

Nije uvijek moguće odrediti zakretni moment motora. Ponekad vlasnici automobila niti ne znaju vrijednost ovog parametra. U ovom slučaju, snaga pogonske jedinice može se pronaći pomoću volumena motora.

Da biste to učinili, trebate pomnožiti volumen jedinice s brzinom radilice, kao i s prosječnim efektivnim tlakom. Dobivena vrijednost mora se podijeliti sa 120:

• P=(VnP_učinkovit)/120 gdje je V zapremina motora [cm³], n je brzina rotacija radilice [rpm], P_{efektivna – prosječni efektivni tlak [MPA], 120 – konstanta, faktor proporcionalnosti.}

Ovako se izračunava snaga motora automobilakoristeći jedinični volumen.

Najčešće vrijednost P_{efektivna u benzinskim motorima standardnog uzorka varira od 0,82 MPa do 0,85 MPa, u prisilnim motorima - 0,9 MPa, au dizelskim jedinicama vrijednost tlaka je između 0,9 MPa i 2,5 MPa.}

Kada koristite ovu formulu za izračunavanje stvarne snage motora, pretvaranje kW u KS. s., potrebno je rezultujuću vrijednost podijeliti s faktorom jednakim 0, 735.

Ova metoda izračuna također je daleko od najkompliciranijeg i zahtijeva minimalno vremena i truda.

Upotrebom ove metode možete izračunati snagu motora pumpe.

Snaga kroz protok zraka

Snaga jedinice također se može odrediti protokom zraka. Istina, ova metoda izračuna dostupna je samo onim vlasnicima automobila koji imaju ugrađeno računalo koje vam omogućuje bilježenje potrošnje zraka pri 5,5 tisuća okretaja u trećoj brzini.

Da biste dobili približnu snagu motora, potrebno je potrošnju dobivenu pod gornjim uvjetima podijeliti s tri. Formula izgleda ovako:

P=G/3, gdje je G brzina protoka zraka

Ovaj izračun karakterizira rad motora u idealnim uvjetima, to jest, ne uzimajući u obzir gubitke u prijenosu, potrošače trećih strana i aerodinamički otpor. Stvarna snaga je 10 ili čak 20% manja od izračunate.

Prema tome, količina protoka zraka se određuje u laboratoriju na posebnom postolju na kojem je automobil ugrađen.

Očitavanja ugrađenih senzora uvelike ovise o njihovom onečišćenjui iz kalibracije.

Stoga, izračunavanje snage motora na temelju podataka o potrošnji zraka daleko je od najtočnijeg i najučinkovitijeg, ali je sasvim prikladno za dobivanje približnih podataka.

Snaga kroz masu automobila i vrijeme ubrzanja do "stotine"

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

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 izračuna potrebno je uzeti u obzir masu vozila zajedno sa vozačem. Također, kako bi se rezultat izračuna što više približio stvarnom, vrijedi uzeti u obzir gubitke utrošene na kočenje, proklizavanje, kao i brzinu reakcije mjenjača. Vrsta pogona također igra ulogu. Na primjer, automobili s prednjim pogonom gube oko 0,5 sekundi na startu, automobili sa stražnjim pogonom od 0,3 sekunde do 0,4 sekunde.

Ostaje pronaći kalkulator na netu za izračunavanje snage automobila kroz brzinu ubrzanja, unijeti potrebne podatke i dobiti odgovor. Nema smisla davati matematičke izračune koje radi kalkulator, zbog njihove složenosti.

Rezultat izračuna bit će jedan od najtočnijih, blizu stvarnog.

Ovu metodu izračunavanja stvarne snage automobila mnogi smatraju najprikladnijom, jer će vlasnici automobila morati uložiti minimum napora - izmjeriti brzinu ubrzanja do100 km/h i unesite dodatne podatke u automatski kalkulator.

Druge vrste motora

Nije tajna da se motori koriste ne samo u automobilima, već iu industriji, pa čak iu svakodnevnom životu. Motori različitih veličina mogu se naći u tvornicama - pogonskim vratilima - iu kućanskim aparatima kao što su automatski mlin za meso.

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

Vrijedi odmah napomenuti da se izračun snage 3-faznog motora može izvesti na sljedeći način:

• P=M_momentn, gdje je M_{moment okretni moment, a n brzina osovine.}

indukcijski motor

Asinkrona jedinica je uređaj čija je posebnost u tome što je frekvencija rotacije magnetskog polja koju stvara njen stator uvijek veća od frekvencije rotacije njenog rotora.

Princip rada asinkronog stroja sličan je principu rada transformatora. Primjenjuju se zakoni elektromagnetske indukcije (vremenski promjenjivi tok namota inducira EMF u njemu) i Ampere (elektromagnetska sila djeluje na vodič određene duljine, kroz koji teče struja u polju određene vrijednosti indukcije).

Indukcijski motor općenito se sastoji od statora, rotora, osovine i oslonca. Stator uključuje sljedeće glavne komponente: namot, jezgru, kućište. Rotor se sastoji od jezgre i namota.

Glavni zadatak asinkronog motora je transformacijaelektrična energija, koja se dovodi do statorskog namota, u mehaničku energiju, koja se može ukloniti s rotirajuće osovine.

Snaga asinkronog motora

U tehničkom području znanosti postoje tri vrste moći:

• pun (označeno slovom S);
• aktivan (označen slovom P);
• reaktivno (označeno slovom Q).

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

Pravi dio je aktivna snaga koja se troši na obavljanje korisnog rada poput rotacije osovine, kao i na stvaranje topline.

Zamišljeni dio izražava se reaktivnom snagom koja sudjeluje u stvaranju magnetskog toka (označeno slovom F).

To je magnetski tok koji je u osnovi principa rada asinkrone jedinice, sinkronog motora, istosmjernog stroja i transformatora.

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

Aktivna snaga izračunava se kao umnožak struje i napona i faktor snage:

P=IUcosφ

Jalova snaga izračunava se kao proizvod struje i napona i faktor snage 90° izvan faze. Inače, možete napisati:

Q=IUsinφ

Vrijednost ukupne snage, ako se sjećate da se može predstaviti kao vektor,može se izračunati korištenjem Pitagorinog teorema kao korijenskog zbroja kvadrata aktivne i jalove snage:

S=(P²+Q²)^1/2.

Ako izračunamo formulu ukupne snage u općem obliku, ispada da je S proizvod struje i napona:

S=IU

Faktor snage cosφ je brojčano jednaka omjeru aktivne komponente i prividne snage. Da biste pronašli sinφ, znajući cosφ, trebate izračunati vrijednost φ u stupnjevima i pronaći njegov sinus.

Ovo je standardni izračun snage motora na temelju struje i napona.

Proračun snage 3-fazne asinkrone jedinice

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

• P_stator=3U_fI_fcosφ.

Proračun snage el. aktivnog motora, odnosno snaga koja se uklanja s osovine motora, proizvodi se na sljedeći način:

• P_izlaz=P_stator – P_gubitak.

Sljedeći gubici nastaju u asinkronom motoru:

• elektrika u namotu statora;
• u čeliku jezgre statora;
• električni u namotu rotora;
• mehanički;
• dodatno.

Za izračunavanje snage trofaznog motora u namotu statora s reaktivnimkaraktera, potrebno je dodati tri komponente ove vrste snage, i to:

• potrošena reaktivna snaga za stvaranje protoka curenja statorskog namota;
• potrošena reaktivna snaga za stvaranje protoka curenja rotorskog namota;
• reaktivna snaga koja se koristi za stvaranje glavnog toka.

Reaktivna snaga u asinkronom motoru uglavnom se troši na stvaranje izmjeničnog elektromagnetskog polja, ali dio snage se troši na stvaranje lutajućih tokova. Zalutali tokovi slabe glavni magnetski tok i smanjuju učinkovitost asinkrone jedinice.

Trenutna snaga

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

1. Uključite motor.
2. Upotrebom ampermetra izmjerite struju u svakom zavoju.
3. Izračunajte prosječnu trenutnu vrijednost na temelju rezultata mjerenja u drugom paragrafu.
4. Prosječnu struju pomnožite s naponom. Dobijte snagu.

Snaga se uvijek može izračunati kao proizvod struje i napona. U ovom slučaju važno je znati koje vrijednosti U i I treba uzeti. U ovom slučaju, U je napon napajanja, to je konstantna vrijednost, a I mogu varirati ovisno o tome na kojem se namotu (statoru ili rotoru) mjeri struja, pa je potrebno odabrati njegovu prosječnu vrijednost.

Snaga prema veličini

Stator ima mnogo različitih komponenti, od kojih je jedna jezgra. Za izračun snage motora skoristeći dimenzije, učinite sljedeće:

1. Izmjerite duljinu i promjer jezgre.
2. Izračunajte konstantu C, koja će se koristiti u daljnjim izračunima. C=(πDn)/(120f)
3. Izračunajte snagu P koristeći formulu P=CD²ln10^{-6, gdje je C izračunata konstanta, D je promjer jezgre, n je brzina rotacije osovine, l je duljina jezgre.}

Sva mjerenja i izračune je bolje napraviti s maksimalnom točnošću kako bi izračun snage elektromotora bio što bliži stvarnosti.

Vučna snaga

Snaga asinkronog motora također se može odrediti pomoću vrijednosti vučne sile. Da biste to učinili, morat ćete izmjeriti polumjer jezgre (što točnije, to bolje), odrediti brzinu kojom se osovina jedinice rotira, a također izmjeriti vučnu silu motora pomoću dinamometra.

Svi podaci moraju biti zamijenjeni u sljedeću formulu:

P=2πFnr, gdje je F vučna sila, n je brzina rotacije osovine, r je polumjer jezgre

Njansa indukcijskog motora

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

Ovo dopuštadizajneri za stvaranje modela motora koji se mogu koristiti u raznim uvjetima.

DC motor

DC motor je stroj koji pretvara električnu snagu primljenu iz istosmjerne struje u mehaničku snagu. Princip njegovog rada nema mnogo veze s asinkronim strojem.

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

Kolektor - uređaj koji pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu (i obrnuto).

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

• P=E_aI_a.

Kao što možete vidjeti, izračun snage istosmjernog motora je mnogo jednostavniji od proračuna napravljenih u asinkronom motoru.