Niekto potrebuje vypočítať výkon motorovej jednotky, aby mohol vypočítať daň z auta. Pre niektorých je dôležité nezávisle vypočítať výkon motora kompresora. Je dôležité, aby niekto presne poznal výkon stroja, aby ho mohol porovnať s tým, ktorý bol deklarovaný. Vo všeobecnosti sú výpočet výkonu a výber motora dva neoddeliteľné procesy.
Toto nie sú jediné dôvody, prečo sa motoristi snažia nezávisle vypočítať výkon motorov svojich áut. To je dosť ťažké urobiť bez potrebných vzorcov na výpočet. Budú uvedené v tomto článku, aby si každý motorista mohol sám spočítať, aký je skutočný výkon motora jeho auta.
Úvod
Existujú najmenej štyri bežné spôsoby výpočtu výkonu spaľovacieho motora. Pri týchto metódach sa používajú tieto parametre pohonnej jednotky:
- Obraty.
- Volume.
- Krúteniemoment.
- Efektívny tlak vo vnútri spaľovacej komory.
Pre výpočty potrebujete poznať hmotnosť auta, ako aj čas zrýchlenia na 100 km/h.
Každý z nasledujúcich vzorcov na výpočet výkonu motora má určitú chybu a nemôže poskytnúť 100 % presný výsledok. Toto by sa malo vždy vziať do úvahy pri analýze prijatých údajov.
Ak vypočítate výkon pomocou všetkých vzorcov, ktoré budú popísané v článku, môžete zistiť priemernú hodnotu skutočného výkonu motora a nezrovnalosť so skutočným výsledkom nebude väčšia ako 10 %.
Ak neberieme do úvahy rôzne vedecké jemnosti spojené s definíciou technických pojmov, potom môžeme povedať, že výkon je energia generovaná pohonnou jednotkou a premenená na krútiaci moment na hriadeli. Výkon je zároveň premennou hodnotou a jeho maximálna hodnota sa dosiahne pri určitej rýchlosti otáčania hriadeľa (uvedená v údajoch v pase).
V moderných spaľovacích motoroch sa maximálny výkon dosahuje pri 5, 5-6, 6 tisícoch otáčok za minútu. Pozoruje sa pri najvyššej priemernej efektívnej hodnote tlaku vo valcoch. Hodnota tohto tlaku závisí od nasledujúcich parametrov:
- kvalita palivovej zmesi;
- Úplnosť spaľovania;
- strata paliva.
Výkon ako fyzikálna veličina sa meria vo wattoch, zatiaľ čo v automobilovom priemysle sa meria v konských silách. Výpočty opísané v nižšie uvedených metódach poskytnú výsledky v kilowattoch, potom ich bude potrebné previesť na konské sily pomocoušpeciálna kalkulačka-konvertor.
Výkon cez krútiaci moment
Jedným zo spôsobov, ako vypočítať výkon, je určiť závislosť krútiaceho momentu motora od počtu otáčok.
Akýkoľvek moment vo fyzike je výsledkom sily na ramene jeho aplikácie. Krútiaci moment je výsledkom sily, ktorú môže motor vyvinúť na prekonanie odporu zaťaženia ramenom jeho pôsobenia. Práve tento parameter určuje, ako rýchlo motor dosiahne svoj maximálny výkon.
Krútiaci moment možno definovať ako pomer súčinu pracovného objemu a priemerného efektívneho tlaku v spaľovacej komore k 0,12566 (konštanta):
- M=(Vworking Peffective)/0, 12566, kde Vworking– zdvihový objem motora [l], Peffective – efektívny tlak v spaľovacej komore [bar].
Rýchlosť motora charakterizuje rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa.
Pomocou hodnôt krútiaceho momentu motora a otáčok za minútu je možné použiť nasledujúci vzorec na výpočet výkonu motora:
P=(Mn)/9549, kde M je krútiaci moment [Nm], n je rýchlosť hriadeľa [ot./min], 9549 je faktor proporcionality
Vypočítaný výkon sa meria v kilowattoch. Ak chcete previesť vypočítanú hodnotu na konské sily, musíte výsledok vynásobiť koeficientom proporcionality 1, 36.
Tento spôsob výpočtu spočíva v použití iba dvoch základných vzorcov, preto sa považuje za jeden z najjednoduchších. Je pravda, že môžete urobiť viacjednoduchšie a použite online kalkulačku, do ktorej je potrebné zadať určité údaje o aute a jeho motorovej jednotke.
Za zmienku stojí, že tento vzorec na výpočet výkonu motora vám umožňuje vypočítať iba výkon, ktorý sa získa na výstupe motora, a nie výkon, ktorý skutočne prichádza na kolesá auta. V čom je rozdiel? Pokiaľ sa výkon (ak si to predstavujete ako tok) dostáva na kolesá, zažíva straty napríklad v prevodovke. Významnú úlohu zohrávajú aj sekundárne spotrebiče ako klimatizácia alebo generátor. Nemožno nespomenúť straty pri prekonávaní odporu pri zdvíhaní, valení, ako aj aerodynamického odporu.
Táto nevýhoda je čiastočne kompenzovaná použitím iných výpočtových vzorcov.
Výkon vďaka veľkosti motora
Nie vždy je možné určiť krútiaci moment motora. Niekedy majitelia automobilov ani nepoznajú hodnotu tohto parametra. V tomto prípade možno výkon pohonnej jednotky zistiť pomocou objemu motora.
Na to je potrebné vynásobiť objem jednotky rýchlosťou kľukového hriadeľa, ako aj priemerným efektívnym tlakom. Výsledná hodnota musí byť vydelená 120:
- P=(VnPefektívne)/120 kde V je zdvihový objem motora [cm3], n je rýchlosť rotácia kľukového hriadeľa [ot./min], Pefektívny – priemerný efektívny tlak [MPA], 120 – konštantný, faktor úmernosti.
Takto sa vypočíta výkon motora autapomocou jednotky objemu.
Najčastejšie sa hodnota Pefektívne v benzínových motoroch štandardnej vzorky pohybuje od 0,82 MPa do 0,85 MPa, v nútených motoroch - 0,9 MPa a v dieselových agregátoch hodnota tlaku je medzi 0,9 MPa a 2,5 MPa.
Pri použití tohto vzorca na výpočet skutočného výkonu motora na prevod kW na hp. s., je potrebné vydeliť výslednú hodnotu koeficientom rovným 0, 735.
Táto metóda výpočtu nie je ani zďaleka najkomplikovanejšia a vyžaduje minimum času a úsilia.
Pomocou tejto metódy môžete vypočítať výkon motora čerpadla.
Výkon prostredníctvom prúdenia vzduchu
Výkon jednotky môže byť určený aj prietokom vzduchu. Je pravda, že tento spôsob výpočtu je dostupný len pre tých majiteľov áut, ktorí majú nainštalovaný palubný počítač, ktorý umožňuje zaznamenávať spotrebu vzduchu pri 5,5 tisíc otáčkach na tretí prevodový stupeň.
Pre získanie približného výkonu motora je potrebné vydeliť spotrebu získanú za vyššie uvedených podmienok tromi. Vzorec vyzerá takto:
P=G/3, kde G je prietok vzduchu
Tento výpočet charakterizuje činnosť motora za ideálnych podmienok, to znamená bez zohľadnenia prevodových strát, spotrebiteľov tretích strán a aerodynamického odporu. Skutočná sila je o 10 alebo dokonca o 20 % nižšia ako vypočítaná.
Podľa toho sa množstvo prietoku vzduchu určuje v laboratóriu na špeciálnom stojane, na ktorom je auto nainštalované.
Hodnoty palubných senzorov silne závisia od ich znečisteniaa z kalibrácie.
Preto výpočet výkonu motora na základe údajov o spotrebe vzduchu nie je ani zďaleka najpresnejší a najefektívnejší, ale na získanie približných údajov je celkom vhodný.
Výkon cez hmotnosť auta a čas zrýchlenia na „stovky“
Výpočet pomocou hmotnosti auta a jeho rýchlosti zrýchlenia na 100 km/h je jednou z najjednoduchších metód na výpočet skutočného výkonu motora, pretože hmotnosť auta a deklarovaný čas zrýchlenia na „stovky“ sú pasové parametre auta.
Táto metóda je relevantná pre motory poháňané akýmkoľvek typom paliva – benzín, nafta, plyn – pretože berie do úvahy iba dynamiku zrýchlenia.
Pri výpočte je potrebné brať do úvahy hmotnosť vozidla spolu s vodičom. Aby sa výsledok výpočtu čo najviac priblížil skutočnému, stojí za to vziať do úvahy straty vynaložené na brzdenie, šmyk, ako aj rýchlosť reakcie prevodovky. Svoju úlohu zohráva aj typ pohonu. Napríklad autá s predným náhonom strácajú na štarte približne 0,5 sekundy, autá s pohonom zadných kolies od 0,3 sekundy do 0,4 sekundy.
Zostáva nájsť na nete kalkulačku na výpočet výkonu auta cez zrýchlenie, zadať potrebné údaje a dostať odpoveď. Nemá zmysel uvádzať matematické výpočty, ktoré robí kalkulačka, kvôli ich zložitosti.
Výsledok výpočtu bude jeden z najpresnejších, takmer skutočný.
Tento spôsob výpočtu skutočného výkonu auta mnohí považujú za najpohodlnejší, pretože majitelia áut budú musieť vynaložiť minimálne úsilie – zmerať rýchlosť zrýchlenia na100 km/h a zadajte ďalšie údaje do automatickej kalkulačky.
Iné typy motorov
Nie je žiadnym tajomstvom, že motory sa používajú nielen v autách, ale aj v priemysle a dokonca aj v každodennom živote. Motory rôznych veľkostí možno nájsť v továrňach - hnacie hriadele - a v domácich spotrebičoch, ako sú automatické mlynčeky na mäso.
Niekedy potrebujete vypočítať skutočný výkon takýchto motorov. Ako to urobiť, je popísané nižšie.
Okamžite stojí za zmienku, že výpočet výkonu 3-fázového motora je možné vykonať takto:
- P=Mtorquen, kde Mtorque je krútiaci moment a n je rýchlosť hriadeľa.
Indukčný motor
Asynchrónna jednotka je zariadenie, ktorého zvláštnosťou je, že frekvencia rotácie magnetického poľa vytváraného jej statorom je vždy väčšia ako frekvencia rotácie jej rotora.
Princíp činnosti asynchrónneho stroja je podobný princípu činnosti transformátora. Uplatňujú sa zákony elektromagnetickej indukcie (časovo sa meniace tok vinutia indukuje v ňom EMF) a Ampér (elektromagnetická sila pôsobí na vodič určitej dĺžky, cez ktorý preteká prúd v poli s určitou hodnotou indukcie).
Indukčný motor sa vo všeobecnosti skladá zo statora, rotora, hriadeľa a podpery. Stator obsahuje tieto hlavné komponenty: vinutie, jadro, puzdro. Rotor pozostáva z jadra a vinutia.
Hlavnou úlohou indukčného motora je transformáciaelektrická energia, ktorá je privádzaná do vinutia statora, na mechanickú energiu, ktorú je možné odobrať z rotujúceho hriadeľa.
Výkon asynchrónneho motora
V technickej oblasti vedy existujú tri druhy sily:
- plné (označené písmenom S);
- aktívne (označené písmenom P);
- reaktívne (označené písmenom Q).
Celkovú mocninu možno znázorniť ako vektor, ktorý má skutočnú a imaginárnu časť (stojí za to pripomenúť si časť matematiky týkajúcu sa komplexných čísel).
Skutočná časť je aktívna sila, ktorá sa vynakladá na vykonávanie užitočnej práce, ako je otáčanie hriadeľa, ako aj na vytváranie tepla.
Imaginárna časť je vyjadrená jalovým výkonom, ktorý sa podieľa na tvorbe magnetického toku (označený písmenom F).
Je to magnetický tok, ktorý je základom princípu činnosti asynchrónnej jednotky, synchrónneho motora, jednosmerného stroja a transformátora.
Jalový výkon sa používa na nabíjanie kondenzátorov, vytváranie magnetického poľa okolo tlmiviek.
Aktívny výkon sa vypočíta ako súčin prúdu a napätia a účinníka:
P=IUcosφ
Jalový výkon sa vypočíta ako súčin prúdu a napätia a účinníka o 90° mimo fázy. V opačnom prípade môžete napísať:
Q=jaUsinφ
Hodnota celkového výkonu, ak si pamätáte, že ho možno znázorniť ako vektor,možno vypočítať pomocou Pytagorovej vety ako odmocninu zo štvorcov aktívneho a jalového výkonu:
S=(P2+Q2)1/2.
Ak vypočítame vzorec celkového výkonu vo všeobecnom tvare, ukáže sa, že S je súčin prúdu a napätia:
S=IU
Účinník cosφ je hodnota, ktorá sa číselne rovná pomeru aktívnej zložky k zdanlivému výkonu. Ak chcete nájsť sinφ, ak poznáte cosφ, musíte vypočítať hodnotu φ v stupňoch a nájsť jeho sínus.
Toto je štandardný výpočet výkonu motora na základe prúdu a napätia.
Výpočet výkonu 3-fázovej asynchrónnej jednotky
Na výpočet užitočného výkonu na vinutí statora asynchrónneho 3-fázového motora vynásobte fázové napätie fázovým prúdom a účinníkom a výslednú hodnotu výkonu vynásobte tromi (počtom fáz):
- Pstator=3UfIfcosφ.
Výpočet výkonu el. aktívneho motora, teda výkon, ktorý sa odoberá z hriadeľa motora, sa vyrába takto:
- Poutput=Pstator – Pstrata.
V indukčnom motore dochádza k nasledujúcim stratám:
- elektrické vo vinutí statora;
- z ocele statorového jadra;
- elektrické vo vinutí rotora;
- mechanické;
- additional.
Na výpočet výkonu trojfázového motora vo vinutí statora s jalovýmcharakter, je potrebné pridať tri zložky tohto typu sily, a to:
- jalový výkon spotrebovaný na vytvorenie zvodového toku vinutia statora;
- jalový výkon spotrebovaný na vytvorenie zvodového toku vinutia rotora;
- reaktívna sila použitá na vytvorenie hlavného prúdu.
Reaktívny výkon v asynchrónnom motore sa vynakladá hlavne na vytváranie striedavého elektromagnetického poľa, ale časť výkonu sa vynakladá na vytváranie bludných tokov. Bludné toky oslabujú hlavný magnetický tok a znižujú účinnosť asynchrónnej jednotky.
Aktuálny výkon
Výpočet výkonu indukčného motora je možné vykonať pomocou aktuálnych údajov. Ak to chcete urobiť, postupujte podľa týchto krokov:
- Zapnite motor.
- Pomocou ampérmetra zmerajte prúd v každej zákrute.
- Vypočítajte priemernú aktuálnu hodnotu na základe výsledkov meraní vykonaných v druhom odseku.
- Vynásobte priemerný prúd napätím. Získajte silu.
Výkon je možné vždy vypočítať ako súčin prúdu a napätia. V tomto prípade je dôležité vedieť, ktoré hodnoty U a I by sa mali brať. V tomto prípade je U napájacie napätie, je to konštantná hodnota a môžem sa meniť podľa toho, na ktorom vinutí (stator alebo rotor) sa prúd meria, preto je potrebné zvoliť jeho priemernú hodnotu.
Napájanie podľa veľkosti
Stator má mnoho rôznych komponentov, z ktorých jeden je jadro. Na výpočet výkonu motora spomocou rozmerov postupujte takto:
- Zmerajte dĺžku a priemer jadra.
- Vypočítajte konštantu C, ktorá sa použije pri ďalších výpočtoch. C=(πDn)/(120f)
- Vypočítajte mocninu P pomocou vzorca P=CD2ln10-6, kde C je vypočítaná konštanta, D je priemer jadra, n je rýchlosť otáčania hriadeľa, l je dĺžka jadra.
Všetky merania a výpočty je lepšie robiť s maximálnou presnosťou, aby sa výpočet výkonu elektromotora pohonu čo najviac približoval realite.
Trakčná sila
Výkon asynchrónneho motora možno určiť aj pomocou hodnoty ťažnej sily. Aby ste to dosiahli, budete musieť zmerať polomer jadra (čím presnejšie, tým lepšie), opraviť rýchlosť otáčania hriadeľa jednotky a tiež zmerať ťažnú silu motora pomocou dynamometra.
Všetky údaje musia byť nahradené nasledujúcim vzorcom:
P=2πFnr, kde F je ťažná sila, n je rýchlosť otáčania hriadeľa, r je polomer jadra
Nuance indukčného motora
Všetky vyššie uvedené vzorce, ktoré sa používajú na výpočet výkonu trojfázového motora, nám umožňujú vyvodiť dôležitý záver, že motory môžu mať rôzne veľkosti, rôzne rýchlosti, ale v konečnom dôsledku majú rovnaký výkon.
To umožňujedizajnéri, aby vytvorili modely motorov, ktoré možno použiť v najrôznejších podmienkach.
jednosmerný motor
Jednosmerný motor je stroj, ktorý premieňa elektrickú energiu získanú z jednosmerného prúdu na mechanickú energiu. Princíp jeho činnosti nemá veľa spoločného s asynchrónnym strojom.
Jednosmerný motor pozostáva zo statora, kotvy a podpery, ako aj z kontaktných kief a komutátora.
Zberač – zariadenie, ktoré premieňa striedavý prúd na jednosmerný prúd (a naopak).
Na výpočet užitočného výkonu takejto jednotky, ktorý sa vynakladá na vykonávanie akejkoľvek práce, stačí vynásobiť EMF kotvy prúdom kotvy:
- P=EaIa.
Ako vidíte, výpočet výkonu jednosmerného motora je oveľa jednoduchší ako výpočty asynchrónneho motora.
