Moottorin tehon laskeminen: menetelmät ja tarvittavat kaavat

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-15 17:24

Jonkun on laskettava moottoriyksikön teho voidakseen laskea autoveron. Joidenkin on tärkeää laskea itsenäisesti kompressorimoottorin teho. On tärkeää, että joku tietää tarkalleen koneen tehon voidakseen verrata sitä ilmoitettuun. Yleensä teholaskenta ja moottorin valinta ovat kaksi erottamatonta prosessia.

Nämä eivät ole ainoita syitä, miksi autoilijat yrittävät laskea itsenäisesti autojensa moottoreiden tehon. Tämä on melko vaikea tehdä ilman tarvittavia laskentakaavoja. Ne annetaan tässä artikkelissa, jotta jokainen autoilija voi itse laskea, kuinka paljon hänen autonsa todellinen moottoriteho on.

Esittely

On olemassa ainakin neljä yleistä tapaa laskea polttomoottorin teho. Näissä menetelmissä käytetään seuraavia propulsioyksikön parametreja:

1. Liikevaihdot.
2. Volume.
3. Kiertohetki.
4. Tehokas paine palotilan sisällä.

Laskelmia varten sinun on tiedettävä auton paino sekä kiihtyvyys 100 km/h.

Jokaisessa seuraavista moottorin tehon laskentakaavoista on virhe, eivätkä ne voi antaa 100 % tarkkaa tulosta. Tämä tulee aina ottaa huomioon vastaanotettuja tietoja analysoitaessa.

Jos lasket tehon käyttämällä kaikkia artikkelissa kuvattuja kaavoja, voit selvittää moottorin todellisen tehon keskiarvon ja ero todellisen tuloksen kanssa on enintään 10 %.

Jos emme ota huomioon teknisten käsitteiden määrittelyyn liittyviä erilaisia tieteellisiä hienouksia, voimme sanoa, että teho on propulsioyksikön tuottamaa energiaa, joka muunnetaan vääntömomentiksi akselilla. Samaan aikaan teho on muuttuva arvo, ja sen maksimiarvo saavutetaan tietyllä akselin pyörimisnopeudella (ilmoitettu passitiedoissa).

Nykyaikaisissa polttomoottoreissa maksimiteho saavutetaan nopeudella 5, 5-6, 6 tuhatta kierrosta minuutissa. Se havaitaan suurimmalla keskimääräisellä tehollisella painearvolla sylintereissä. Tämän paineen arvo riippuu seuraavista parametreista:

• polttoaineseoksen laatu;
• Palon täydellisyys;
• polttoainehäviö.

Tehoa, fyysisenä suurena, mitataan watteina, kun taas autoteollisuudessa se mitataan hevosvoimissa. Alla olevissa menetelmissä kuvatut laskelmat antavat tulokset kilowatteina, jolloin ne on muutettava hevosvoimaiksi käyttämälläerityinen laskin-muunnin.

Vääntömomentin teho

Yksi tapa laskea teho on määrittää moottorin vääntömomentin riippuvuus kierrosten lukumäärästä.

Jokainen fysiikan hetki on sen soveltamisen olalla olevan voiman tulos. Vääntömomentti on sen voiman tulo, jonka moottori voi kehittää kuormituksen vastuksen voittamiseksi sen ottamalla olakkeella. Tämä parametri määrittää, kuinka nopeasti moottori saavuttaa maksimitehonsa.

Vääntömomentti voidaan määritellä työtilavuuden ja polttokammion keskimääräisen tehollisen paineen tulon suhteeksi 0,12566:een (vakio):

• M=(V_työssä P_tehokas)/0, 12566, jossa V_{työssä– moottorin iskutilavuus [l], P}tehokas _{– tehollinen paine palotilassa [bar].}

Moottorin nopeus kuvaa kampiakselin pyörimisnopeutta.

Käyttäen moottorin vääntömomentti- ja kierroslukuarvoja voidaan käyttää seuraavaa moottorin tehon laskentakaavaa:

P=(Mn)/9549, jossa M on vääntömomentti [Nm], n on akselin nopeus [rpm], 9549 on suhteellisuustekijä

Laskettu teho mitataan kilowatteina. Muuntaaksesi lasketun arvon hevosvoimaiksi sinun on kerrottava tulos suhteellisuuskertoimella 1, 36.

Tämä laskentamenetelmä koostuu vain kahden peruskaavan käyttämisestä, joten sitä pidetään yhtenä yksinkertaisimmista. Totta, voit tehdä enemmänhelpommin ja käytä online-laskuria, johon sinun on syötettävä tietyt tiedot autosta ja sen moottoriyksiköstä.

On syytä huomata, että tällä moottorin tehon laskentakaavalla voit laskea vain sen tehon, joka saadaan moottorin lähdöstä, ei sitä, joka todella tulee auton pyörille. Mikä on ero? Niin kauan kuin teho (jos sitä ajattelee virtauksena) saavuttaa pyörien, se kokee häviöitä esimerkiksi siirtokotelossa. Toissijaisilla kuluttajilla, kuten ilmastointilaitteella tai generaattorilla, on myös merkittävä rooli. On mahdotonta puhua tappioista nosto-, vierintä- ja aerodynaamisen vastuksen voittamiseksi.

Tätä haittaa kompensoi osittain muiden laskentakaavojen käyttö.

Tehoa moottorin koon kautta

Aina ei ole mahdollista määrittää moottorin vääntömomenttia. Joskus auton omistajat eivät edes tiedä tämän parametrin arvoa. Tässä tapauksessa propulsioyksikön teho voidaan selvittää moottorin tilavuuden avulla.

Tämän tekemiseksi sinun on kerrottava yksikön tilavuus kampiakselin nopeudella sekä keskimääräisellä tehollisella paineella. Saatu arvo on jaettava luvulla 120:

• P=(VnP_tehokas)/120, jossa V on moottorin iskutilavuus [cm³], n on nopeus kampiakselin kierto [rpm], P_{tehollinen – keskimääräinen tehollinen paine [MPA], 120 – vakio, suhteellisuustekijä.}

Näin lasketaan auton moottoritehokäyttämällä yksikön äänenvoimakkuutta.

Useimmiten P_{tehokas vakionäytteen bensiinimoottoreissa vaihtelee välillä 0,82 MPa - 0,85 MPa, pakkomoottoreissa - 0,9 MPa ja dieselmoottoreissa painearvo on 0,9 MPa ja 2,5 MPa välillä.}

Käytettäessä tätä kaavaa moottorin todellisen tehon laskemiseen, muuntaa kW hv:ksi. s., on tarpeen jakaa saatu arvo kertoimella, joka on yhtä suuri kuin 0, 735.

Tämä laskentamenetelmä on myös kaukana monimutkaisimmista ja vie vähän aikaa ja vaivaa.

Tällä menetelmällä voit laskea pumpun moottorin tehon.

Teho ilmavirran läpi

Laitteen teho voidaan määrittää myös ilmavirran perusteella. Totta, tämä laskentamenetelmä on vain niille autonomistajille, joilla on asennettuna ajotietokone, jonka avulla voit tallentaa ilmankulutuksen 5,5 tuhannella kierroksella kolmannella vaihteella.

Moottorin likimääräisen tehon saamiseksi on tarpeen jakaa yllä olevissa olosuhteissa saatu kulutus kolmella. Kaava näyttää tältä:

P=G/3, missä G on ilman virtausnopeus

Tämä laskelma kuvaa moottorin toimintaa ihanteellisissa olosuhteissa, toisin sanoen ottamatta huomioon vaihteistohäviöitä, kolmannen osapuolen kuluttajia ja aerodynaamista vastusta. Todellinen teho on 10 tai jopa 20 % pienempi kuin laskettu teho.

Vastaavasti ilmavirran määrä määritetään laboratoriossa erityisellä telineellä, jolle auto on asennettu.

Sisäisten antureiden lukemat riippuvat voimakkaasti niiden saastumisestaja kalibroinnista.

Siksi moottorin tehon laskeminen ilmankulutustietojen perusteella ei ole kaikkea muuta kuin tarkin ja tehokkain, mutta se on varsin sopiva likimääräisten tietojen saamiseksi.

Voima auton massan läpi ja kiihtyvyys "satoihin"

Laskeminen auton painolla ja sen kiihtyvyysnopeudella 100 km/h on yksi yksinkertaisimmista tavoista laskea moottorin todellinen teho, koska auton paino ja ilmoitettu kiihtyvyysaika satoihin ovat auton passin parametrit.

Tämä menetelmä soveltuu moottoreille, jotka toimivat kaikilla polttoaineilla - bensiinillä, dieselpolttoaineella, kaasulla -, koska se ottaa huomioon vain kiihtyvyyden dynamiikan.

Laskettaessa on otettava huomioon ajoneuvon paino yhdessä kuljettajan kanssa. Jotta laskennan tulos saadaan mahdollisimman lähelle todellista, on myös syytä ottaa huomioon jarrutukseen, luisumiseen kuluvat häviöt sekä vaihteiston reaktionopeus. Myös vetotyypillä on merkitystä. Esimerkiksi etuvetoiset autot menettävät liikkeessä noin 0,5 sekuntia ja takavetoiset autot 0,3 sekuntia 0,4 sekuntiin.

Edellä on vielä löytää verkosta laskin, jolla lasketaan auton teho kiihtyvyysnopeudella, syötetään tarvittavat tiedot ja saadaan vastaus. Laskimen tekemiä matemaattisia laskelmia ei ole järkevää antaa niiden monimutkaisuuden vuoksi.

Laskennan tulos on yksi tarkimmista, lähellä todellista.

Tämä menetelmä auton todellisen tehon laskemiseksi on monien mielestä kätevin, koska auton omistajien on ponnisteltava mahdollisimman vähän - mitatakseen kiihtyvyysnopeutta100 km/h ja syötä lisätiedot automaattiseen laskimeen.

Muut moottorityypit

Ei ole mikään salaisuus, että moottoreita ei käytetä vain autoissa, vaan myös teollisuudessa ja jopa jokapäiväisessä elämässä. Erikokoisia moottoreita löytyy tehtaista - vetoakseleista - ja kodinkoneista, kuten automaattisista lihamyllyistä.

Joskus sinun on laskettava tällaisten moottoreiden todellinen teho. Alla kuvataan kuinka tämä tehdään.

On heti syytä huomata, että 3-vaihemoottorin teho voidaan laskea seuraavasti:

• P=M_momenttin, missä M_{momentti on vääntömomentti ja n on akselin nopeus.}

Induktiomoottori

Asynkroninen yksikkö on laite, jonka erikoisuus on, että sen staattorin synnyttämän magneettikentän pyörimistaajuus on aina suurempi kuin sen roottorin pyörimistaajuus.

Asynkronisen koneen toimintaperiaate on samanlainen kuin muuntajan toimintaperiaate. Sovelletaan sähkömagneettisen induktion lakeja (käämin ajassa muuttuva vuokytkentä indusoi siihen EMF:n) ja ampeerin (sähkömagneettinen voima vaikuttaa tietynpituiseen johtimeen, jonka läpi virta kulkee tietyn arvoisessa kentässä) induktio).

Induktiomoottori koostuu yleensä staattorista, roottorista, akselista ja tuesta. Staattori sisältää seuraavat pääkomponentit: käämitys, sydän, kotelo. Roottori koostuu sydämestä ja käämistä.

Induktiomoottorin päätehtävä on muuntaminensähköenergia, joka syötetään staattorin käämiin, mekaaniseksi energiaksi, joka voidaan poistaa pyörivästä akselista.

Asynkroninen moottoriteho

Teknisellä tieteenalalla on kolmenlaisia tehoja:

• täysi (merkitty S-kirjaimella);
• aktiivinen (merkitty kirjaimella P);
• reaktiivinen (merkitty kirjaimella Q).

Kokonaisteho voidaan esittää vektorina, jossa on reaali- ja imaginaariosa (kannattaa muistaa matematiikan kompleksilukuihin liittyvä osa).

Todellinen osa on aktiivinen teho, joka kuluu hyödylliseen työhön, kuten akselin pyörittämiseen, sekä lämmön tuottamiseen.

Kuvitteellinen osa ilmaistaan loisteholla, joka osallistuu magneettivuon muodostukseen (merkitty kirjaimella F).

Asynkronisen yksikön, synkronisen moottorin, tasavirtakoneen ja muuntajan toimintaperiaatteen taustalla on magneettivuo.

Loistehoa käytetään kondensaattoreiden lataamiseen, magneettikentän luomiseen kuristimien ympärille.

Aktiivinen teho lasketaan virran, jännitteen ja tehokertoimen tulona:

P=IUcosφ

Loisteho lasketaan virran ja jännitteen tulona ja tehokertoimella 90° epävaiheessa. Muussa tapauksessa voit kirjoittaa:

Q=IUsinφ

Kokonaistehon arvo, jos muistat, että se voidaan esittää vektorina,voidaan laskea käyttämällä Pythagoran lausetta pätö- ja loistehon neliöiden juurisummana:

S=(P²+Q²)^1/2.

Jos laskemme kokonaistehokaavan yleisessä muodossa, käy ilmi, että S on virran ja jännitteen tulo:

S=IU

Tehokerroin cosφ on arvo, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin aktiivisen komponentin suhde näennäiseen tehoon. Löytääksesi sinφ, kun tiedät cosφ:n, sinun on laskettava φ:n arvo asteina ja löydettävä sen sini.

Tämä on vakiomoottorin teholaskenta, joka perustuu virtaan ja jännitteeseen.

3-vaiheisen asynkronisen yksikön tehon laskenta

Laskeaksesi asynkronisen 3-vaiheisen moottorin staattorikäämin hyötytehon, kerro vaihejännite vaihevirralla ja tehokertoimella ja kerrotaan tuloksena saatu tehoarvo kolmella (vaiheiden lukumäärällä):

• P_staattori=3U_fI_fcosφ.

Tehon laskenta el. aktiivisen moottorin teho, eli moottorin akselilta poistunut teho, tuotetaan seuraavasti:

• P_lähtö=P_staattori – P_tappio.

Seuraavia häviöitä esiintyy oikosulkumoottorissa:

• sähköinen staattorikäämityksessä;
• staattorisydänteräksessä;
• sähköinen roottorin käämeissä;
• mekaaninen;
• lisä.

Laskea kolmivaihemoottorin teho staattorikäämityksessä, jossa on reaktiivinenmerkki, on tarpeen lisätä tämän tyyppisen tehon kolme komponenttia, nimittäin:

• loisteho kulutettu staattorikäämin vuotovuon luomiseen;
• loisteho, joka kuluu roottorin käämityksen vuotovuon luomiseen;
• päävirran luomiseen käytetty loisteho.

Asynkronisen moottorin loisteho käytetään pääasiassa vaihtuvan sähkömagneettisen kentän luomiseen, mutta osa tehosta kuluu hajavuojen luomiseen. Hajavuot heikentävät päämagneettivuoa ja heikentävät asynkronisen yksikön tehokkuutta.

Nykyinen teho

Induktiomoottorin teho voidaan laskea nykyisten tietojen perusteella. Voit tehdä tämän seuraavasti:

1. Käynnistä moottori.
2. Mittaa virta jokaisella käännöksellä ampeerimittarilla.
3. Laske keskimääräinen virran arvo toisessa kappaleessa tehtyjen mittausten tulosten perusteella.
4. Kerro keskimääräinen virta jännitteellä. Hanki voimaa.

Teho voidaan aina laskea virran ja jännitteen tulona. Tässä tapauksessa on tärkeää tietää, mitkä U:n ja I:n arvot tulisi ottaa. Tässä tapauksessa U on syöttöjännite, se on vakioarvo, ja voin vaihdella sen mukaan, millä käämillä (staattori tai roottori) virta mitataan, joten sen keskiarvo on valittava.

Teho koon mukaan

Staattorissa on monia erilaisia osia, joista yksi on ydin. Moottorin tehon laskemiseenkäyttämällä mittoja, toimi seuraavasti:

1. Mittaa ytimen pituus ja halkaisija.
2. Laske vakio C, jota käytetään jatkossa laskelmissa. C=(πDn)/(120f)
3. Laske teho P kaavalla P=CD²ln10^{-6, jossa C on laskettu vakio, D on sydämen halkaisija, n on akselin pyörimisnopeus, l on sydämen pituus.}

Kaikki mittaukset ja laskelmat on parempi tehdä mahdollisimman tarkasti, jotta sähkökäyttöisen moottorin tehon laskenta on mahdollisimman lähellä todellisuutta.

Vetovoima

Asynkronisen moottorin teho voidaan määrittää myös vetovoiman arvon avulla. Tätä varten sinun on mitattava ytimen säde (mitä tarkempi, sitä parempi), kiinnitettävä yksikön akselin pyörimisnopeus ja mitattava myös moottorin vetovoima dynamometrillä.

Kaikki tiedot on korvattava seuraavalla kaavalla:

P=2πFnr, jossa F on vetovoima, n on akselin pyörimisnopeus, r on sydämen säde

Induktiomoottorin vivahteet

Kaikki yllä olevat kaavat, joita käytetään kolmivaihemoottorin tehon laskemiseen, antavat meille mahdollisuuden tehdä tärkeä johtopäätös, että moottorit voivat olla erikokoisia, niillä voi olla eri nopeudet, mutta loppujen lopuksi niillä on sama teho.

Tämä salliisuunnittelijat voivat luoda malleja moottoreista, joita voidaan käyttää monenlaisissa olosuhteissa.

DC-moottori

Tasavirtamoottori on kone, joka muuntaa tasavirrasta saadun sähkön mekaaniseksi tehoksi. Sen toimintaperiaatteella ei ole juurikaan tekemistä asynkronisen koneen kanssa.

DC-moottori koostuu staattorista, ankkurista ja tuesta sekä kosketusharjoista ja kommutaattorista.

Collector - laite, joka muuntaa vaihtovirran tasavirraksi (ja päinvastoin).

Tällaisen yksikön hyötytehon laskemiseksi, joka kuluu minkä tahansa työn suorittamiseen, riittää kertomaan ankkurin EMF ankkurin virralla:

• P=E_aI_a.

Kuten näet, tasavirtamoottorin tehon laskeminen on paljon yksinkertaisempaa kuin asynkronisella moottorilla tehdyt laskelmat.