Někdo potřebuje vypočítat výkon motorové jednotky, aby mohl vypočítat daň z auta. Pro některé je důležité nezávisle vypočítat výkon motoru kompresoru. Je důležité, aby někdo přesně znal výkon stroje, aby jej mohl porovnat s tím, který byl deklarován. Obecně jsou výpočet výkonu a výběr motoru dva neoddělitelné procesy.
Toto nejsou jediné důvody, proč se motoristé pokoušejí nezávisle vypočítat výkon motorů svých vozů. To se bez potřebných vzorců pro výpočet neobejde. Budou uvedeny v tomto článku, aby si každý motorista mohl sám spočítat, jaký je skutečný výkon motoru jeho vozu.
Úvod
Existují nejméně čtyři běžné způsoby výpočtu výkonu spalovacího motoru. V těchto metodách se používají následující parametry pohonné jednotky:
- Obraty.
- Volume.
- Twistingmoment.
- Efektivní tlak ve spalovací komoře.
Pro výpočty potřebujete znát hmotnost vozu a také dobu zrychlení na 100 km/h.
Každý z následujících vzorců pro výpočet výkonu motoru má nějakou chybu a nemůže poskytnout 100% přesný výsledek. To by mělo být vždy vzato v úvahu při analýze přijatých dat.
Pokud spočítáte výkon pomocí všech vzorců, které budou popsány v článku, můžete zjistit průměrnou hodnotu skutečného výkonu motoru a nesoulad se skutečným výsledkem nebude větší než 10 %.
Pokud nebereme v úvahu různé vědecké jemnosti spojené s definicí technických pojmů, pak můžeme říci, že výkon je energie generovaná pohonnou jednotkou a převedená na točivý moment na hřídeli. Současně je výkon proměnnou hodnotou a jeho maximální hodnoty je dosaženo při určité rychlosti otáčení hřídele (uvedené v údajích v pasu).
V moderních spalovacích motorech je maximálního výkonu dosaženo při 5, 5-6, 6 tisících otáčkách za minutu. Je pozorován při nejvyšší průměrné efektivní hodnotě tlaku ve válcích. Hodnota tohoto tlaku závisí na následujících parametrech:
- kvalita palivové směsi;
- Úplnost spalování;
- ztráta paliva.
Výkon jako fyzikální veličina se měří ve wattech, zatímco v automobilovém průmyslu se měří v koňských silách. Výpočty popsané v níže uvedených metodách poskytnou výsledky v kilowattech, poté je bude nutné převést na koňské síly pomocíspeciální kalkulačka-konvertor.
Výkon přes točivý moment
Jedním ze způsobů, jak vypočítat výkon, je určit závislost točivého momentu motoru na počtu otáček.
Každý okamžik ve fyzice je produktem síly na rameni jeho aplikace. Točivý moment je produktem síly, kterou může motor vyvinout, aby překonal odpor zatížení ramenem jeho aplikace. Je to tento parametr, který určuje, jak rychle motor dosáhne svého maximálního výkonu.
Točivý moment lze definovat jako poměr součinu pracovního objemu a průměrného efektivního tlaku ve spalovací komoře k 0,12566 (konstanta):
- M=(Vpracovní Pefektivní)/0, 12566, kde Vpracovní– zdvihový objem motoru [l], Pefektivní – efektivní tlak ve spalovací komoře [bar].
Otáčky motoru charakterizují rychlost otáčení klikového hřídele.
Pomocí hodnot točivého momentu motoru a otáček motoru lze použít následující vzorec pro výpočet výkonu motoru:
P=(Mn)/9549, kde M je točivý moment [Nm], n je rychlost hřídele [ot./min], 9549 je faktor proporcionality
Vypočítaný výkon se měří v kilowattech. Chcete-li vypočítanou hodnotu převést na koňské síly, musíte výsledek vynásobit faktorem proporcionality 1, 36.
Tento způsob výpočtu spočívá v použití pouze dvou elementárních vzorců, proto je považován za jeden z nejjednodušších. Pravda, můžete udělat vícjednodušší a použijte online kalkulačku, do které je potřeba zadat určité údaje o voze a jeho motorové jednotce.
Za zmínku stojí, že tento vzorec pro výpočet výkonu motoru umožňuje vypočítat pouze výkon, který je získán na výstupu motoru, a nikoli ten, který skutečně přichází na kola automobilu. Jaký je rozdíl? Dokud se výkon (pokud si to představujete jako tok) dostává na kola, zažívá ztráty například v rozdělovací převodovce. Významnou roli hrají také sekundární spotřebiče, jako je klimatizace nebo generátor. Nelze nezmínit ztráty při překonávání odporu při zvedání, odvalování a aerodynamického odporu.
Tato nevýhoda je částečně kompenzována použitím jiných kalkulačních vzorců.
Výkon díky velikosti motoru
Ne vždy je možné určit točivý moment motoru. Někdy majitelé automobilů ani neznají hodnotu tohoto parametru. V tomto případě lze výkon pohonné jednotky zjistit pomocí objemu motoru.
K tomu je třeba vynásobit objem jednotky otáčkami klikového hřídele a také průměrným efektivním tlakem. Výsledná hodnota musí být vydělena 120:
- P=(VnPefektivní)/120 kde V je zdvihový objem motoru [cm3], n je rychlost rotace klikového hřídele [ot./min], Pefektivní – průměrný efektivní tlak [MPA], 120 – konstantní, faktor úměrnosti.
Takto se počítá výkon motoru automobilupomocí jednotky hlasitosti.
Nejčastěji se hodnota Pefektivní u benzinových motorů standardního vzorku pohybuje od 0,82 MPa do 0,85 MPa, u nucených motorů - 0,9 MPa a u dieselových jednotek hodnota tlaku je mezi 0,9 MPa a 2,5 MPa.
Při použití tohoto vzorce pro výpočet skutečného výkonu motoru pro převod kW na hp. s., je nutné vydělit výslednou hodnotu faktorem rovným 0, 735.
Tato metoda výpočtu také není zdaleka nejsložitější a vyžaduje minimum času a úsilí.
Pomocí této metody můžete vypočítat výkon motoru čerpadla.
Výkon díky proudění vzduchu
Výkon jednotky lze také určit podle průtoku vzduchu. Je pravda, že tato metoda výpočtu je dostupná pouze těm majitelům automobilů, kteří mají nainstalovaný palubní počítač, který umožňuje zaznamenat spotřebu vzduchu při 5,5 tisících otáčkách na třetí rychlostní stupeň.
Pro získání přibližného výkonu motoru je nutné spotřebu získanou za výše uvedených podmínek vydělit třemi. Vzorec vypadá takto:
P=G/3, kde G je průtok vzduchu
Tento výpočet charakterizuje provoz motoru za ideálních podmínek, to znamená bez zohlednění převodových ztrát, cizích spotřebitelů a aerodynamického odporu. Skutečná síla je o 10 nebo dokonce o 20 % nižší než vypočítaná.
V souladu s tím je množství průtoku vzduchu stanoveno v laboratoři na speciálním stojanu, na kterém je vůz instalován.
Odečty palubních senzorů silně závisí na jejich znečištěnía z kalibrace.
Výpočet výkonu motoru na základě údajů o spotřebě vzduchu tedy zdaleka není nejpřesnější a nejefektivnější, ale pro získání přibližných údajů je docela vhodný.
Výkon přes hmotnost vozu a čas zrychlení na „stovky“
Výpočet pomocí hmotnosti vozu a jeho rychlosti zrychlení na 100 km/h je jednou z nejjednodušších metod pro výpočet skutečného výkonu motoru, protože hmotnost vozu a deklarovaná doba zrychlení na „stovky“ jsou parametry pasu auta.
Tato metoda je relevantní pro motory běžící na jakýkoli druh paliva – benzín, naftu, plyn – protože bere v úvahu pouze dynamiku zrychlení.
Při výpočtu je nutné vzít v úvahu hmotnost vozidla společně s řidičem. Také, aby se výsledek výpočtu co nejvíce přiblížil skutečnému, stojí za to vzít v úvahu ztráty vynaložené na brzdění, prokluzování a také reakční rychlost převodovky. Svou roli hraje i typ pohonu. Například vozy s pohonem předních kol ztrácejí na startu asi 0,5 sekundy, vozy s pohonem zadních kol od 0,3 sekundy do 0,4 sekundy.
Zbývá najít na netu kalkulačku pro výpočet výkonu auta prostřednictvím zrychlení, zadat potřebné údaje a získat odpověď. Nemá smysl uvádět matematické výpočty, které provádí kalkulačka, kvůli jejich složitosti.
Výsledek výpočtu bude jeden z nejpřesnějších, téměř skutečný.
Tento způsob výpočtu skutečného výkonu automobilu je mnohými považován za nejpohodlnější, protože majitelé automobilů budou muset vynaložit minimální úsilí - měřit rychlost zrychlení na100 km/h a zadejte další údaje do automatické kalkulačky.
Jiné typy motorů
Není žádným tajemstvím, že motory se používají nejen v automobilech, ale také v průmyslu a dokonce i v každodenním životě. Motory různých velikostí lze nalézt v továrnách - hnací hřídele - a v domácích spotřebičích, jako jsou automatické mlýnky na maso.
Někdy je potřeba vypočítat skutečný výkon takových motorů. Jak to udělat, je popsáno níže.
Okamžitě stojí za zmínku, že výpočet výkonu 3fázového motoru lze provést následovně:
- P=Mtorquen, kde Mtorque je točivý moment a n je rychlost hřídele.
Indukční motor
Asynchronní jednotka je zařízení, jehož zvláštností je, že frekvence rotace magnetického pole vytvářeného jejím statorem je vždy větší než frekvence rotace jejího rotoru.
Princip činnosti asynchronního stroje je podobný principu činnosti transformátoru. Uplatňují se zákony elektromagnetické indukce (časově proměnná vazba toku vinutí v něm indukuje EMF) a Ampere (na vodič určité délky působí elektromagnetická síla, kterou protéká proud v poli o určité hodnotě). indukce).
Indukční motor se obecně skládá ze statoru, rotoru, hřídele a podpěry. Stator obsahuje tyto hlavní součásti: vinutí, jádro, pouzdro. Rotor se skládá z jádra a vinutí.
Hlavním úkolem indukčního motoru je transformaceelektrická energie, která je přiváděna do vinutí statoru, na mechanickou energii, kterou lze odebírat z rotujícího hřídele.
Výkon asynchronního motoru
V technické oblasti vědy existují tři typy síly:
- plný (označený písmenem S);
- aktivní (označeno písmenem P);
- reaktivní (označeno písmenem Q).
Celkovou mocninu lze znázornit jako vektor, který má reálnou a imaginární část (stojí za to si připomenout část matematiky související s komplexními čísly).
Skutečnou součástí je aktivní výkon, který se vynakládá na užitečnou práci, jako je otáčení hřídele a také na generování tepla.
Imaginární část je vyjádřena jalovým výkonem, který se podílí na vytváření magnetického toku (označeno písmenem F).
Je to magnetický tok, který je základem principu činnosti asynchronní jednotky, synchronního motoru, stejnosměrného stroje a transformátoru.
Jalový výkon se používá k nabíjení kondenzátorů, vytváření magnetického pole kolem tlumivek.
Činný výkon se vypočítá jako součin proudu a napětí a účiníku:
P=IUcosφ
Jalový výkon se vypočítá jako součin proudu a napětí a účiníku 90° mimo fázi. Jinak můžete napsat:
Q=jáUsinφ
Hodnota celkového výkonu, pokud si pamatujete, že může být reprezentována jako vektor,lze vypočítat pomocí Pythagorovy věty jako odmocninový součet druhých mocnin činného a jalového výkonu:
S=(P2+Q2)1/2.
Pokud vypočítáme vzorec celkového výkonu v obecném tvaru, ukáže se, že S je součin proudu a napětí:
S=IU
Účiník cosφ je hodnota, která se číselně rovná poměru činné složky ke zdánlivému výkonu. Abyste našli sinφ, když znáte cosφ, musíte vypočítat hodnotu φ ve stupních a najít jeho sinus.
Toto je standardní výpočet výkonu motoru na základě proudu a napětí.
Výpočet výkonu 3fázové asynchronní jednotky
Pro výpočet užitečného výkonu na vinutí statoru asynchronního 3fázového motoru vynásobte fázové napětí fázovým proudem a účiníkem a výslednou hodnotu výkonu vynásobte třemi (počet fází):
- Pstator=3UfIfcosφ.
Výpočet výkonu el. aktivního motoru, tj. výkon, který se odebírá z hřídele motoru, se vyrábí následovně:
- Poutput=Pstator – Ploss.
V indukčním motoru dochází k následujícím ztrátám:
- elektrické ve vinutí statoru;
- z oceli jádra statoru;
- elektrické ve vinutí rotoru;
- mechanické;
- další.
Pro výpočet výkonu třífázového motoru ve vinutí statoru s jalovýmznak, je nutné přidat tři složky tohoto typu síly, a to:
- jalový výkon spotřebovaný k vytvoření svodového toku statorového vinutí;
- jalový výkon spotřebovaný k vytvoření svodového toku vinutí rotoru;
- jalová síla použitá k vytvoření hlavního proudu.
Jalový výkon v asynchronním motoru se vynakládá hlavně na vytváření střídavého elektromagnetického pole, ale část výkonu se vynakládá na vytváření bludných toků. Bludné toky oslabují hlavní magnetický tok a snižují účinnost asynchronní jednotky.
Aktuální výkon
Výpočet výkonu indukčního motoru lze provést pomocí aktuálních dat. Chcete-li to provést, postupujte takto:
- Zapněte motor.
- Pomocí ampérmetru změřte proud v každé zatáčce.
- Vypočítejte průměrnou aktuální hodnotu na základě výsledků měření provedených v druhém odstavci.
- Vynásobte průměrný proud napětím. Získejte sílu.
Výkon lze vždy vypočítat jako součin proudu a napětí. V tomto případě je důležité vědět, jaké hodnoty U a I je třeba vzít. V tomto případě je U napájecí napětí, je to konstantní hodnota a mohu se lišit podle toho, na kterém vinutí (stator nebo rotor) je proud měřen, takže je nutné zvolit jeho průměrnou hodnotu.
Výkon podle velikosti
Stator má mnoho různých součástí, z nichž jednou je jádro. Pro výpočet výkonu motoru spomocí rozměrů proveďte následující:
- Změřte délku a průměr jádra.
- Vypočítejte konstantu C, která bude použita v dalších výpočtech. C=(πDn)/(120f)
- Vypočítejte mocninu P pomocí vzorce P=CD2ln10-6, kde C je vypočítaná konstanta, D je průměr jádra, n je rychlost otáčení hřídele, l je délka jádra.
Všechna měření a výpočty je lepší provádět s maximální přesností, aby se výpočet výkonu elektromotoru pohonu co nejvíce přiblížil skutečnosti.
Tažná síla
Výkon asynchronního motoru lze také určit pomocí hodnoty tažné síly. K tomu budete muset změřit poloměr jádra (čím přesnější, tím lepší), opravit rychlost otáčení hřídele jednotky a také změřit tažnou sílu motoru pomocí dynamometru.
Všechna data musí být nahrazena následujícím vzorcem:
P=2πFnr, kde F je tažná síla, n je rychlost otáčení hřídele, r je poloměr jádra
Nuance indukčního motoru
Všechny výše uvedené vzorce, které se používají k výpočtu výkonu třífázového motoru, nám umožňují vyvodit důležitý závěr, že motory mohou být různé velikosti, mít různé rychlosti, ale nakonec mít stejný výkon.
To umožňujekonstruktéři vytvářet modely motorů, které lze použít v široké škále podmínek.
DC motor
Stejnosměrný motor je stroj, který přeměňuje elektrickou energii získanou ze stejnosměrného proudu na mechanickou energii. Princip jeho činnosti nemá mnoho společného s asynchronním strojem.
DC motor se skládá ze statoru, kotvy a podpěry, jakož i kontaktních kartáčů a komutátoru.
Collector – zařízení, které převádí střídavý proud na stejnosměrný proud (a naopak).
Pro výpočet užitečného výkonu takové jednotky, který je vynaložen na provádění jakékoli práce, stačí vynásobit EMF kotvy proudem kotvy:
- P=EaIa.
Jak vidíte, výpočet výkonu stejnosměrného motoru je mnohem jednodušší než výpočty provedené v asynchronním motoru.
