Някой трябва да изчисли мощността на моторния блок, за да изчисли данъка върху автомобила. За някои е важно самостоятелно да изчислят мощността на двигателя на компресора. Важно е някой да знае точно мощността на машината, за да я сравни с тази, която е декларирана. Като цяло изчисляването на мощността и изборът на двигател са два неразделни процеса.
Това не са единствените причини, поради които шофьорите се опитват самостоятелно да изчисляват мощността на двигателите на своите автомобили. Това е доста трудно да се направи без необходимите формули за изчисление. Те ще бъдат дадени в тази статия, за да може всеки шофьор да изчисли сам колко е реалната мощност на двигателя на неговата кола.
Въведение
Има поне четири общи начина за изчисляване на мощността на двигател с вътрешно горене. При тези методи се използват следните параметри на задвижващия блок:
- Обороти.
- Обем.
- Усукванемомент.
- Ефективно налягане вътре в горивната камера.
За изчисления трябва да знаете теглото на автомобила, както и времето за ускорение до 100 km/h.
Всяка от следните формули за изчисляване на мощността на двигателя има някаква грешка и не може да даде 100% точен резултат. Това винаги трябва да се има предвид при анализиране на получените данни.
Ако изчислите мощността, използвайки всички формули, които ще бъдат описани в статията, можете да разберете средната стойност на реалната мощност на двигателя, а несъответствието с действителния резултат ще бъде не повече от 10 %.
Ако не вземем предвид различните научни тънкости, свързани с дефиницията на техническите понятия, тогава можем да кажем, че мощността е енергията, генерирана от задвижващия агрегат и преобразувана в въртящ момент на вала. В същото време мощността е променлива стойност и нейната максимална стойност се постига при определена скорост на въртене на вала (посочена в паспортните данни).
При съвременните двигатели с вътрешно горене максималната мощност се достига при 5, 5-6, 6 хиляди оборота в минута. Наблюдава се при най-високата средна ефективна стойност на налягането в цилиндрите. Стойността на това налягане зависи от следните параметри:
- качество на горивната смес;
- Пълнота на горене;
- загуба на гориво.
Мощността като физическа величина се измерва във ватове, докато в автомобилната индустрия се измерва в конски сили. Изчисленията, описани в методите по-долу, ще дадат резултати в киловати, след което ще трябва да бъдат преобразувани в конски сили с помощта наспециален калкулатор-конвертор.
Мощност чрез въртящ момент
Един от начините за изчисляване на мощността е да се определи зависимостта на въртящия момент на двигателя от броя на оборотите.
Всеки момент във физиката е продукт на силата върху рамото на нейното приложение. Въртящият момент е продукт на силата, която двигателят може да развие, за да преодолее съпротивлението на товара, чрез рамото на неговото приложение. Този параметър определя колко бързо двигателят достига максималната си мощност.
Въртящият момент може да се дефинира като съотношението на произведението на работния обем и средното ефективно налягане в горивната камера до 0,12566 (константа):
- M=(Vработещ Pефективен)/0, 12566, където Vработещ– работен обем на двигателя [l], Peffective – ефективно налягане в горивната камера [bar].
Оборотите на двигателя характеризират скоростта на въртене на коляновия вал.
Използвайки стойностите на въртящия момент и оборотите на двигателя, може да се използва следната формула за изчисляване на мощността на двигателя:
P=(Mn)/9549, където M е въртящ момент [Nm], n е скорост на вала [rpm], 9549 е коефициент на пропорционалност
Изчислената мощност се измерва в киловати. За да преобразувате изчислената стойност в конски сили, трябва да умножите резултата по коефициент на пропорционалност 1, 36.
Този метод на изчисление се състои в използването само на две елементарни формули, поради което се счита за един от най-простите. Вярно е, че можете да направите повечепо-лесно и използвайте онлайн калкулатора, в който трябва да въведете определени данни за автомобила и неговия двигател.
Заслужава да се отбележи, че тази формула за изчисляване на мощността на двигателя ви позволява да изчислите само мощността, която се получава при изхода на двигателя, а не тази, която всъщност идва към колелата на автомобила. Каква е разликата? Докато мощността (ако я мислите за поток) стига до колелата, тя изпитва загуби в раздаващата кутия, например. Вторичните консуматори като климатик или генератор също играят значителна роля. Невъзможно е да не се споменат загубите за преодоляване на съпротивлението при повдигане, търкаляне, както и аеродинамичното съпротивление.
Този недостатък е частично компенсиран от използването на други формули за изчисление.
Мощност през размер на двигателя
Не винаги е възможно да се определи въртящият момент на двигателя. Понякога собствениците на автомобили дори не знаят стойността на този параметър. В този случай мощността на задвижващия блок може да бъде намерена чрез обема на двигателя.
За да направите това, трябва да умножите обема на уреда по скоростта на коляновия вал, както и по средното ефективно налягане. Получената стойност трябва да бъде разделена на 120:
- P=(VnPefficient)/120 където V е работен обем на двигателя [cm3], n е скорост въртене на коляновия вал [rpm], Pефективно – средно ефективно налягане [MPA], 120 – константа, коефициент на пропорционалност.
Така се изчислява мощността на двигателя на автомобилаизползвайки единицата за обем.
Най-често стойността на Peffective при бензинови двигатели от стандартна проба варира от 0,82 MPa до 0,85 MPa, при форсирани двигатели - 0,9 MPa, а при дизеловите агрегати стойността на налягането е между 0,9 MPa и 2,5 MPa.
Когато използвате тази формула за изчисляване на реалната мощност на двигателя, за преобразуване на kW в к.с. s., необходимо е получената стойност да се раздели на коефициент, равен на 0, 735.
Този метод на изчисление също далеч не е най-сложният и отнема минимум време и усилия.
Използвайки този метод, можете да изчислите мощността на двигателя на помпата.
Мощност чрез въздушен поток
Мощността на уреда може да се определи и от въздушния поток. Вярно е, че този метод на изчисление е достъпен само за тези собственици на автомобили, които имат инсталиран бордов компютър, който ви позволява да записвате разхода на въздух при 5,5 хиляди оборота на трета предавка.
За да получите приблизителната мощност на двигателя, е необходимо да разделите разхода, получен при горните условия, на три. Формулата изглежда така:
P=G/3, където G е скоростта на въздушния поток
Това изчисление характеризира работата на двигателя при идеални условия, тоест без да се вземат предвид загубите при трансмисията, потребителите на трети страни и аеродинамичното съпротивление. Реалната мощност е с 10 или дори 20% по-ниска от изчислената.
Съответно, количеството на въздушния поток се определя в лабораторията на специална стойка, на която е монтирана колата.
Показанията на бордовите сензори силно зависят от тяхното замърсяванеи от калибриране.
Следователно, изчисляването на мощността на двигателя въз основа на данните за разхода на въздух далеч не е най-точното и ефективно, но е доста подходящо за получаване на приблизителни данни.
Мощност през масата на автомобила и времето за ускорение до "стотици"
Изчисляването с помощта на теглото на автомобила и скоростта му на ускорение до 100 км/ч е един от най-простите методи за изчисляване на реалната мощност на двигателя, тъй като теглото на автомобила и декларираното време за ускорение до "стотици " са паспортните параметри на автомобила.
Този метод е подходящ за двигатели, работещи с всякакъв вид гориво - бензин, дизелово гориво, газ - защото отчита само динамиката на ускорението.
При изчисляване е необходимо да се вземе предвид теглото на автомобила заедно с водача. Също така, за да се приближи възможно най-близо резултата от изчислението до реалния, струва си да се вземат предвид загубите, изразходвани при спиране, подхлъзване, както и скоростта на реакция на скоростната кутия. Типът на задвижването също играе роля. Например автомобилите с предно задвижване губят около 0,5 секунди в началото, автомобилите със задно предаване от 0,3 секунди до 0,4 секунди.
Остава да намерим калкулатор в мрежата, за да изчислим мощността на автомобила чрез скоростта на ускорение, да въведете необходимите данни и да получите отговор. Няма смисъл да се дават математическите изчисления, които калкулаторът прави, поради тяхната сложност.
Резултатът от изчислението ще бъде един от най-точните, близки до реалните.
Този метод за изчисляване на реалната мощност на автомобила се счита от мнозина за най-удобния, тъй като собствениците на автомобили ще трябва да положат минимални усилия - да измерят скоростта на ускорение до100 км/ч и въведете допълнителни данни в автоматичния калкулатор.
Други типове двигатели
Не е тайна, че двигателите се използват не само в автомобилите, но и в индустрията и дори в ежедневието. Двигатели с различни размери могат да бъдат намерени във фабрики - задвижващи валове - и в домакински уреди като автоматични месомелачки.
Понякога трябва да изчислите реалната мощност на такива двигатели. Как да направите това е описано по-долу.
Заслужава си да се отбележи веднага, че изчисляването на мощността на 3-фазен двигател може да се извърши по следния начин:
- P=Mвъртящ моментn, където Mвъртящ момент е въртящият момент, а n е скоростта на вала.
Андукционен двигател
Асинхронната единица е устройство, чиято особеност е, че честотата на въртене на магнитното поле, създадено от неговия статор, винаги е по-голяма от честотата на въртене на неговия ротор.
Принципът на работа на асинхронната машина е подобен на принципа на работа на трансформатора. Прилагат се законите на електромагнитната индукция (променливата във времето връзка на потока на намотката индуцира ЕМП в нея) и ампер (електромагнитна сила действа върху проводник с определена дължина, през който протича ток в поле с определена стойност на индукция).
Асинхронният двигател обикновено се състои от статор, ротор, вал и опора. Статорът включва следните основни компоненти: намотка, сърцевина, корпус. Роторът се състои от сърцевина и намотка.
Основната задача на асинхронния двигател е да се трансформираелектрическата енергия, която се подава към намотката на статора, в механична енергия, която може да бъде отстранена от въртящ се вал.
Мощност на асинхронния двигател
В техническата област на науката има три вида мощност:
- пълен (обозначен с буквата S);
- активен (обозначен с буквата P);
- реактивен (обозначен с буквата Q).
Общата мощност може да бъде представена като вектор, който има реална и въображаема част (заслужава си да запомните раздела от математиката, свързан с комплексните числа).
Истинската част е активната мощност, която се изразходва за извършване на полезна работа като въртене на вала, както и за генериране на топлина.
Въображаемата част се изразява чрез реактивната мощност, която участва в създаването на магнитния поток (обозначен с буквата F).
Това е магнитният поток, който е в основата на принципа на действие на асинхронен блок, синхронен двигател, DC машина и трансформатор.
Реактивната мощност се използва за зареждане на кондензатори, създаване на магнитно поле около дроселите.
Активната мощност се изчислява като произведение на тока и напрежението и фактора на мощността:
P=IUcosφ
Реактивната мощност се изчислява като произведение на тока и напрежението и фактора на мощността 90° извън фазата. В противен случай можете да напишете:
Q=IUsinφ
Стойността на общата мощност, ако помните, че може да бъде представена като вектор,може да се изчисли с помощта на Питагоровата теорема като коренна сума от квадратите на активната и реактивната мощност:
S=(P2+Q2)1/2.
Ако изчислим формулата за обща мощност в общ вид, се оказва, че S е произведението на тока и напрежението:
S=IU
Коефициент на мощност cosφ е стойност, числено равна на съотношението на активния компонент към привидната мощност. За да намерите sinφ, като знаете cosφ, трябва да изчислите стойността на φ в градуси и да намерите неговия синус.
Това е стандартно изчисление на мощността на двигателя въз основа на тока и напрежението.
Изчисляване на мощността на 3-фазен асинхронен блок
За да изчислите полезната мощност на намотката на статора на асинхронен 3-фазен двигател, умножете фазовото напрежение по фазовия ток и фактора на мощността и умножете получената стойност на мощността по три (по броя на фазите):
- Pstator=3UfIfcosφ.
Изчисляване на мощност ел. на активен двигател, тоест мощността, която се отстранява от вала на двигателя, се произвежда, както следва:
- Pизход=Pстатор – Pзагуба.
Следните загуби възникват в асинхронен двигател:
- електрическо в намотката на статора;
- в стоманена сърцевина на статора;
- електрически в намотката на ротора;
- механичен;
- допълнително.
За изчисляване на мощността на трифазен двигател в статорна намотка с реактивнасимвол, е необходимо да добавите трите компонента на този тип мощност, а именно:
- реактивна мощност, консумирана за създаване на потока на утечка на намотката на статора;
- реактивна мощност, изразходвана за създаване на потока на утечка от намотката на ротора;
- реактивна мощност, използвана за създаване на основния поток.
Реактивната мощност в асинхронния двигател се изразходва главно за създаване на променливо електромагнитно поле, но част от мощността се изразходва за създаване на блуждаещи потоци. Разсеяните потоци отслабват основния магнитен поток и намаляват ефективността на асинхронния блок.
Текуща мощност
Изчисляването на мощността на асинхронния двигател може да се извърши с помощта на текущите данни. За да направите това, следвайте тези стъпки:
- Включете двигателя.
- Измерете тока във всеки завой с помощта на амперметър.
- Изчислете средната текуща стойност въз основа на резултатите от измерванията, направени във втория параграф.
- Умножете средния ток по напрежението. Вземете сила.
Мощността винаги може да се изчисли като произведение на тока и напрежението. В този случай е важно да знаете кои стойности на U и I трябва да се вземат. В този случай U е захранващото напрежение, това е постоянна стойност и мога да варирам в зависимост от това на коя намотка (статор или ротор) се измерва токът, така че е необходимо да изберете неговата средна стойност.
Мощност по размер
Статорът има много различни компоненти, един от които е сърцевината. За изчисляване на мощността на двигателя скато използвате размери, направете следното:
- Измерете дължината и диаметъра на сърцевината.
- Изчислете константата C, която ще се използва при по-нататъшни изчисления. C=(πDn)/(120f)
- Изчислете мощността P, като използвате формулата P=CD2ln10-6, където C е изчислена константа, D е диаметърът на сърцевината, n е скоростта на въртене на вала, l е дължината на сърцевината.
По-добре е всички измервания и изчисления да се правят с максимална точност, така че изчисляването на мощността на електродвигателя да е възможно най-близо до реалността.
Теглителна мощност
Мощността на асинхронен двигател може също да се определи чрез стойността на теглителната сила. За да направите това, ще трябва да измерите радиуса на сърцевината (колкото по-точно, толкова по-добре), да фиксирате скоростта, с която се върти валът на агрегата, както и да измерите силата на сцепление на двигателя с помощта на динамометър.
Всички данни трябва да бъдат заместени със следната формула:
P=2πFnr, където F е теглителната сила, n е скоростта на въртене на вала, r е радиусът на сърцевината
Нюанс на асинхронния двигател
Всички горепосочени формули, които се използват за изчисляване на мощността на трифазен двигател, ни позволяват да направим важно заключение, че двигателите могат да бъдат с различни размери, да имат различни скорости, но в крайна сметка да имат еднаква мощност.
Това позволявадизайнери да създават модели на двигатели, които могат да се използват в голямо разнообразие от условия.
DC мотор
DC моторът е машина, която преобразува електрическата енергия, получена от постоянен ток, в механична. Принципът на неговата работа няма много общо с асинхронна машина.
Двигателят с постоянен ток се състои от статор, котва и опора, както и контактни четки и комутатор.
Колектор - устройство, което преобразува променлив ток в постоянен (и обратно).
За да се изчисли полезната мощност на такава единица, която се изразходва за извършване на каквато и да е работа, достатъчно е да се умножи ЕДС на котвата по тока на котвата:
- P=EaIa.
Както можете да видите, изчисляването на мощността на DC двигател е много по-просто от изчисленията, направени в асинхронен двигател.
