محاسبه قدرت موتور: روش ها و فرمول های لازم

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-15 17:23

کسی باید قدرت یونیت موتور را محاسبه کند تا مالیات خودرو را محاسبه کند. برای برخی مهم است که به طور مستقل قدرت موتور کمپرسور را محاسبه کنند. برای کسی مهم است که دقیقاً قدرت دستگاه را بداند تا آن را با دستگاهی که اعلام شده مقایسه کند. به طور کلی، محاسبه توان و انتخاب موتور دو فرآیند جدایی ناپذیر هستند.

اینها تنها دلایلی نیستند که رانندگان سعی می کنند به طور مستقل قدرت موتورهای خودروهای خود را محاسبه کنند. انجام این کار بدون فرمول های لازم برای محاسبه بسیار دشوار است. آنها در این مقاله آورده خواهند شد تا هر راننده ای بتواند خودش محاسبه کند که قدرت واقعی موتور ماشینش چقدر است.

مقدمه

حداقل چهار روش متداول برای محاسبه قدرت موتور احتراق داخلی وجود دارد. در این روش ها از پارامترهای زیر واحد پیشران استفاده می شود:

1. گردش مالی.
2. جلد.
3. پیچشلحظه.
4. فشار مؤثر در داخل محفظه احتراق.

برای محاسبات، باید وزن خودرو و همچنین زمان شتاب تا 100 کیلومتر بر ساعت را بدانید.

هر یک از فرمول های زیر برای محاسبه قدرت موتور دارای مقداری خطا است و نمی تواند یک نتیجه 100٪ دقیق ارائه دهد. این همیشه باید هنگام تجزیه و تحلیل داده های دریافتی در نظر گرفته شود.

اگر توان را با استفاده از تمام فرمول هایی که در مقاله توضیح داده خواهد شد محاسبه کنید، می توانید مقدار متوسط توان واقعی موتور را دریابید و اختلاف با نتیجه واقعی بیش از 10 نخواهد بود. %

اگر ظرافت‌های علمی مختلف مرتبط با تعریف مفاهیم فنی را در نظر نگیریم، می‌توان گفت که نیرو انرژی تولید شده توسط واحد پیشرانه و تبدیل به گشتاور روی شفت است. در عین حال، توان یک مقدار متغیر است و حداکثر مقدار آن در یک سرعت چرخش شفت معین (که در اطلاعات پاسپورت نشان داده شده است) به دست می آید.

در موتورهای احتراق داخلی مدرن، حداکثر قدرت در 5، 5-6، 6 هزار دور در دقیقه به دست می آید. در بالاترین میانگین مقدار موثر فشار در سیلندرها مشاهده می شود. مقدار این فشار به پارامترهای زیر بستگی دارد:

• کیفیت مخلوط سوخت؛
• کامل احتراق؛
• اتلاف سوخت.

قدرت، به عنوان یک کمیت فیزیکی، با وات اندازه گیری می شود، در حالی که در صنعت خودروسازی با اسب بخار اندازه گیری می شود. محاسبات شرح داده شده در روش های زیر نتایج را بر حسب کیلووات می دهد، سپس باید با استفاده از آنها به اسب بخار تبدیل شوند.ماشین حساب ویژه.

قدرت از طریق گشتاور

یکی از راه‌های محاسبه قدرت، تعیین وابستگی گشتاور موتور به تعداد دور است.

هر لحظه در فیزیک حاصل نیرویی است که بر شانه اعمال آن وارد می شود. گشتاور حاصل نیرویی است که موتور می تواند برای غلبه بر مقاومت بار، توسط شانه اعمال آن ایجاد کند. این پارامتر است که تعیین می کند موتور با چه سرعتی به حداکثر توان خود می رسد.

گشتاور را می توان به عنوان نسبت حاصلضرب حجم کار و فشار متوسط مؤثر در محفظه احتراق به 0.12566 (ثابت): تعریف کرد.

• M=(V_کار P_موثر)/0، 12566، جایی که V_{کار– جابجایی موتور [l]، P}موثر _{- فشار مؤثر در محفظه احتراق [bar].}

سرعت موتور مشخص کننده سرعت چرخش میل لنگ است.

با استفاده از مقادیر گشتاور موتور و RPM می توان از فرمول محاسبه توان موتور زیر استفاده کرد:

P=(Mn)/9549، که در آن M گشتاور [Nm]، n سرعت شفت [rpm]، 9549 ضریب تناسب است

قدرت محاسبه شده بر حسب کیلووات اندازه گیری می شود. برای تبدیل مقدار محاسبه شده به اسب بخار، باید نتیجه را در ضریب تناسب 1، 36 ضرب کنید.

این روش محاسبه فقط شامل استفاده از دو فرمول ابتدایی است، بنابراین یکی از ساده ترین ها در نظر گرفته می شود. درست است، شما می توانید بیشتر انجام دهیدراحت تر و استفاده از ماشین حساب آنلاین، که در آن باید داده های خاصی در مورد ماشین و واحد موتور آن وارد کنید.

شایان ذکر است که این فرمول برای محاسبه قدرت موتور به شما امکان می دهد فقط قدرتی را که در خروجی موتور به دست می آید محاسبه کنید و نه نیرویی که در واقع به چرخ های ماشین می رسد. تفاوت در چیست؟ تا زمانی که نیرو (اگر آن را به عنوان یک جریان در نظر بگیرید) به چرخ ها می رسد، مثلاً در جعبه انتقال تلفات را تجربه می کند. مصرف کنندگان ثانویه مانند تهویه مطبوع یا ژنراتور نیز نقش مهمی دارند. غیرممکن است که از تلفات برای غلبه بر مقاومت در برابر بلند کردن، غلتیدن و همچنین مقاومت آیرودینامیکی صحبت نکنیم.

این نقطه ضعف تا حدی با استفاده از سایر فرمول های محاسبه جبران می شود.

قدرت از طریق اندازه موتور

همیشه نمی توان گشتاور موتور را تعیین کرد. گاهی اوقات صاحبان خودرو حتی ارزش این پارامتر را نمی دانند. در این حالت، قدرت پیشرانه را می توان با استفاده از حجم موتور پیدا کرد.

برای انجام این کار، باید حجم دستگاه را در سرعت میل لنگ و همچنین در میانگین فشار موثر ضرب کنید. مقدار حاصل باید بر 120 تقسیم شود:

• P=(VnP _کارآمد)/120 که در آن V جابجایی موتور است [cm³]، n سرعت است چرخش میل لنگ [rpm]، P_{موثر - فشار مؤثر متوسط [MPA]، 120 - ثابت، ضریب تناسب.}

قدرت موتور خودرو را با این روش محاسبه می کنندبا استفاده از حجم واحد.

اغلب، مقدار P_{موثر در موتورهای بنزینی نمونه استاندارد از 0.82 مگاپاسکال تا 0.85 مگاپاسکال، در موتورهای اجباری - 0.9 مگاپاسکال، و در واحدهای دیزلی متفاوت است. مقدار فشار بین 0.9 مگاپاسکال و 2.5 مگاپاسکال است.}

هنگام استفاده از این فرمول برای محاسبه توان واقعی موتور، برای تبدیل کیلو وات به اسب بخار. s.، لازم است مقدار حاصل را بر ضریب 0، 735 تقسیم کنیم.

این روش محاسبه نیز از پیچیده ترین روش ها دور است و حداقل زمان و تلاش را می طلبد.

با این روش می توانید قدرت موتور پمپ را محاسبه کنید.

نیروی از طریق جریان هوا

قدرت واحد را می توان با جریان هوا نیز تعیین کرد. درست است، این روش محاسبه فقط برای آن دسته از صاحبان خودروهایی قابل دسترسی است که رایانه داخلی نصب کرده اند که به شما امکان می دهد مصرف هوا را با 5.5 هزار دور در دنده سوم ثبت کنید.

برای بدست آوردن قدرت تقریبی موتور باید مصرف به دست آمده در شرایط فوق را بر سه تقسیم کرد. فرمول به این صورت است:

P=G/3، که در آن G نرخ جریان هوا است

این محاسبه عملکرد موتور را در شرایط ایده آل مشخص می کند، یعنی بدون در نظر گرفتن تلفات انتقال، مصرف کنندگان شخص ثالث و کشش آیرودینامیکی. توان واقعی 10 یا حتی 20 درصد کمتر از توان محاسبه شده است.

بر این اساس میزان جریان هوا در آزمایشگاه روی پایه مخصوصی که خودرو روی آن نصب می شود تعیین می شود.

خوانش حسگرهای داخل هواپیما به شدت به آلودگی آنها بستگی داردو از کالیبراسیون.

بنابراین، محاسبه قدرت موتور بر اساس داده های مصرف هوا بسیار دقیق و موثر است، اما برای به دست آوردن داده های تقریبی کاملاً مناسب است.

قدرت از طریق جرم خودرو و زمان شتاب تا "صدها"

محاسبه با استفاده از وزن خودرو و شتاب آن تا 100 کیلومتر در ساعت یکی از ساده ترین روش ها برای محاسبه توان واقعی موتور است، زیرا وزن خودرو و زمان شتاب اعلام شده تا "صد " پارامترهای پاسپورت خودرو هستند.

این روش برای موتورهایی که با هر نوع سوختی کار می کنند - بنزین، گازوئیل، گاز - مرتبط است زیرا فقط دینامیک شتاب را در نظر می گیرد.

هنگام محاسبه باید وزن وسیله نقلیه را همراه با راننده در نظر گرفت. همچنین، برای نزدیک کردن نتیجه محاسبه تا حد امکان به واقعی، ارزش دارد که تلفات صرف شده برای ترمز، لغزش و همچنین سرعت واکنش گیربکس را در نظر بگیرید. نوع درایو نیز نقش دارد. برای مثال، خودروهای دیفرانسیل جلو حدود 0.5 ثانیه در شروع کار، خودروهای دیفرانسیل عقب از 0.3 ثانیه تا 0.4 ثانیه از دست می دهند.

باقی مانده است که یک ماشین حساب در شبکه پیدا کنید تا قدرت ماشین را از طریق سرعت شتاب محاسبه کنید، داده های لازم را وارد کنید و پاسخ بگیرید. بی معنی است که محاسبات ریاضی را که ماشین حساب انجام می دهد، به دلیل پیچیدگی آنها ارائه دهیم.

نتیجه محاسبه یکی از دقیق‌ترین و نزدیک به واقعی خواهد بود.

این روش برای محاسبه قدرت واقعی یک خودرو به نظر بسیاری راحت‌ترین روش است، زیرا صاحبان خودرو باید حداقل تلاش کنند - برای اندازه‌گیری سرعت شتاب تا100 کیلومتر در ساعت و داده های اضافی را در ماشین حساب خودکار وارد کنید.

سایر انواع موتور

بر کسی پوشیده نیست که موتورها نه تنها در خودروها، بلکه در صنعت و حتی در زندگی روزمره نیز مورد استفاده قرار می گیرند. موتورهای با اندازه های مختلف را می توان در کارخانه ها - شفت های محرک - و در لوازم خانگی مانند چرخ گوشت های اتوماتیک یافت.

گاهی اوقات لازم است قدرت واقعی چنین موتورهایی را محاسبه کنید. نحوه انجام این کار در زیر توضیح داده شده است.

لازم به ذکر است که محاسبه توان موتور 3 فاز را می توان به صورت زیر انجام داد:

• P=M_گشتاورn، که در آن M_{گشتاور گشتاور و n سرعت شفت است.}

موتور القایی

واحد ناهمزمان وسیله ای است که ویژگی آن این است که فرکانس چرخش میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط استاتور آن همیشه بیشتر از فرکانس چرخش روتور آن است.

اصل عملکرد یک ماشین ناهمزمان مشابه اصل کار یک ترانسفورماتور است. قوانین القای الکترومغناطیسی اعمال می شود (پیوند شار متغیر سیم پیچ باعث القای EMF در آن می شود) و آمپر (یک نیروی الکترومغناطیسی بر روی رسانایی با طول خاصی اعمال می شود که از طریق آن جریانی در میدانی با مقدار مشخصی جریان می یابد. استقرا).

موتور القایی به طور کلی از استاتور، روتور، شفت و تکیه گاه تشکیل شده است. استاتور شامل اجزای اصلی زیر است: سیم پیچ، هسته، مسکن. روتور از یک هسته و یک سیم پیچ تشکیل شده است.

وظیفه اصلی یک موتور القایی تغییر شکل استانرژی الکتریکی، که به سیم‌پیچ استاتور عرضه می‌شود، به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود که می‌توان آن را از یک شفت در حال چرخش حذف کرد.

قدرت موتور ناهمزمان

در حوزه فنی علم، سه نوع قدرت وجود دارد:

• کامل (با حرف S مشخص می شود)؛
• فعال (با حرف P مشخص می شود)؛
• واکنشی (با حرف Q نشان داده شده است).

توان کل را می توان به عنوان بردار نشان داد که دارای یک بخش واقعی و یک قسمت خیالی است (لازم است بخش ریاضیات مربوط به اعداد مختلط را به خاطر بسپارید).

بخش واقعی قدرت فعالی است که صرف انجام کارهای مفیدی مانند چرخش شفت و همچنین تولید گرما می شود.

قسمت خیالی با توان راکتیو که در ایجاد شار مغناطیسی شرکت می کند (که با حرف F نشان داده می شود) بیان می شود.

این شار مغناطیسی است که اساس اصل عملکرد یک واحد ناهمزمان، یک موتور سنکرون، یک ماشین DC و یک ترانسفورماتور است.

توان راکتیو برای شارژ خازن ها، ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف چوک ها استفاده می شود.

توان اکتیو به عنوان حاصل ضرب جریان و ولتاژ و ضریب توان محاسبه می شود:

P=IUcosφ

توان راکتیو به صورت حاصل ضرب جریان و ولتاژ و ضریب توان ۹۰ درجه خارج از فاز محاسبه می شود. در غیر این صورت، می توانید بنویسید:

Q=IUsinφ

مقدار توان کل، اگر به خاطر داشته باشید که می توان آن را به عنوان یک بردار نشان داد،می توان با استفاده از قضیه فیثاغورث به عنوان مجموع مجذورات توان فعال و راکتیو محاسبه کرد:

S=(P²+Q²)^1/2.

اگر فرمول توان کل را به صورت کلی محاسبه کنیم، معلوم می شود که S حاصلضرب جریان و ولتاژ است:

S=IU

ضریب توان cosφ مقداری است که از نظر عددی برابر با نسبت مولفه فعال به توان ظاهری است. برای پیدا کردن sinφ، با دانستن cosφ، باید مقدار φ را بر حسب درجه محاسبه کنید و سینوس آن را بیابید.

این یک محاسبه استاندارد توان موتور بر اساس جریان و ولتاژ است.

محاسبه توان یک واحد ناهمزمان 3 فاز

برای محاسبه توان مفید سیم پیچ استاتور یک موتور سه فاز ناهمزمان، ولتاژ فاز را در جریان فاز و ضریب توان ضرب کنید و مقدار توان حاصل را در سه (در تعداد فازها) ضرب کنید.:

• P_{استاتور}=3U_fI_fcosφ.

محاسبه توان el. از یک موتور فعال، یعنی توانی که از شفت موتور خارج می شود، به صورت زیر تولید می شود:

• P_خروجی=P_stator – P _ضرر.

تلفات زیر در موتور القایی رخ می دهد:

• برق در سیم پیچ استاتور؛
• در فولاد هسته استاتور؛
• الکتریکی در سیم پیچ روتور؛
• مکانیکی؛
• اضافی.

برای محاسبه توان موتور سه فاز در سیم پیچ استاتور با راکتیوکاراکتر، لازم است سه جزء این نوع قدرت را اضافه کنید، یعنی:

• توان راکتیو مصرف شده برای ایجاد شار نشتی سیم پیچ استاتور؛
• توان راکتیو مصرف شده برای ایجاد شار نشتی سیم پیچ روتور؛
• توان راکتیو برای ایجاد جریان اصلی استفاده می شود.

توان راکتیو در یک موتور ناهمزمان عمدتاً صرف ایجاد میدان الکترومغناطیسی متناوب می شود، اما بخشی از توان صرف ایجاد شارهای سرگردان می شود. شارهای سرگردان شار مغناطیسی اصلی را تضعیف می کنند و بازده واحد ناهمزمان را کاهش می دهند.

قدرت فعلی

محاسبه توان موتور القایی را می توان با استفاده از داده های فعلی انجام داد. برای انجام این کار، مراحل زیر را دنبال کنید:

1. موتور را روشن کنید.
2. با استفاده از آمپرمتر، جریان را در هر دور اندازه گیری کنید.
3. میانگین مقدار فعلی را بر اساس نتایج اندازه گیری های انجام شده در پاراگراف دوم محاسبه کنید.
4. جریان متوسط را در ولتاژ ضرب کنید. قدرت بگیرید.

قدرت را همیشه می توان به عنوان حاصل ضرب جریان و ولتاژ محاسبه کرد. در این مورد، مهم است که بدانید کدام مقادیر U و I را باید در نظر گرفت. در این مورد، U ولتاژ تغذیه است، یک مقدار ثابت است، و بسته به اینکه جریان روی کدام سیم پیچ (استاتور یا روتور) اندازه گیری می شود، می توانم تغییر دهم، بنابراین لازم است مقدار متوسط آن را انتخاب کنید.

قدرت بر اساس سایز

استاتور دارای اجزای مختلفی است که یکی از آنها هسته است. برای محاسبه قدرت موتور بابا استفاده از ابعاد، موارد زیر را انجام دهید:

1. طول و قطر هسته را اندازه بگیرید.
2. ثابت C را محاسبه کنید که در محاسبات بعدی استفاده خواهد شد. C=(πDn)/(120f)
3. محاسبه توان P با استفاده از فرمول P=CD²ln10^{-6، که در آن C برابر است ثابت محاسبه شده، D قطر هسته، n سرعت چرخش شفت، l طول هسته است.}

بهتر است تمام اندازه گیری ها و محاسبات با حداکثر دقت انجام شود تا محاسبه قدرت موتور محرکه الکتریکی تا حد امکان به واقعیت نزدیک شود.

قدرت کششی

قدرت یک موتور ناهمزمان را می توان با استفاده از مقدار نیروی کشش نیز تعیین کرد. برای انجام این کار، باید شعاع هسته را اندازه گیری کنید (هرچه دقیق تر، بهتر)، سرعت چرخش شفت دستگاه را ثابت کنید و همچنین نیروی کشش موتور را با استفاده از دینامومتر اندازه گیری کنید.

همه داده ها باید با فرمول زیر جایگزین شوند:

P=2πFnr، که در آن F نیروی کشش، n سرعت چرخش شفت، r شعاع هسته است

تفاوت های ظریف موتور القایی

همه فرمول های فوق که برای محاسبه توان موتور سه فاز استفاده می شود، به ما اجازه می دهد تا نتیجه مهمی بگیریم که موتورها می توانند اندازه های متفاوتی داشته باشند، سرعت های متفاوتی داشته باشند، اما در نهایت قدرت یکسانی داشته باشند..

این اجازه می دهدطراحان برای ایجاد مدل‌هایی از موتورهایی که می‌توانند در شرایط مختلف مورد استفاده قرار گیرند.

موتور DC

موتور DC ماشینی است که نیروی الکتریکی دریافتی از جریان مستقیم را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند. اصل عملکرد آن ارتباط چندانی با یک ماشین ناهمزمان ندارد.

موتور DC از یک استاتور، آرمیچر و تکیه گاه و همچنین برس های تماسی و یک کموتاتور تشکیل شده است.

Collector - دستگاهی که جریان متناوب را به جریان مستقیم (و بالعکس) تبدیل می کند.

برای محاسبه توان مفید چنین واحدی که صرف انجام هر کاری می شود، کافی است EMF آرمیچر را در جریان آرمیچر ضرب کنیم:

• P=E_aI_a.

همانطور که می بینید، محاسبه توان یک موتور DC بسیار ساده تر از محاسبات انجام شده در یک موتور ناهمزمان است.