Variklio galios apskaičiavimas: metodai ir reikalingos formulės

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-15 17:27

Kažkas turi apskaičiuoti variklio bloko galią, kad galėtų apskaičiuoti automobilio mokestį. Kai kuriems svarbu savarankiškai apskaičiuoti kompresoriaus variklio galią. Svarbu, kad kas nors tiksliai žinotų mašinos galią, kad galėtų palyginti ją su deklaruota. Apskritai galios skaičiavimas ir variklio pasirinkimas yra du neatsiejami procesai.

Tai ne vienintelės priežastys, kodėl vairuotojai bando savarankiškai apskaičiuoti savo automobilių variklių galią. Tai gana sunku padaryti be būtinų skaičiavimo formulių. Jie bus pateikti šiame straipsnyje, kad kiekvienas vairuotojas galėtų pats apskaičiuoti, kokia yra tikroji jo automobilio variklio galia.

Įvadas

Yra bent keturi įprasti vidaus degimo variklio galios apskaičiavimo būdai. Taikant šiuos metodus, naudojami šie varymo bloko parametrai:

1. Apyvartos.
2. Tūris.
3. Pasukimasakimirka.
4. Efektyvus slėgis degimo kameroje.

Norėdami atlikti skaičiavimus, turite žinoti automobilio svorį, taip pat įsibėgėjimo iki 100 km/h laiką.

Kiekviena iš toliau pateiktų variklio galios skaičiavimo formulių turi tam tikrų klaidų ir negali duoti 100 % tikslaus rezultato. Į tai visada reikia atsižvelgti analizuojant gautus duomenis.

Jei apskaičiuosite galią pagal visas formules, kurios bus aprašytos straipsnyje, galite sužinoti vidutinę tikrosios variklio galios vertę, o neatitikimas faktiniam rezultatui bus ne didesnis kaip 10 %.

Jei neatsižvelgsime į įvairias mokslines subtilybes, susijusias su techninių sąvokų apibrėžimu, galime sakyti, kad galia yra energija, kurią sukuria varomasis blokas ir paverčiamas veleno sukimo momentu. Tuo pačiu metu galia yra kintama reikšmė, o didžiausia jos vertė pasiekiama esant tam tikram veleno sukimosi greičiui (nurodyta paso duomenyse).

Šiuolaikiniuose vidaus degimo varikliuose maksimali galia pasiekiama esant 5, 5-6, 6 tūkst. apsisukimų per minutę. Jis stebimas esant didžiausiai vidutinei efektyviajai slėgio balionuose vertei. Šio slėgio reikšmė priklauso nuo šių parametrų:

• kuro mišinio kokybė;
• Degimo baigtis;
• kuro praradimas.

Gala, kaip fizinis dydis, matuojamas vatais, o automobilių pramonėje – arklio galiomis. Toliau pateiktuose metoduose aprašyti skaičiavimai duos rezultatus kilovatais, tada juos reikės konvertuoti į arklio galias naudojantspecialus skaičiuotuvas-keitiklis.

Galima per sukimo momentą

Vienas iš būdų apskaičiuoti galią – nustatyti variklio sukimo momento priklausomybę nuo apsisukimų skaičiaus.

Kiekviena akimirka fizikoje yra jėgos rezultatas, atsirandantis dėl jo taikymo. Sukimo momentas yra jėgos, kurią variklis gali sukurti, kad įveiktų apkrovos pasipriešinimą, rezultatas. Būtent šis parametras lemia, kaip greitai variklis pasiekia didžiausią galią.

Sukimo momentas gali būti apibrėžtas kaip darbinio tūrio sandaugos ir vidutinio efektyvaus slėgio degimo kameroje santykis su 0,12566 (pastovi):

• M=(V_darbas P_efektyvus)/0, 12566, kur V_{dirba– variklio darbinis tūris [l], P}efektyvus _{– efektyvus slėgis degimo kameroje [bar].}

Variklio greitis apibūdina alkūninio veleno sukimosi greitį.

Naudojant variklio sukimo momento ir RPM vertes, galima naudoti šią variklio galios skaičiavimo formulę:

P=(Mn)/9549, kur M yra sukimo momentas [Nm], n yra veleno greitis [rpm], 9549 yra proporcingumo koeficientas

Apskaičiuota galia matuojama kilovatais. Norėdami konvertuoti apskaičiuotą vertę į arklio galias, turite padauginti rezultatą iš proporcingumo koeficiento 1, 36.

Šį skaičiavimo būdą sudaro tik dvi elementarios formulės, todėl jis laikomas vienu paprasčiausių. Tiesa, jūs galite padaryti daugiaulengviau ir pasinaudokite internetine skaičiuokle, kurioje reikia įvesti tam tikrus duomenis apie automobilį ir jo variklio bloką.

Verta pažymėti, kad ši variklio galios apskaičiavimo formulė leidžia apskaičiuoti tik tą galią, kuri gaunama esant variklio galiai, o ne tą, kuri iš tikrųjų patenka į automobilio ratus. Koks skirtumas? Kol galia (jei manote, kad tai srautas) pasiekia ratus, ji patiria nuostolių, pavyzdžiui, perdavimo dėžėje. Antriniai vartotojai, tokie kaip oro kondicionierius ar generatorius, taip pat atlieka svarbų vaidmenį. Neįmanoma nepaminėti nuostolių įveikiant pasipriešinimą kėlimui, riedėjimui, taip pat aerodinaminį pasipriešinimą.

Šį trūkumą iš dalies kompensuoja kitų skaičiavimo formulių naudojimas.

Galima per variklio dydį

Ne visada įmanoma nustatyti variklio sukimo momentą. Kartais automobilių savininkai net nežino šio parametro reikšmės. Tokiu atveju varymo įrenginio galią galima rasti naudojant variklio tūrį.

Norėdami tai padaryti, turite padauginti įrenginio tūrį iš alkūninio veleno greičio, taip pat iš vidutinio efektyvaus slėgio. Gautą reikšmę reikia padalyti iš 120:

• P=(VnP_efektyvus)/120, kur V yra variklio darbinis tūris [cm³], n yra greitis alkūninio veleno sukimasis [rpm], P_{efektyvus – vidutinis efektyvus slėgis [MPA], 120 – pastovus, proporcingumo koeficientas.}

Taip apskaičiuojama automobilio variklio galianaudojant garsumo vienetą.

Dažniausiai P_{efektyvus standartinio pavyzdžio benzininiuose varikliuose svyruoja nuo 0,82 MPa iki 0,85 MPa, priverstiniuose varikliuose - 0,9 MPa, o dyzeliniuose varikliuose slėgio vertė yra nuo 0,9 MPa iki 2,5 MPa.}

Naudojant šią formulę realiajai variklio galiai apskaičiuoti, kW konvertuoti į AG. s., gautą reikšmę reikia padalyti iš koeficiento, lygaus 0, 735.

Šis skaičiavimo metodas taip pat toli gražu nėra pats sudėtingiausias ir reikalauja mažiausiai laiko bei pastangų.

Naudodami šį metodą galite apskaičiuoti siurblio variklio galią.

Maitinimas per oro srautą

Įrenginio galią taip pat galima nustatyti pagal oro srautą. Tiesa, šį skaičiavimo metodą gali naudoti tik tie automobilių savininkai, kurie turi įdiegtą borto kompiuterį, leidžiantį fiksuoti oro sąnaudas esant 5,5 tūkst. apsisukimų trečiąja pavara.

Norint gauti apytikslę variklio galią, pirmiau nurodytomis sąlygomis gautas sąnaudas reikia padalyti iš trijų. Formulė atrodo taip:

P=G/3, kur G yra oro srautas

Šis skaičiavimas apibūdina variklio darbą idealiomis sąlygomis, ty neatsižvelgiant į perdavimo nuostolius, trečiųjų šalių vartotojus ir aerodinaminį pasipriešinimą. Tikroji galia yra 10 ar net 20 % mažesnė už apskaičiuotąją.

Atitinkamai oro srauto kiekis nustatomas laboratorijoje ant specialaus stovo, ant kurio montuojamas automobilis.

Laiko jutiklių rodmenys labai priklauso nuo jų taršosir nuo kalibravimo.

Nr.

Galima įveikti automobilio masę ir įsibėgėjimo laiką iki „šimtų“

Skaičiavimas naudojant automobilio svorį ir jo įsibėgėjimo greitį iki 100 km/h yra vienas iš paprasčiausių būdų apskaičiuoti tikrąją variklio galią, nes automobilio svoris ir deklaruojamas pagreičio laikas iki „šimtų“ yra automobilio paso parametrai.

Šis metodas tinka varikliams, dirbantiems su bet kokio tipo degalais – benzinu, dyzelinu, dujomis – nes atsižvelgiama tik į pagreičio dinamiką.

Skaičiuojant būtina atsižvelgti į transporto priemonės svorį kartu su vairuotoju. Taip pat norint, kad skaičiavimo rezultatas kuo labiau priartėtų prie tikro, verta atsižvelgti į nuostolius, išleidžiamus stabdant, slystant, taip pat į pavarų dėžės reakcijos greitį. Pavaros tipas taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Pavyzdžiui, priekiniais ratais varomi automobiliai starto metu praranda apie 0,5 sekundės, o galiniais ratais varomi automobiliai – nuo 0,3 iki 0,4 sekundės.

Belieka tinkle susirasti skaičiuotuvą, pagal kurį būtų galima apskaičiuoti automobilio galią per įsibėgėjimo greitį, įvesti reikiamus duomenis ir gauti atsakymą. Nėra prasmės pateikti matematinius skaičiavimus, kuriuos atlieka skaičiuotuvas, nes jie yra sudėtingi.

Skaičiavimo rezultatas bus vienas tiksliausių, artimas tikram.

Šis tikrosios automobilio galios apskaičiavimo būdas daugelio laikomas pačiu patogiausiu, nes automobilių savininkai turės dėti minimalias pastangas – išmatuoti įsibėgėjimo greitį iki100 km/h ir įveskite papildomus duomenis į automatinį skaičiuotuvą.

Kiti variklių tipai

Ne paslaptis, kad varikliai naudojami ne tik automobiliuose, bet ir pramonėje bei net kasdieniame gyvenime. Įvairių dydžių variklių galima rasti gamyklose – varomuosiuose velenuose – ir buitiniuose prietaisuose, pavyzdžiui, automatinėse mėsmalėse.

Kartais reikia apskaičiuoti realią tokių variklių galią. Kaip tai padaryti, aprašyta toliau.

Iš karto verta paminėti, kad 3 fazių variklio galią galima apskaičiuoti taip:

• P=M_torquen, kur M_{torque yra sukimo momentas, o n yra veleno greitis.}

Indukcinis variklis

Asinchroninis blokas – tai įrenginys, kurio ypatumas yra tas, kad jo statoriaus sukuriamo magnetinio lauko sukimosi dažnis visada yra didesnis už jo rotoriaus sukimosi dažnį.

Asinchroninės mašinos veikimo principas panašus į transformatoriaus veikimo principą. Taikomi elektromagnetinės indukcijos (laiku kintanti apvijos srauto jungtis sukelia joje EML) ir Ampero (elektromagnetinė jėga veikia tam tikro ilgio laidininką, kuriuo teka srovė tam tikros vertės lauke) dėsniai. indukcijos).

Indukcinis variklis paprastai susideda iš statoriaus, rotoriaus, veleno ir atramos. Statoriuje yra šie pagrindiniai komponentai: apvija, šerdis, korpusas. Rotorius susideda iš šerdies ir apvijos.

Pagrindinė indukcinio variklio užduotis yra transformuotielektros energija, kuri tiekiama į statoriaus apviją, virsta mechanine energija, kurią galima pašalinti iš besisukančio veleno.

Asinchroninė variklio galia

Techninėje mokslo srityje yra trys galios rūšys:

• pilna (žymima S raide);
• aktyvus (nurodytas raide P);
• reaktyvus (nurodytas Q raide).

Bendrąją galią galima pavaizduoti kaip vektorių, turintį realiąją ir menamąją dalis (verta prisiminti matematikos skyrių, susijusį su kompleksiniais skaičiais).

Tikroji dalis yra aktyvioji galia, kuri išleidžiama atliekant naudingą darbą, pavyzdžiui, sukantis veleną, taip pat generuojant šilumą.

Įsivaizduojama dalis išreiškiama reaktyvia galia, kuri dalyvauja kuriant magnetinį srautą (žymima raide F).

Tai magnetinis srautas, kuriuo grindžiamas asinchroninio įrenginio, sinchroninio variklio, nuolatinės srovės mašinos ir transformatoriaus veikimo principas.

Reaktyvioji galia naudojama kondensatoriams įkrauti, magnetiniam laukui aplink droselius sukurti.

Aktyvioji galia apskaičiuojama kaip srovės, įtampos ir galios koeficiento sandauga:

P=IUcosφ

Reaktyvioji galia apskaičiuojama kaip srovės ir įtampos sandauga bei galios koeficientas 90° nefazinis. Kitu atveju galite parašyti:

Q=IUsinφ

Bendrosios galios vertė, jei prisimenate, kad ją galima pavaizduoti kaip vektorių,galima apskaičiuoti naudojant Pitagoro teoremą kaip aktyviosios ir reaktyviosios galios kvadratų sumą:

S=(P²+Q²)^1/2.

Jei apskaičiuotume bendros galios formulę bendra forma, paaiškėtų, kad S yra srovės ir įtampos sandauga:

S=IU

Galios koeficientas cosφ yra skaitinė reikšmė, lygi aktyviojo komponento ir tariamosios galios santykiui. Norėdami rasti sinφ, žinodami cosφ, turite apskaičiuoti φ reikšmę laipsniais ir rasti jos sinusą.

Tai standartinis variklio galios skaičiavimas, pagrįstas srove ir įtampa.

3 fazių asinchroninio įrenginio galios apskaičiavimas

Norėdami apskaičiuoti asinchroninio 3 fazių variklio statoriaus apvijos naudingąją galią, padauginkite fazės įtampą iš fazės srovės ir galios koeficiento, o gautą galios vertę padauginkite iš trijų (iš fazių skaičiaus):

• P_statorius=3U_fI_fcosφ.

Galios el. aktyvaus variklio, ty galia, kuri pašalinama iš variklio veleno, gaunama taip:

• P_output=P_statorius – P_nuostolis.

Asinchroniniame variklyje atsiranda šie nuostoliai:

• elektra statoriaus apvijoje;
• statoriaus šerdies plieno;
• elektra rotoriaus apvijoje;
• mechaninis;
• papildoma.

Skaičiuoti trifazio variklio galią statoriaus apvijoje su reaktyviasimbolį, būtina pridėti tris šio tipo galios komponentus, būtent:

• reaktyvioji galia, sunaudota statoriaus apvijos nuotėkio srautui sukurti;
• reaktyvioji galia, sunaudota rotoriaus apvijos nuotėkio srautui sukurti;
• reaktyvioji galia, naudojama pagrindiniam srautui sukurti.

Asinchroninio variklio reaktyvioji galia daugiausia išleidžiama kuriant kintamąjį elektromagnetinį lauką, tačiau dalis galios išleidžiama kuriant kintamuosius srautus. Klaidžiojantys srautai susilpnina pagrindinį magnetinį srautą ir sumažina asinchroninio įrenginio efektyvumą.

Dabartinė galia

Asinchroninio variklio galią galima apskaičiuoti naudojant esamus duomenis. Norėdami tai padaryti, atlikite šiuos veiksmus:

1. Įjunkite variklį.
2. Naudodami ampermetrą, išmatuokite srovę kiekviename posūkyje.
3. Apskaičiuokite vidutinę srovės vertę pagal antroje pastraipoje atliktų matavimų rezultatus.
4. Vidutinę srovę padauginkite iš įtampos. Gaukite energijos.

Galią visada galima apskaičiuoti kaip srovės ir įtampos sandaugą. Šiuo atveju svarbu žinoti, kokias U ir I reikšmes reikia priimti. Šiuo atveju U yra maitinimo įtampa, tai yra pastovi reikšmė, o aš galiu keisti priklausomai nuo to, kurioje apvijoje (statoriaus ar rotoriaus) matuojama srovė, todėl reikia pasirinkti jos vidutinę reikšmę.

Galingumas pagal dydį

Statorius turi daug skirtingų komponentų, vienas iš kurių yra šerdis. Norėdami apskaičiuoti variklio galią sunaudodami matmenis, atlikite šiuos veiksmus:

1. Išmatuokite šerdies ilgį ir skersmenį.
2. Apskaičiuokite konstantą C, kuri bus naudojama tolesniuose skaičiavimuose. C=(πDn)/(120f)
3. Apskaičiuokite galią P naudodami formulę P=CD²ln10^{-6, kur C yra skaičiuojama konstanta, D yra šerdies skersmuo, n yra veleno sukimosi greitis, l yra šerdies ilgis.}

Geriau visus matavimus ir skaičiavimus atlikti maksimaliai tiksliai, kad elektros pavaros variklio galios skaičiavimas būtų kuo artimesnis realybei.

Traukos galia

Asinchroninio variklio galią taip pat galima nustatyti naudojant traukos jėgos vertę. Norėdami tai padaryti, turėsite išmatuoti šerdies spindulį (kuo tiksliau, tuo geriau), nustatyti įrenginio veleno sukimosi greitį, taip pat dinamometru išmatuoti variklio traukos jėgą.

Visi duomenys turi būti pakeisti šia formule:

P=2πFnr, kur F yra traukos jėga, n yra veleno sukimosi greitis, r yra šerdies spindulys

Asinchroninio variklio niuansas

Visos aukščiau pateiktos formulės, kurios naudojamos apskaičiuojant trifazio variklio galią, leidžia padaryti svarbią išvadą, kad varikliai gali būti skirtingų dydžių, turėti skirtingus greičius, bet galiausiai turėti vienodą galią.

Tai leidžiadizaineriai sukurti variklių modelius, kurie gali būti naudojami įvairiausiomis sąlygomis.

DC variklis

Nuolatinės srovės variklis yra mašina, kuri iš nuolatinės srovės gaunamą elektros energiją paverčia mechanine galia. Jo veikimo principas turi mažai ką bendro su asinchronine mašina.

Nuolatinės srovės variklį sudaro statorius, armatūra ir atrama, taip pat kontaktiniai šepečiai ir komutatorius.

Kolektorius – įrenginys, kuris kintamąją srovę paverčia nuolatine (ir atvirkščiai).

Norint apskaičiuoti tokio įrenginio naudingąją galią, kuri išleidžiama bet kokiam darbui atlikti, pakanka padauginti armatūros EMF iš armatūros srovės:

• P=E_aI_a.

Kaip matote, nuolatinės srovės variklio galią apskaičiuoti yra daug paprasčiau nei asinchroninio variklio galią.