Proračun snage motora: metode i potrebne formule

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-15 17:21

Neko treba da izračuna snagu jedinice motora da bi izračunao porez na automobil. Nekima je važno da samostalno izračunaju snagu motora kompresora. Važno je da neko tačno zna snagu mašine kako bi je uporedio sa onom koja je deklarisana. Općenito, proračun snage i odabir motora su dva neodvojiva procesa.

Ovo nisu jedini razlozi zašto vozači pokušavaju samostalno izračunati snagu motora svojih automobila. To je prilično teško učiniti bez potrebnih formula za izračun. Oni će biti dati u ovom članku kako bi svaki vozač mogao sam izračunati kolika je stvarna snaga motora njegovog automobila.

Uvod

Postoje najmanje četiri uobičajena načina za izračunavanje snage motora sa unutrašnjim sagorevanjem. U ovim metodama koriste se sljedeći parametri pogonske jedinice:

1. Promet.
2. Volume.
3. Twistingtrenutak.
4. Efektivni pritisak unutar komore za sagorevanje.

Za proračune morate znati težinu automobila, kao i vrijeme ubrzanja do 100 km/h.

Svaka od sljedećih formula za izračunavanje snage motora ima neku grešku i ne može dati 100% tačan rezultat. Ovo uvijek treba uzeti u obzir prilikom analize primljenih podataka.

Ako izračunate snagu koristeći sve formule koje će biti opisane u članku, možete saznati prosječnu vrijednost stvarne snage motora, a neslaganje sa stvarnim rezultatom neće biti veće od 10 %.

Ako ne uzmemo u obzir razne naučne suptilnosti povezane sa definicijom tehničkih koncepata, onda možemo reći da je snaga energija koju generiše pogonska jedinica i koja se pretvara u obrtni moment na osovini. U isto vrijeme, snaga je promjenjiva vrijednost, a njena maksimalna vrijednost se postiže pri određenoj brzini rotacije osovine (navedenoj u podacima pasoša).

U modernim motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, maksimalna snaga se postiže pri 5,5-6,6 hiljada obrtaja u minuti. Zapaža se pri najvišoj prosječnoj efektivnoj vrijednosti pritiska u cilindrima. Vrijednost ovog pritiska zavisi od sljedećih parametara:

• kvalitet mješavine goriva;
• Potpunost sagorevanja;
• gubitak goriva.

Snaga se kao fizička veličina mjeri u vatima, dok se u automobilskoj industriji mjeri u konjskim snagama. Proračuni opisani u metodama u nastavku dat će rezultate u kilovatima, a zatim će ih trebati pretvoriti u konjske snage koristećispecijalni kalkulator-konverter.

Power Through Torque

Jedan od načina da se izračuna snaga je da se odredi zavisnost momenta motora od broja obrtaja.

Svaki trenutak u fizici je proizvod sile na ramenu njene primjene. Obrtni moment je proizvod sile koju motor može razviti kako bi savladao otpor opterećenja, ramenom njegove primjene. Ovaj parametar određuje koliko brzo motor dostiže svoju maksimalnu snagu.

Okretni moment se može definisati kao odnos proizvoda radne zapremine i prosečnog efektivnog pritiska u komori za sagorevanje na 0,12566 (konstantno):

• M=(V_radni P_efikasan)/0, 12566, pri čemu V_{radni– zapremina motora [l], P}efektivna _{– efektivni pritisak u komori za sagorevanje [bar].}

Brzina motora karakteriše brzinu rotacije radilice.

Upotrebom obrtnog momenta motora i vrijednosti broja okretaja u minuti, može se koristiti sljedeća formula za proračun snage motora:

P=(Mn)/9549, gdje je M obrtni moment [Nm], n brzina osovine [o/min], 9549 je faktor proporcionalnosti

Izračunata snaga se mjeri u kilovatima. Da biste izračunatu vrijednost pretvorili u konjske snage, morate rezultat pomnožiti s faktorom proporcionalnosti 1, 36.

Ova metoda izračunavanja sastoji se u korištenju samo dvije elementarne formule, stoga se smatra jednom od najjednostavnijih. Istina, možete višelakše i koristite online kalkulator, u koji trebate unijeti određene podatke o automobilu i njegovoj jedinici motora.

Vrijedi napomenuti da vam ova formula za izračunavanje snage motora omogućava da izračunate samo snagu koja se dobije na izlazu motora, a ne onu koja zapravo dolazi na kotače automobila. Koja je razlika? Sve dok snaga (ako o njoj razmišljate kao o protoku) dođe do točkova, doživljava gubitke u prijenosnom kućištu, na primjer. Sekundarni potrošači poput klima uređaja ili generatora također igraju značajnu ulogu. Nemoguće je ne spomenuti gubitke za savladavanje otpora podizanja, kotrljanja, kao i aerodinamičkog otpora.

Ovaj nedostatak je djelimično nadoknađen upotrebom drugih formula za izračunavanje.

Snaga kroz veličinu motora

Nije uvijek moguće odrediti obrtni moment motora. Ponekad vlasnici automobila čak i ne znaju vrijednost ovog parametra. U ovom slučaju, snaga pogonske jedinice se može pronaći pomoću zapremine motora.

Da biste to uradili, potrebno je da pomnožite zapreminu jedinice sa brzinom radilice, kao i sa prosečnim efektivnim pritiskom. Rezultirajuća vrijednost se mora podijeliti sa 120:

• P=(VnP_efikasno)/120 gdje je V zapremina motora [cm³], n brzina rotacija radilice [rpm], P_{efektivna – prosječni efektivni pritisak [MPA], 120 – konstanta, faktor proporcionalnosti.}

Ovako se računa snaga motora automobilakoristeći jedinični volumen.

Najčešće vrijednost P_{efektivna kod benzinskih motora standardnog uzorka varira od 0,82 MPa do 0,85 MPa, kod forsiranih motora - 0,9 MPa, au dizel agregatima vrijednost pritiska je između 0,9 MPa i 2,5 MPa.}

Kada koristite ovu formulu za izračunavanje stvarne snage motora, za pretvaranje kW u hp. s., potrebno je rezultujuću vrijednost podijeliti sa faktorom jednakim 0, 735.

Ova metoda obračuna je takođe daleko od najkomplikovanijeg i oduzima minimum vremena i truda.

Upotrebom ove metode možete izračunati snagu motora pumpe.

Snaga kroz protok vazduha

Snaga jedinice se takođe može odrediti protokom vazduha. Istina, ova metoda proračuna dostupna je samo onim vlasnicima automobila koji imaju ugrađen kompjuter koji vam omogućava da zabilježite potrošnju zraka pri 5,5 hiljada okretaja u trećoj brzini.

Da biste dobili približnu snagu motora, potrebno je potrošnju dobijenu pod gore navedenim uslovima podijeliti sa tri. Formula izgleda ovako:

P=G/3, gdje je G brzina protoka zraka

Ova kalkulacija karakteriše rad motora u idealnim uslovima, to jest, bez uzimanja u obzir gubitaka u transmisiji, potrošača trećih strana i aerodinamičkog otpora. Stvarna snaga je 10 ili čak 20% manja od izračunate.

Shodno tome, količina protoka vazduha se određuje u laboratoriji na posebnom postolju na kojem je automobil ugrađen.

Očitavanja ugrađenih senzora uvelike zavise od njihovog zagađenjai od kalibracije.

Stoga, izračunavanje snage motora na osnovu podataka o potrošnji vazduha daleko je od najpreciznijeg i najefikasnijeg, ali je sasvim prikladno za dobijanje približnih podataka.

Snaga kroz masu automobila i vrijeme ubrzanja do "stotine"

Proračun na osnovu težine automobila i njegove brzine ubrzanja do 100 km/h je jedan od najjednostavnijih metoda za izračunavanje stvarne snage motora, jer je težina automobila i deklarirano vrijeme ubrzanja na "stotine " su parametri pasoša automobila.

Ova metoda je relevantna za motore koji rade na bilo koju vrstu goriva - benzin, dizel gorivo, plin - jer uzima u obzir samo dinamiku ubrzanja.

Prilikom izračunavanja potrebno je uzeti u obzir težinu vozila zajedno sa vozačem. Također, kako bi se rezultat proračuna što više približio stvarnom, vrijedi uzeti u obzir gubitke utrošene na kočenje, proklizavanje, kao i brzinu reakcije mjenjača. Vrsta pogona također igra ulogu. Na primjer, automobili s prednjim pogonom gube oko 0,5 sekundi na startu, automobili sa pogonom na stražnje kotače sa 0,3 sekunde na 0,4 sekunde.

Ostaje pronaći kalkulator na netu da izračuna snagu automobila kroz brzinu ubrzanja, unesete potrebne podatke i dobijete odgovor. Nema smisla davati matematičke proračune koje pravi kalkulator, zbog njihove složenosti.

Rezultat kalkulacije će biti jedan od najtačnijih, približan realnom.

Ovu metodu izračunavanja stvarne snage automobila mnogi smatraju najprikladnijom, jer će vlasnici automobila morati da ulože minimum napora - da izmjere brzinu ubrzanja do100 km/h i unesite dodatne podatke u automatski kalkulator.

Ostali tipovi motora

Nije tajna da se motori koriste ne samo u automobilima, već iu industriji, pa čak iu svakodnevnom životu. Motori različitih veličina mogu se naći u fabrikama - pogonskim vratilima - iu kućnim aparatima kao što su automatski mlin za meso.

Ponekad trebate izračunati stvarnu snagu takvih motora. Kako to učiniti opisano je u nastavku.

Vrijedi odmah napomenuti da se proračun snage 3-faznog motora može izvršiti na sljedeći način:

• P=M_momentn, gdje je M_{moment obrtni moment, a n brzina osovine.}

Indukcijski motor

Asinhrona jedinica je uređaj čija je posebnost u tome što je frekvencija rotacije magnetnog polja koju stvara njen stator uvijek veća od frekvencije rotacije njenog rotora.

Princip rada asinhrone mašine je sličan principu rada transformatora. Primjenjuju se zakoni elektromagnetne indukcije (vremenski promjenjivi tok namotaja indukuje EMF u njemu) i Ampera (elektromagnetska sila djeluje na provodnik određene dužine, kroz koji struja teče u polju određene vrijednosti indukcije).

Indukcioni motor se uglavnom sastoji od statora, rotora, osovine i oslonca. Stator uključuje sljedeće glavne komponente: namotaj, jezgro, kućište. Rotor se sastoji od jezgra i namotaja.

Glavni zadatak indukcionog motora je transformacijaelektrična energija, koja se dovodi do namotaja statora, u mehaničku energiju, koja se može ukloniti sa rotirajuće osovine.

Snaga asinkronog motora

U tehničkom polju nauke postoje tri vrste moći:

• pun (označen slovom S);
• aktivan (označen slovom P);
• reaktivno (označeno slovom Q).

Ukupna snaga se može predstaviti kao vektor koji ima realni i imaginarni dio (vrijedi zapamtiti dio matematike koji se odnosi na kompleksne brojeve).

Pravi dio je aktivna snaga koja se troši na obavljanje korisnih poslova poput rotacije osovine, kao i na stvaranje topline.

Zamišljeni dio se izražava reaktivnom snagom koja učestvuje u stvaranju magnetnog fluksa (označeno slovom F).

Magnetni fluks je u osnovi principa rada asinhrone jedinice, sinhronog motora, DC mašine i transformatora.

Reaktivna snaga se koristi za punjenje kondenzatora, stvaranje magnetnog polja oko prigušnica.

Aktivna snaga se izračunava kao proizvod struje i napona i faktora snage:

P=IUcosφ

Reaktivna snaga se izračunava kao proizvod struje i napona i faktor snage 90° van faze. U suprotnom, možete napisati:

Q=IUsinφ

Vrijednost ukupne snage, ako se sjećate da se može predstaviti kao vektor,može se izračunati korištenjem Pitagorine teoreme kao korijena sume kvadrata aktivne i jalove snage:

S=(P²+Q²)^1/2.

Ako izračunamo formulu ukupne snage u opštem obliku, ispada da je S proizvod struje i napona:

S=IU

Faktor snage cosφ je brojčano jednaka omjeru aktivne komponente i prividne snage. Da biste pronašli sinφ, znajući cosφ, morate izračunati vrijednost φ u stepenima i pronaći njegov sinus.

Ovo je standardni proračun snage motora zasnovan na struji i naponu.

Proračun snage 3-fazne asinhrone jedinice

Da biste izračunali korisnu snagu na namotu statora asinhronog 3-faznog motora, pomnožite fazni napon sa faznom strujom i faktorom snage i pomnožite rezultujuću vrijednost snage sa tri (brojem faza):

• P_stator=3U_fI_fcosφ.

Proračun snage el. aktivnog motora, odnosno snaga koja se uklanja sa osovine motora, proizvodi se na sljedeći način:

• P_output=P_stator – P_gubitak.

Sljedeći gubici se javljaju u indukcionom motoru:

• elektrika u namotaju statora;
• u čeličnom jezgru statora;
• električni u namotaju rotora;
• mehanički;
• dodatno.

Za izračunavanje snage trofaznog motora u namotu statora sa reaktivnimkaraktera, potrebno je dodati tri komponente ove vrste snage, i to:

• reaktivna snaga utrošena za stvaranje protoka curenja namotaja statora;
• reaktivna snaga utrošena za stvaranje protoka curenja namotaja rotora;
• reaktivna snaga korištena za kreiranje glavnog toka.

Reaktivna snaga u asinhronom motoru uglavnom se troši na stvaranje naizmjeničnog elektromagnetnog polja, ali dio snage se troši na stvaranje lutajućih fluksova. Zalutali tokovi slabe glavni magnetni tok i smanjuju efikasnost asinhrone jedinice.

Trenutna snaga

Proračun snage indukcionog motora može se obaviti koristeći trenutne podatke. Da biste to učinili, slijedite ove korake:

1. Uključite motor.
2. Upotrebom ampermetra izmjerite struju u svakom okretu.
3. Izračunajte prosječnu trenutnu vrijednost na osnovu rezultata mjerenja u drugom paragrafu.
4. Pomnožite prosječnu struju sa naponom. Dobijte snagu.

Snaga se uvijek može izračunati kao proizvod struje i napona. U ovom slučaju, važno je znati koje vrijednosti U i I treba uzeti. U ovom slučaju, U je napon napajanja, to je konstantna vrijednost, a I može varirati u zavisnosti od toga na kom se namotu (statoru ili rotoru) mjeri struja, pa je potrebno odabrati njegovu prosječnu vrijednost.

Snaga prema veličini

Stator ima mnogo različitih komponenti, od kojih je jedna jezgro. Za izračunavanje snage motora sakoristeći dimenzije, uradite sljedeće:

1. Izmjerite dužinu i prečnik jezgra.
2. Izračunajte konstantu C, koja će se koristiti u daljim proračunima. C=(πDn)/(120f)
3. Izračunajte snagu P koristeći formulu P=CD²ln10^{-6, gdje je C izračunata konstanta, D je prečnik jezgra, n je brzina rotacije osovine, l je dužina jezgra.}

Sva mjerenja i proračune je bolje napraviti sa maksimalnom preciznošću kako bi proračun snage elektromotora bio što bliži stvarnosti.

Vučna snaga

Snaga asinhronog motora se također može odrediti pomoću vrijednosti vučne sile. Da biste to učinili, morat ćete izmjeriti radijus jezgra (što preciznije, to bolje), odrediti brzinu kojom se osovina jedinice rotira, a također izmjeriti vučnu silu motora pomoću dinamometra.

Svi podaci moraju biti zamijenjeni u sljedeću formulu:

P=2πFnr, gdje je F vučna sila, n je brzina rotacije osovine, r je polumjer jezgra

Njansa indukcionog motora

Sve gore navedene formule, koje se koriste za izračunavanje snage trofaznog motora, omogućavaju nam da izvučemo važan zaključak da motori mogu biti različitih veličina, imati različite brzine, ali na kraju imati istu snagu.

Ovo dozvoljavadizajneri da kreiraju modele motora koji se mogu koristiti u raznim uvjetima.

DC motor

DC motor je mašina koja pretvara električnu energiju primljenu iz jednosmerne struje u mehaničku snagu. Princip njegovog rada nema mnogo veze sa asinhronom mašinom.

DC motor se sastoji od statora, armature i nosača, kao i kontaktnih četkica i komutatora.

Kolektor - uređaj koji pretvara naizmjeničnu struju u jednosmjernu (i obrnuto).

Za izračunavanje korisne snage takve jedinice, koja se troši na obavljanje bilo kojeg posla, dovoljno je pomnožiti EMF armature sa strujom armature:

• P=E_aI_a.

Kao što vidite, proračun snage DC motora je mnogo jednostavniji od proračuna napravljenih u asinhronom motoru.