Beräkning av motoreffekt: metoder och nödvändiga formler

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-15 17:30

Någon måste beräkna motorenhetens effekt för att kunna beräkna bilskatten. Det är viktigt för vissa att självständigt beräkna kraften hos kompressormotorn. Det är viktigt för någon att veta exakt maskinens kraft för att kunna jämföra den med den som deklarerades. Generellt sett är effektberäkning och motorval två oskiljaktiga processer.

Detta är inte de enda anledningarna till att bilister försöker självständigt beräkna kraften hos motorerna i sina bilar. Detta är ganska svårt att göra utan de nödvändiga formlerna för beräkningen. De kommer att ges i den här artikeln så att varje bilist själv kan beräkna hur mycket den verkliga motoreffekten på hans bil är.

Introduktion

Det finns minst fyra vanliga sätt att beräkna effekten hos en förbränningsmotor. I dessa metoder används följande parametrar för framdrivningsenheten:

1. Omsättningar.
2. Volym.
3. Vridningögonblick.
4. Effektivt tryck inuti förbränningskammaren.

För beräkningar behöver du känna till bilens vikt, samt accelerationstiden till 100 km/h.

Var och en av följande formler för att beräkna motoreffekt har vissa fel och kan inte ge ett 100 % korrekt resultat. Detta bör alltid beaktas vid analys av mottagna data.

Om du beräknar effekten med alla formlerna som kommer att beskrivas i artikeln, kan du ta reda på medelvärdet för motorns verkliga effekt, och avvikelsen med det faktiska resultatet kommer inte att vara mer än 10 %.

Om vi inte tar hänsyn till de olika vetenskapliga finesser som är förknippade med definitionen av tekniska begrepp, då kan vi säga att kraft är den energi som genereras av framdrivningsenheten och omvandlas till vridmoment på axeln. Samtidigt är effekt ett variabelt värde och dess maximala värde uppnås vid en viss axelrotationshastighet (anges i passdata).

I moderna förbränningsmotorer nås maximal effekt vid 5, 5-6, 6 tusen varv per minut. Det observeras vid det högsta genomsnittliga effektiva trycket i cylindrarna. Värdet på detta tryck beror på följande parametrar:

• bränsleblandningskvalitet;
• Fullständig förbränning;
• bränsleförlust.

Ström, som en fysisk storhet, mäts i watt, medan den i bilindustrin mäts i hästkrafter. Beräkningarna som beskrivs i metoderna nedan ger resultat i kilowatt, sedan måste de omvandlas till hästkrafter medspeciell kalkylator-omvandlare.

Power Through Torque

Ett sätt att beräkna effekten är att bestämma motorvridmomentets beroende av antalet varv.

Varje ögonblick som helst i fysiken är produkten av kraft på axeln av dess tillämpning. Vridmoment är produkten av kraften som motorn kan utveckla för att övervinna belastningens motstånd, genom axeln av dess applicering. Det är denna parameter som avgör hur snabbt motorn når sin maximala effekt.

Vridmoment kan definieras som förhållandet mellan produkten av arbetsvolymen och det genomsnittliga effektiva trycket i förbränningskammaren till 0,12566 (konstant):

• M=(V_working P_effective)/0, 12566, där V_{working– motorvolym [l], P}effective _{– effektivt tryck i förbränningskammaren [bar].}

Motorhastigheten kännetecknar vevaxelns rotationshastighet.

Med hjälp av motorns vridmoment och RPM-värden kan följande formel för beräkning av motoreffekt användas:

P=(Mn)/9549, där M är vridmoment [Nm], n är axelhastighet [rpm], 9549 är proportionalitetsfaktor

Beräknad effekt mäts i kilowatt. För att omvandla det beräknade värdet till hästkrafter måste du multiplicera resultatet med en proportionalitetsfaktor på 1, 36.

Denna beräkningsmetod består i att endast använda två elementära formler, därför anses den vara en av de enklaste. Det är sant att du kan göra merenklare och använd online-kalkylatorn, där du måste ange vissa uppgifter om bilen och dess motorenhet.

Det är värt att notera att den här formeln för beräkning av motoreffekt gör att du bara kan beräkna den effekt som erhålls vid motorns effekt, och inte den som faktiskt kommer till hjulen på bilen. Vad är skillnaden? Så länge kraften (om du tänker på det som ett flöde) når hjulen upplever den förluster i till exempel transferväskan. Sekundära konsumenter som en luftkonditionering eller en generator spelar också en betydande roll. Det är omöjligt att inte nämna förlusterna för att övervinna motståndet mot lyft, rullning och aerodynamiskt motstånd.

Denna nackdel kompenseras delvis av användningen av andra beräkningsformler.

Power through Engine Size

Det är inte alltid möjligt att bestämma motorns vridmoment. Ibland vet bilägare inte ens värdet av denna parameter. I detta fall kan framdrivningsenhetens kraft hittas med hjälp av motorns volym.

För att göra detta måste du multiplicera enhetens volym med vevaxelns hastighet, såväl som med det genomsnittliga effektiva trycket. Det resulterande värdet måste delas med 120:

• P=(VnP_efficient)/120 där V är motorns slagvolym [cm³], n är hastighet vevaxelrotation [rpm], P_{effektivt – genomsnittligt effektivt tryck [MPA], 120 – konstant, proportionalitetsfaktor.}

Så här beräknas motoreffekten för en bil medanvänder enhetens volym.

Värdet på P_{effective i bensinmotorer av ett standardprov varierar oftast från 0,82 MPa till 0,85 MPa, i forcerade motorer - 0,9 MPa, och i dieselenheter tryckvärdet är mellan 0,9 MPa och 2,5 MPa.}

När du använder den här formeln för att beräkna motorns verkliga effekt, för att omvandla kW till hk. s., är det nödvändigt att dividera det resulterande värdet med en faktor lika med 0, 735.

Denna beräkningsmetod är också långt ifrån den mest komplicerade och tar ett minimum av tid och ansträngning.

Med den här metoden kan du beräkna effekten av pumpmotorn.

Ström genom luftflöde

Enhetens kraft kan också bestämmas av luftflödet. Det är sant att den här beräkningsmetoden endast är tillgänglig för de bilägare som har en omborddator installerad som låter dig registrera luftförbrukningen vid 5,5 tusen varv på tredje växeln.

För att få den ungefärliga motoreffekten är det nödvändigt att dividera förbrukningen som erhålls under ovanstående förhållanden med tre. Formeln ser ut så här:

P=G/3, där G är luftflödet

Denna beräkning karakteriserar motorns drift under idealiska förhållanden, det vill säga utan att ta hänsyn till transmissionsförluster, tredjepartskonsumenter och aerodynamiskt motstånd. Den verkliga effekten är 10 eller till och med 20 % lägre än den beräknade.

Mängden luftflöde bestäms följaktligen i laboratoriet på ett speciellt stativ som bilen är installerad på.

Avläsningar av sensorer ombord beror starkt på deras föroreningaroch från kalibrering.

Därför är beräkning av motoreffekt baserad på luftförbrukningsdata långt ifrån den mest exakta och effektiva, men det är ganska lämpligt för att få ungefärliga data.

Kraft genom bilens massa och accelerationstid till "hundratals"

Beräkning med hjälp av bilens vikt och dess accelerationshastighet till 100 km/h är en av de enklaste metoderna för att beräkna motorns verkliga effekt, eftersom bilens vikt och den deklarerade accelerationstiden till "hundratals " är bilens passparametrar.

Denna metod är relevant för motorer som körs på alla typer av bränsle - bensin, dieselbränsle, gas - eftersom den endast tar hänsyn till accelerationens dynamik.

Vid beräkning är det nödvändigt att ta hänsyn till fordonets vikt tillsammans med föraren. För att få beräkningsresultatet så nära det verkliga som möjligt är det också värt att ta hänsyn till förlusterna som spenderas på bromsning, glidning, såväl som växellådans reaktionshastighet. Typen av drivning spelar också roll. Till exempel tappar framhjulsdrivna bilar cirka 0,5 sekunder vid starten, bakhjulsdrivna bilar från 0,3 sekunder till 0,4 sekunder.

Det återstår att hitta en miniräknare på nätet för att beräkna kraften hos en bil genom accelerationshastighet, ange nödvändiga data och få ett svar. Det är meningslöst att ge de matematiska beräkningar som räknaren gör på grund av deras komplexitet.

Resultatet av beräkningen kommer att vara ett av de mest exakta, nära verkligt.

Denna metod för att beräkna den verkliga kraften hos en bil anses av många vara den mest bekväma, eftersom bilägare kommer att behöva anstränga sig minim alt - för att mäta accelerationshastigheten för att100 km/h och ange ytterligare data i den automatiska kalkylatorn.

Andra motortyper

Det är ingen hemlighet att motorer inte bara används i bilar utan även i industrin och till och med i vardagen. Motorer av olika storlekar finns i fabriker - drivaxlar - och i hushållsapparater som automatiska köttkvarnar.

Ibland behöver du beräkna den verkliga effekten hos sådana motorer. Hur du gör detta beskrivs nedan.

Det är värt att omedelbart notera att beräkningen av effekten för en 3-fasmotor kan göras på följande sätt:

• P=M_vridmomentn, där M_{moment är vridmoment och n är axelhastighet.}

Induktionsmotor

Asynkron enhet är en anordning, vars egenhet är att rotationsfrekvensen för magnetfältet som skapas av dess stator alltid är större än rotationsfrekvensen för dess rotor.

Principen för driften av en asynkron maskin liknar principen för driften av en transformator. Lagarna för elektromagnetisk induktion tillämpas (lindningens tidsvarierande flödeslänkning inducerar en EMF i den) och Ampere (en elektromagnetisk kraft verkar på en ledare av en viss längd, genom vilken en ström flyter i ett fält med ett visst värde av induktion).

Induktionsmotor består vanligtvis av en stator, rotor, axel och stöd. Statorn innehåller följande huvudkomponenter: lindning, kärna, hölje. Rotorn består av en kärna och en lindning.

Huvuduppgiften för en induktionsmotor är att transformeraelektrisk energi, som tillförs statorlindningen, till mekanisk energi, som kan avlägsnas från en roterande axel.

Asynkronmotoreffekt

Inom det tekniska vetenskapsområdet finns det tre typer av kraft:

• full (anges med bokstaven S);
• aktiv (anges med bokstaven P);
• reaktiv (anges med bokstaven Q).

Total makt kan representeras som en vektor som har en reell och en imaginär del (det är värt att komma ihåg det avsnitt av matematik som är relaterat till komplexa tal).

Den verkliga delen är den aktiva kraften som spenderas på att göra användbart arbete som att rotera axeln, samt att generera värme.

Den imaginära delen uttrycks av den reaktiva kraften som deltar i skapandet av det magnetiska flödet (anges med bokstaven F).

Det är det magnetiska flödet som ligger till grund för funktionsprincipen för en asynkronenhet, en synkronmotor, en DC-maskin och en transformator.

Reaktiv effekt används för att ladda kondensatorer, skapa ett magnetfält runt chokes.

Aktiv effekt beräknas som produkten av ström och spänning och effektfaktor:

P=IUcosφ

Reaktiv effekt beräknas som produkten av ström och spänning och effektfaktor 90° ur fas. Annars kan du skriva:

Q=IUsinφ

Värdet av total effekt, om du kommer ihåg att det kan representeras som en vektor,kan beräknas med Pythagoras sats som rotsumman av kvadraterna av aktiv och reaktiv effekt:

S=(P²+Q²)^1/2.

Om vi beräknar totaleffektformeln i allmän form, visar det sig att S är produkten av ström och spänning:

S=IU

Power factor cosφ är ett värde numeriskt lika med förhållandet mellan den aktiva komponenten och den skenbara effekten. För att hitta sinφ, med cosφ, måste du beräkna värdet på φ i grader och hitta dess sinus.

Detta är en standardmotoreffektberäkning baserad på ström och spänning.

Beräkning av effekten för en 3-fas asynkron enhet

För att beräkna den användbara effekten på statorlindningen på en asynkron 3-fasmotor, multiplicera fasspänningen med fasströmmen och effektfaktorn och multiplicera det resulterande effektvärdet med tre (med antalet faser):

• P_stator=3U_fI_fcosφ.

Beräkning av effekt el. av en aktiv motor, det vill säga kraften som tas bort från motoraxeln, produceras enligt följande:

• P_output=P_stator – P_loss.

Följande förluster uppstår i en induktionsmotor:

• elektriskt i statorlindningen;
• i statorkärna stål;
• elektrisk i rotorlindningen;
• mekanisk;
• tillägg.

För att beräkna effekten av en trefasmotor i en statorlindning med en reaktivtecken, är det nödvändigt att lägga till de tre komponenterna i denna typ av makt, nämligen:

• reaktiv effekt förbrukad för att skapa läckflödet från statorlindningen;
• reaktiv effekt som förbrukas för att skapa läckageflödet från rotorlindningen;
• reaktiv effekt som används för att skapa huvudströmmen.

Reaktiv effekt i en asynkronmotor går främst åt att skapa ett växlande elektromagnetiskt fält, men en del av kraften går åt till att skapa ströflöden. Herrelösa flöden försvagar det magnetiska huvudflödet och minskar effektiviteten hos den asynkrona enheten.

Aktuell effekt

Beräkning av induktionsmotoreffekt kan göras med hjälp av aktuella data. För att göra detta, följ dessa steg:

1. Sätt på motorn.
2. Mät strömmen i varje varv med en amperemeter.
3. Beräkna det genomsnittliga nuvarande värdet baserat på resultaten av mätningar som gjorts i andra stycket.
4. Multiplicera medelströmmen med spänningen. Få kraft.

Ström kan alltid beräknas som produkten av ström och spänning. I det här fallet är det viktigt att veta vilka värden av U och jag som bör tas. I det här fallet är U matningsspänningen, det är ett konstant värde, och jag kan variera beroende på vilken lindning (stator eller rotor) strömmen mäts på, så det är nödvändigt att välja dess medelvärde.

Power by size

Statorn har många olika komponenter, varav en är kärnan. Att beräkna motoreffekt medAnvänd mått, gör följande:

1. Mät längden och diametern på kärnan.
2. Beräkna konstanten C, som kommer att användas i ytterligare beräkningar. C=(πDn)/(120f)
3. Beräkna potensen P med formeln P=CD²ln10^{-6, där C är beräknad konstant, D är kärnans diameter, n är axelns rotationshastighet, l är kärnans längd.}

Det är bättre att göra alla mätningar och beräkningar med maximal noggrannhet så att beräkningen av den elektriska drivmotorns effekt är så nära verkligheten som möjligt.

dragkraft

Kraften hos en asynkronmotor kan också bestämmas med hjälp av värdet på dragkraften. För att göra detta måste du mäta kärnans radie (ju mer exakt desto bättre), fixera hastigheten med vilken enhetens axel roterar och även mäta motorns dragkraft med en dynamometer.

All data måste ersättas med följande formel:

P=2πFnr, där F är dragkraften, n är axelns rotationshastighet, r är kärnradien

Nyansering av induktionsmotorn

Alla ovanstående formler, som används för att beräkna effekten av en trefasmotor, låter oss dra en viktig slutsats att motorer kan vara av olika storlekar, ha olika hastigheter, men i slutändan ha samma effekt.

Detta tillåterdesigners för att skapa modeller av motorer som kan användas i en mängd olika förhållanden.

DC-motor

En DC-motor är en maskin som omvandlar elektrisk effekt som tas emot från likström till mekanisk kraft. Principen för dess funktion har lite att göra med en asynkron maskin.

En DC-motor består av en stator, armatur och stöd, samt kontaktborstar och en kommutator.

Collector - en enhet som omvandlar växelström till likström (och vice versa).

För att beräkna den användbara kraften hos en sådan enhet, som används för att utföra något arbete, räcker det att multiplicera ankarets EMF med ankarströmmen:

• P=E_aI_a.

Som du kan se är beräkningen av effekten hos en DC-motor mycket enklare än beräkningarna som görs i en asynkronmotor.