Beregning af motoreffekt: metoder og nødvendige formler

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-15 17:22

Nogen skal beregne motorenhedens effekt for at kunne beregne bilafgiften. Det er vigtigt for nogle selvstændigt at beregne kraften af kompressormotoren. Det er vigtigt for nogen at kende præcis maskinens kraft for at sammenligne den med den, der blev deklareret. Generelt er effektberegning og motorvalg to uadskillelige processer.

Dette er ikke de eneste grunde til, at bilister forsøger selvstændigt at beregne effekten af deres bilers motorer. Dette er ret svært at gøre uden de nødvendige formler til beregningen. De vil blive givet i denne artikel, så enhver bilist selv kan beregne, hvor meget hans bils reelle motorkraft er.

Introduktion

Der er mindst fire almindelige måder at beregne effekten af en forbrændingsmotor på. I disse metoder bruges følgende parametre for fremdriftsenheden:

1. Omsætninger.
2. Bind.
3. Twistøjeblik.
4. Effektivt tryk inde i forbrændingskammeret.

Til beregninger skal du kende bilens vægt samt accelerationstiden til 100 km/t.

Hver af følgende formler til beregning af motoreffekt har nogle fejl og kan ikke give et 100 % nøjagtigt resultat. Dette bør altid tages i betragtning, når de modtagne data analyseres.

Hvis du beregner effekten ved hjælp af alle formlerne, der vil blive beskrevet i artiklen, kan du finde ud af gennemsnitsværdien af motorens reelle effekt, og uoverensstemmelsen med det faktiske resultat vil ikke være mere end 10 %.

Hvis vi ikke tager højde for de forskellige videnskabelige finesser forbundet med definitionen af tekniske begreber, så kan vi sige, at kraft er den energi, der genereres af fremdriftsenheden og omdannes til drejningsmoment på akslen. Samtidig er effekt en variabel værdi, og dens maksimale værdi opnås ved en bestemt akselrotationshastighed (angivet i pasdataene).

I moderne forbrændingsmotorer nås maksimal effekt ved 5, 5-6, 6 tusinde omdrejninger i minuttet. Det observeres ved den højeste gennemsnitlige effektive værdi af tryk i cylindrene. Værdien af dette tryk afhænger af følgende parametre:

• brændstofblandingskvalitet;
• Fuldstændig forbrænding;
• brændstoftab.

Power, som en fysisk størrelse, måles i watt, mens den i bilindustrien måles i hestekræfter. Beregningerne beskrevet i metoderne nedenfor vil give resultater i kilowatt, derefter skal de omregnes til hestekræfter vha.speciel lommeregner-konverter.

Power Through Torque

En måde at beregne effekten på er at bestemme motordrejningsmomentets afhængighed af antallet af omdrejninger.

Ethvert øjeblik i fysik er et produkt af kraft på skulderen af dets anvendelse. Drejningsmoment er produktet af den kraft, som motoren kan udvikle for at overvinde belastningens modstand, ved dens påføringsskulder. Det er denne parameter, der bestemmer, hvor hurtigt motoren når sin maksimale effekt.

Moment kan defineres som forholdet mellem produktet af arbejdsvolumenet og det gennemsnitlige effektive tryk i forbrændingskammeret til 0,12566 (konstant):

• M=(V_working P_effective)/0, 12566, hvor V_{working– motorvolumen [l], P}effective _{– effektivt tryk i forbrændingskammeret [bar].}

Motorhastigheden karakteriserer krumtapakslens rotationshastighed.

Ved brug af motordrejningsmoment og RPM-værdier kan følgende motoreffektberegningsformel bruges:

P=(Mn)/9549, hvor M er moment [Nm], n er akselhastighed [rpm], 9549 er proportionalitetsfaktor

Beregnet effekt måles i kilowatt. For at konvertere den beregnede værdi til hestekræfter skal du gange resultatet med en proportionalitetsfaktor på 1, 36.

Denne beregningsmetode består i kun at bruge to elementære formler, derfor betragtes den som en af de enkleste. Sandt nok, du kan merenemmere og brug online-beregneren, hvor du skal indtaste visse data om bilen og dens motorenhed.

Det er værd at bemærke, at denne formel til beregning af motoreffekt giver dig mulighed for kun at beregne den effekt, der opnås ved motorens output, og ikke den, der rent faktisk kommer til bilens hjul. Hvad er forskellen? Så længe kraften (hvis du tænker på det som et flow) når hjulene, oplever den tab i for eksempel transferkassen. Sekundære forbrugere som et klimaanlæg eller en generator spiller også en væsentlig rolle. Det er umuligt ikke at nævne tabene for at overvinde modstanden mod løft, rulning samt aerodynamisk modstand.

Denne ulempe opvejes delvist af brugen af andre beregningsformler.

Power through Engine Size

Det er ikke altid muligt at bestemme motorens drejningsmoment. Nogle gange kender bilejere ikke engang værdien af denne parameter. I dette tilfælde kan fremdriftsenhedens effekt findes ved hjælp af motorens volumen.

For at gøre dette skal du gange enhedens volumen med krumtapakslens hastighed såvel som med det gennemsnitlige effektive tryk. Den resulterende værdi skal divideres med 120:

• P=(VnP_efficient)/120 hvor V er motorens slagvolumen [cm³], n er hastigheden krumtapakselrotation [rpm], P_{effektiv – gennemsnitligt effektivt tryk [MPA], 120 – konstant, proportionalitetsfaktor.}

Det er sådan en bils motorkraft beregnes medbruger enhedens lydstyrke.

Oftest varierer værdien af P_{effective i benzinmotorer af en standardprøve fra 0,82 MPa til 0,85 MPa, i forcerede motorer - 0,9 MPa, og i dieselenheder trykværdien er mellem 0,9 MPa og 2,5 MPa.}

Når du bruger denne formel til at beregne motorens reelle effekt, skal du konvertere kW til hk. s., er det nødvendigt at dividere den resulterende værdi med en faktor lig med 0, 735.

Denne beregningsmetode er også langt fra den mest komplicerede og tager et minimum af tid og kræfter.

Ved denne metode kan du beregne pumpemotorens effekt.

Strøm gennem luftstrøm

Enhedens effekt kan også bestemmes af luftstrømmen. Denne beregningsmetode er ganske vist kun tilgængelig for de bilejere, der har en indbygget computer installeret, der giver dig mulighed for at registrere luftforbruget ved 5,5 tusinde omdrejninger i tredje gear.

For at få den omtrentlige effekt af motoren er det nødvendigt at dividere det opnåede forbrug under ovenstående forhold med tre. Formlen ser sådan ud:

P=G/3, hvor G er luftstrømningshastigheden

Denne beregning karakteriserer driften af motoren under ideelle forhold, det vil sige uden hensyntagen til transmissionstab, tredjepartsforbrugere og aerodynamisk modstand. Den reelle effekt er 10 eller endda 20 % lavere end den beregnede.

Mængden af luftstrøm bestemmes derfor i laboratoriet på et specielt stativ, hvorpå bilen er monteret.

Aflæsninger af indbyggede sensorer afhænger i høj grad af deres forureningog fra kalibrering.

Derfor er beregning af motoreffekt baseret på luftforbrugsdata langt fra den mest nøjagtige og effektive, men den er ganske velegnet til at opnå omtrentlige data.

Kør gennem bilens masse og accelerationstid til "hundreder"

Beregning ved hjælp af bilens vægt og dens accelerationshastighed til 100 km/t er en af de enkleste metoder til at beregne motorens reelle effekt, fordi bilens vægt og den deklarerede accelerationstid til "hundredevis " er bilens pasparametre.

Denne metode er relevant for motorer, der kører på enhver type brændstof - benzin, dieselbrændstof, gas - fordi den kun tager højde for accelerationsdynamikken.

Ved beregningen er det nødvendigt at tage højde for køretøjets vægt sammen med føreren. For også at bringe beregningsresultatet så tæt som muligt på det rigtige, er det værd at tage hensyn til tabene brugt på bremsning, glidning samt gearkassens reaktionshastighed. Typen af drev spiller også en rolle. For eksempel taber forhjulstrukne biler omkring 0,5 sekunder ved starten, baghjulstrukne biler fra 0,3 sekunder til 0,4 sekunder.

Det er tilbage at finde en lommeregner på nettet til at beregne en bils kraft gennem accelerationshastighed, indtaste de nødvendige data og få et svar. Det giver ingen mening at give de matematiske beregninger, som lommeregneren laver, på grund af deres kompleksitet.

Resultatet af beregningen vil være et af de mest nøjagtige, tæt på reelle.

Denne metode til at beregne den reelle effekt af en bil anses af mange for at være den mest bekvemme, fordi bilejere bliver nødt til at gøre et minimum af indsats - for at måle accelerationshastigheden for at100 km/t og indtast yderligere data i den automatiske lommeregner.

Andre motortyper

Det er ingen hemmelighed, at motorer ikke kun bruges i biler, men også i industrien og endda i hverdagen. Motorer i forskellige størrelser kan findes på fabrikker - drivaksler - og i husholdningsapparater som automatiske kødkværne.

Nogle gange er du nødt til at beregne den reelle effekt af sådanne motorer. Hvordan du gør dette er beskrevet nedenfor.

Det er værd at bemærke med det samme, at beregningen af effekten af en 3-faset motor kan udføres som følger:

• P=M_momentn, hvor M_{moment er moment, og n er akselhastighed.}

Induktionsmotor

Asynkron enhed er en enhed, hvis ejendommelighed er, at rotationsfrekvensen af det magnetiske felt, der skabes af dens stator, altid er større end rotationsfrekvensen for dens rotor.

Princippet for drift af en asynkron maskine svarer til princippet for drift af en transformer. Lovene for elektromagnetisk induktion anvendes (vindingens tidsvarierende fluxforbindelse inducerer en EMF i den) og Ampere (en elektromagnetisk kraft virker på en leder af en vis længde, gennem hvilken en strøm løber i et felt med en bestemt værdi af induktion).

Induktionsmotor består generelt af en stator, rotor, aksel og støtte. Statoren inkluderer følgende hovedkomponenter: vikling, kerne, hus. Rotoren består af en kerne og en vikling.

Hovedopgaven for en induktionsmotor er at transformereelektrisk energi, som tilføres statorviklingen, til mekanisk energi, som kan fjernes fra en roterende aksel.

Asynkron motoreffekt

I det tekniske område af videnskab er der tre typer magt:

• fuld (angivet med bogstavet S);
• aktiv (angivet med bogstavet P);
• reactive (angivet med bogstavet Q).

Total potens kan repræsenteres som en vektor, der har en reel og en imaginær del (det er værd at huske det afsnit af matematik, der er relateret til komplekse tal).

Den egentlige del er den aktive kraft, der bruges på at udføre nyttigt arbejde som at rotere akslen, samt at generere varme.

Den imaginære del er udtrykt ved den reaktive kraft, der deltager i skabelsen af den magnetiske flux (angivet med bogstavet F).

Det er den magnetiske flux, der ligger til grund for princippet om drift af en asynkron enhed, en synkronmotor, en DC-maskine og en transformer.

Reaktiv effekt bruges til at oplade kondensatorer, skabe et magnetfelt omkring drosler.

Aktiv effekt beregnes som produktet af strøm og spænding og effektfaktor:

P=IUcosφ

Reaktiv effekt beregnes som produktet af strøm og spænding og effektfaktor 90° ude af fase. Ellers kan du skrive:

Q=IUsinφ

Værdien af total effekt, hvis du husker, at den kan repræsenteres som en vektor,kan beregnes ved hjælp af Pythagoras sætning som rodsummen af kvadraterne af aktiv og reaktiv effekt:

S=(P²+Q²)^1/2.

Hvis vi beregner totaleffektformlen i generel form, viser det sig, at S er produktet af strøm og spænding:

S=IU

Power factor cosφ er en værdi numerisk lig med forholdet mellem den aktive komponent og den tilsyneladende potens. For at finde sinφ, ved at kende cosφ, skal du beregne værdien af φ i grader og finde dens sinus.

Dette er en standard motoreffektberegning baseret på strøm og spænding.

Beregning af effekten af en 3-faset asynkron enhed

For at beregne den nyttige effekt på statorviklingen af en asynkron 3-faset motor skal du gange fasespændingen med fasestrømmen og effektfaktoren og gange den resulterende effektværdi med tre (med antallet af faser):

• P_stator=3U_fI_fcosφ.

Beregning af effekt el. af en aktiv motor, det vil sige den kraft, der fjernes fra motorakslen, produceres som følger:

• P_output=P_stator – P_loss.

Følgende tab forekommer i en induktionsmotor:

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

At beregne effekten af en trefaset motor i en statorvikling med en reaktivkarakter, er det nødvendigt at tilføje de tre komponenter af denne type magt, nemlig:

• reaktiv effekt forbrugt for at skabe lækagefluxen i statorviklingen;
• reaktiv effekt forbrugt for at skabe lækagefluxen i rotorviklingen;
• reaktiv effekt brugt til at skabe hovedstrømmen.

Reaktiv effekt i en asynkronmotor bruges hovedsageligt på at skabe et vekslende elektromagnetisk felt, men en del af strømmen bruges på at skabe omstrejfende flux. Herreløse fluxer svækker den magnetiske hovedflux og reducerer effektiviteten af den asynkrone enhed.

Nuværende strøm

Beregning af induktionsmotoreffekt kan udføres ved hjælp af aktuelle data. For at gøre dette skal du følge disse trin:

1. Sæt motoren op.
2. Mål strømmen i hver omgang med et amperemeter.
3. Beregn den gennemsnitlige aktuelle værdi baseret på resultaterne af målinger taget i andet afsnit.
4. Multiplicer den gennemsnitlige strøm med spændingen. Få strøm.

Strøm kan altid beregnes som produktet af strøm og spænding. I dette tilfælde er det vigtigt at vide, hvilke værdier af U og jeg skal tages. I dette tilfælde er U forsyningsspændingen, det er en konstant værdi, og jeg kan variere alt efter hvilken vikling (stator eller rotor) strømmen måles på, så det er nødvendigt at vælge dens gennemsnitsværdi.

Power by size

Statoren har mange forskellige komponenter, hvoraf en er kernen. Til at beregne motoreffekt medBrug dimensioner, gør følgende:

1. Mål kernens længde og diameter.
2. Beregn konstanten C, som vil blive brugt i yderligere beregninger. C=(πDn)/(120f)
3. Beregn potensen P ved hjælp af formlen P=CD²ln10^{-6, hvor C er beregnet konstant, D er kernens diameter, n er akslens rotationshastighed, l er længden af kernen.}

Det er bedre at foretage alle målinger og beregninger med maksimal nøjagtighed, så beregningen af den elektriske drivmotors effekt er så tæt på virkeligheden som muligt.

trækkraft

En asynkronmotors effekt kan også bestemmes ved hjælp af værdien af trækkraften. For at gøre dette skal du måle kernens radius (jo mere nøjagtig, jo bedre), fastgøre hastigheden, hvormed enhedens aksel roterer, og også måle motorens trækkraft ved hjælp af et dynamometer.

Alle data skal erstattes med følgende formel:

P=2πFnr, hvor F er trækkraften, n er akslens rotationshastighed, r er kernens radius

Nuance af induktionsmotoren

Alle ovenstående formler, som bruges til at beregne effekten af en trefaset motor, giver os mulighed for at drage en vigtig konklusion om, at motorer kan have forskellige størrelser, have forskellige hastigheder, men i sidste ende have den samme effekt.

Dette tilladerdesignere til at skabe modeller af motorer, der kan bruges under en lang række forhold.

DC motor

En jævnstrømsmotor er en maskine, der konverterer elektrisk strøm modtaget fra jævnstrøm til mekanisk strøm. Princippet for dens drift har ikke meget at gøre med en asynkron maskine.

En jævnstrømsmotor består af en stator, armatur og støtte, samt kontaktbørster og en kommutator.

Collector - en enhed, der konverterer vekselstrøm til jævnstrøm (og omvendt).

For at beregne den nyttige effekt af en sådan enhed, som bruges på at udføre ethvert arbejde, er det nok at gange anker-EMK med ankerstrømmen:

• P=E_aI_a.

Som du kan se, er beregningen af en jævnstrømsmotors effekt meget enklere end beregningerne foretaget i en asynkronmotor.