Ktoś musi obliczyć moc silnika, aby obliczyć podatek samochodowy. Dla niektórych ważne jest samodzielne obliczanie mocy silnika sprężarki. Ważne jest, aby ktoś dokładnie znał moc maszyny, aby porównać ją z zadeklarowaną. Ogólnie rzecz biorąc, obliczanie mocy i wybór silnika to dwa nierozłączne procesy.
To nie jedyne powody, dla których kierowcy próbują samodzielnie obliczyć moc silników swoich samochodów. Jest to dość trudne do zrobienia bez niezbędnych formuł do obliczeń. Zostaną one podane w tym artykule, aby każdy kierowca mógł sam obliczyć, ile wynosi rzeczywista moc silnika jego samochodu.
Wprowadzenie
Istnieją co najmniej cztery popularne sposoby obliczania mocy silnika spalinowego. W metodach tych wykorzystywane są następujące parametry jednostki napędowej:
- Obrót.
- Głośność.
- Skręcaniemoment.
- Efektywne ciśnienie w komorze spalania.
Do obliczeń musisz znać masę samochodu, a także czas przyspieszania do 100 km/h.
Każdy z poniższych wzorów do obliczania mocy silnika zawiera pewien błąd i nie może dać 100% dokładnego wyniku. Należy to zawsze brać pod uwagę podczas analizy otrzymanych danych.
Jeśli obliczysz moc za pomocą wszystkich wzorów, które zostaną opisane w artykule, możesz znaleźć średnią wartość rzeczywistej mocy silnika, a rozbieżność z rzeczywistym wynikiem nie będzie większa niż 10 %.
Jeśli nie weźmiemy pod uwagę różnych subtelności naukowych związanych z definiowaniem pojęć technicznych, to możemy powiedzieć, że moc to energia generowana przez jednostkę napędową i zamieniana na moment obrotowy na wale. Jednocześnie moc jest wartością zmienną, a jej maksymalna wartość osiągana jest przy określonej prędkości obrotowej wału (wskazanej w danych paszportowych).
W nowoczesnych silnikach spalinowych maksymalna moc osiągana jest przy 5, 5-6, 6 tysiącach obrotów na minutę. Obserwuje się to przy najwyższej średniej wartości efektywnej ciśnienia w cylindrach. Wartość tego ciśnienia zależy od następujących parametrów:
- jakość mieszanki paliwowej;
- Pełność spalania;
- strata paliwa.
Moc, jako wielkość fizyczna, jest mierzona w watach, podczas gdy w przemyśle motoryzacyjnym jest mierzona w koniach mechanicznych. Obliczenia opisane w poniższych metodach dadzą wyniki w kilowatach, a następnie będą musiały zostać przeliczone na moc za pomocąspecjalny kalkulator-konwerter.
Moc przez moment obrotowy
Jednym ze sposobów obliczenia mocy jest określenie zależności momentu obrotowego silnika od liczby obrotów.
Każdy moment w fizyce jest produktem siły działającej na jej ramieniu. Moment obrotowy jest iloczynem siły, którą silnik może wytworzyć, aby pokonać opór obciążenia, przez ramię jego przyłożenia. To właśnie ten parametr określa, jak szybko silnik osiąga maksymalną moc.
Moment obrotowy można zdefiniować jako stosunek iloczynu objętości roboczej i średniego ciśnienia efektywnego w komorze spalania do 0,12566 (stałe):
- M=(Vpracujący Pefektywny)/0, 12566, gdzie Vdziałający– pojemność skokowa silnika [l], Pefektywne – ciśnienie efektywne w komorze spalania [bar].
Prędkość silnika charakteryzuje prędkość obrotową wału korbowego.
Używając wartości momentu obrotowego i obrotów silnika, można użyć następującego wzoru obliczania mocy silnika:
P=(Mn)/9549, gdzie M to moment obrotowy [Nm], n to prędkość wału [obr/min], 9549 to współczynnik proporcjonalności
Wyliczona moc jest mierzona w kilowatach. Aby przeliczyć obliczoną wartość na moc, należy pomnożyć wynik przez współczynnik proporcjonalności 1, 36.
Ta metoda obliczania polega na wykorzystaniu tylko dwóch podstawowych wzorów, dlatego uważana jest za jedną z najprostszych. To prawda, możesz więcejłatwiej i skorzystaj z kalkulatora online, w którym musisz wprowadzić określone dane dotyczące samochodu i jego jednostki silnikowej.
Warto zauważyć, że ten wzór do obliczania mocy silnika pozwala obliczyć tylko moc, która jest uzyskiwana na wyjściu silnika, a nie ta, która faktycznie dociera do kół samochodu. Jaka jest różnica? Dopóki moc (jeśli myślisz o niej jako o przepływie) dociera do kół, dochodzi do strat na przykład w skrzyni rozdzielczej. Istotną rolę odgrywają również odbiorniki wtórne, takie jak klimatyzator lub generator. Nie sposób nie wspomnieć o stratach na pokonanie oporów podnoszenia, toczenia, a także oporów aerodynamicznych.
Ta wada jest częściowo niwelowana przez użycie innych formuł obliczeniowych.
Moc przez rozmiar silnika
Nie zawsze można określić moment obrotowy silnika. Czasami właściciele samochodów nawet nie znają wartości tego parametru. W tym przypadku moc jednostki napędowej można znaleźć na podstawie objętości silnika.
Aby to zrobić, należy pomnożyć objętość jednostki przez prędkość wału korbowego, a także przez średnie ciśnienie efektywne. Otrzymaną wartość należy podzielić przez 120:
- P=(VnPwydajność)/120 gdzie V to pojemność skokowa silnika [cm3], n to prędkość obroty wału korbowego [obr/min], Pefektywne – średnie ciśnienie efektywne [MPA], 120 – stały współczynnik proporcjonalności.
W ten sposób obliczana jest moc silnika samochodu za pomocąza pomocą jednostki głośności.
Najczęściej wartość Pefektywna w silnikach benzynowych o standardowej próbce waha się od 0,82 MPa do 0,85 MPa, w silnikach wymuszonych - 0,9 MPa, a w jednostkach wysokoprężnych wartość ciśnienia wynosi od 0,9 MPa do 2,5 MPa.
W przypadku korzystania z tego wzoru do obliczenia rzeczywistej mocy silnika w celu przeliczenia kW na KM. s., konieczne jest podzielenie otrzymanej wartości przez współczynnik równy 0,735.
Ta metoda obliczeniowa jest również daleka od najbardziej skomplikowanej i wymaga minimum czasu i wysiłku.
Za pomocą tej metody możesz obliczyć moc silnika pompy.
Zasilanie przez przepływ powietrza
Moc urządzenia można również określić na podstawie przepływu powietrza. To prawda, że ta metoda obliczeniowa jest dostępna tylko dla tych właścicieli samochodów, którzy mają zainstalowany komputer pokładowy, który pozwala rejestrować zużycie powietrza przy 5,5 tysiąca obrotów na trzecim biegu.
Aby uzyskać przybliżoną moc silnika, konieczne jest podzielenie zużycia uzyskanego w powyższych warunkach przez trzy. Formuła wygląda tak:
P=G/3, gdzie G to natężenie przepływu powietrza
Ta kalkulacja charakteryzuje pracę silnika w idealnych warunkach, to znaczy bez uwzględnienia strat w skrzyni biegów, odbiorników zewnętrznych i oporu aerodynamicznego. Moc rzeczywista jest o 10 lub nawet 20% niższa od wyliczonej.
W związku z tym wielkość przepływu powietrza jest określana w laboratorium na specjalnym stanowisku, na którym montowany jest samochód.
Odczyty czujników pokładowych silnie zależą od ich zanieczyszczeniai z kalibracji.
Dlatego obliczanie mocy silnika na podstawie danych dotyczących zużycia powietrza jest dalekie od najdokładniejszych i najbardziej efektywnych, ale jest całkiem odpowiednie do uzyskania przybliżonych danych.
Moc przez masę samochodu i czas przyspieszenia do „setek”
Obliczanie za pomocą masy samochodu i jego prędkości rozpędzania do 100 km/h jest jedną z najprostszych metod obliczania rzeczywistej mocy silnika, ponieważ masa samochodu i deklarowany czas rozpędzania do „setek to parametry paszportowe samochodu.
Ta metoda jest odpowiednia dla silników zasilanych dowolnym rodzajem paliwa - benzyną, olejem napędowym, gazem - ponieważ uwzględnia tylko dynamikę przyspieszenia.
Przy obliczaniu należy wziąć pod uwagę masę pojazdu wraz z kierowcą. Ponadto, aby wynik obliczeń był jak najbardziej zbliżony do rzeczywistego, warto wziąć pod uwagę straty poniesione na hamowanie, poślizg, a także szybkość reakcji skrzyni biegów. Ważną rolę odgrywa również rodzaj napędu. Na przykład auta z napędem na przednie koła tracą około 0,5 sekundy na starcie, auta z napędem na tylne koła od 0,3 sekundy do 0,4 sekundy.
Pozostaje znaleźć kalkulator w sieci, aby obliczyć moc samochodu na podstawie prędkości przyspieszenia, wprowadzić niezbędne dane i uzyskać odpowiedź. Nie ma sensu podawać obliczeń matematycznych wykonywanych przez kalkulator ze względu na ich złożoność.
Wynik obliczenia będzie jednym z najdokładniejszych, zbliżonym do rzeczywistego.
Ta metoda obliczania rzeczywistej mocy samochodu jest uważana przez wielu za najwygodniejszą, ponieważ właściciele samochodów będą musieli wykonać minimalny wysiłek - zmierzyć prędkość przyspieszenia do100 km/h i wprowadź dodatkowe dane do automatycznego kalkulatora.
Inne typy silników
Nie jest tajemnicą, że silniki są używane nie tylko w samochodach, ale także w przemyśle, a nawet w życiu codziennym. Silniki różnych rozmiarów można znaleźć w fabrykach - wałki napędowe - oraz w sprzęcie AGD, jak automatyczne maszynki do mielenia mięsa.
Czasami trzeba obliczyć rzeczywistą moc takich silników. Jak to zrobić, opisano poniżej.
Warto od razu zauważyć, że obliczenia mocy silnika trójfazowego można wykonać w następujący sposób:
- P=Mmoment obrotowyn, gdzie Mmoment obrotowy to moment obrotowy, a n to prędkość wału.
Silnik indukcyjny
Jednostka asynchroniczna to urządzenie, którego cechą charakterystyczną jest to, że częstotliwość rotacji pola magnetycznego wytwarzanego przez jej stojan jest zawsze większa niż częstotliwość rotacji jej wirnika.
Zasada działania maszyny asynchronicznej jest podobna do zasady działania transformatora. Stosowane są prawa indukcji elektromagnetycznej (zmienne w czasie połączenie strumienia uzwojenia indukuje w nim pole elektromagnetyczne) i Amper (siła elektromagnetyczna działa na przewodnik o określonej długości, przez który przepływa prąd w polu o określonej wartości indukcji).
Silnik indukcyjny zazwyczaj składa się ze stojana, wirnika, wału i wspornika. Stojan składa się z następujących głównych elementów: uzwojenia, rdzenia, obudowy. Wirnik składa się z rdzenia i uzwojenia.
Głównym zadaniem silnika indukcyjnego jest transformacjaenergię elektryczną, która jest dostarczana do uzwojenia stojana, na energię mechaniczną, którą można odprowadzić z obracającego się wału.
Moc silnika asynchronicznego
W technicznej dziedzinie nauki istnieją trzy rodzaje mocy:
- pełne (oznaczone literą S);
- aktywne (oznaczone literą P);
- reaktywny (oznaczony literą Q).
Całkowitą potęgę można przedstawić jako wektor, który ma część rzeczywistą i urojoną (warto pamiętać o rozdziale matematyki związanym z liczbami zespolonymi).
Prawdziwa część to moc czynna zużywana na wykonywanie użytecznych prac, takich jak obracanie wału, czy generowanie ciepła.
Część urojona jest wyrażona przez moc bierną, która bierze udział w tworzeniu strumienia magnetycznego (oznaczonego literą F).
To strumień magnetyczny stanowi podstawę działania jednostki asynchronicznej, silnika synchronicznego, maszyny prądu stałego i transformatora.
Moc bierna służy do ładowania kondensatorów, tworzenia pola magnetycznego wokół dławików.
Moc czynna jest obliczana jako iloczyn prądu i napięcia oraz współczynnika mocy:
P=IUcosφ
Moc bierna jest obliczana jako iloczyn prądu i napięcia oraz współczynnika mocy 90° przesuniętego w fazie. W przeciwnym razie możesz napisać:
Q=JaUgrzechφ
Wartość całkowitej mocy, jeśli pamiętasz, że można ją przedstawić jako wektor,można obliczyć za pomocą twierdzenia Pitagorasa jako pierwiastka sumy kwadratów mocy czynnej i biernej:
S=(P2+Q2)1/2.
Jeśli obliczymy wzór na całkowitą moc w postaci ogólnej, okaże się, że S jest iloczynem prądu i napięcia:
S=JaU
Współczynnik mocy cosφ jest wartością liczbowo równą stosunkowi składnika czynnego do mocy pozornej. Aby znaleźć sinφ, znając cosφ, musisz obliczyć wartość φ w stopniach i znaleźć jego sinus.
Jest to standardowe obliczanie mocy silnika na podstawie prądu i napięcia.
Obliczanie mocy trójfazowej jednostki asynchronicznej
Aby obliczyć moc użyteczną na uzwojeniu stojana asynchronicznego silnika trójfazowego, pomnóż napięcie fazowe przez prąd fazowy i współczynnik mocy, a następnie pomnóż uzyskaną moc przez trzy (przez liczbę faz):
- Pstator=3UfIfcosφ.
Obliczanie mocy el. aktywnego silnika, czyli moc pobierana z wału silnika, jest wytwarzana w następujący sposób:
- Pwyjście=Pstator – Pstrata.
W silniku indukcyjnym występują następujące straty:
- elektryczne w uzwojeniu stojana;
- w stali rdzenia stojana;
- elektryczne w uzwojeniu wirnika;
- mechaniczny;
- dodatkowe.
Aby obliczyć moc silnika trójfazowego w uzwojeniu stojana z biernąznaku, konieczne jest dodanie trzech składowych tego typu mocy, a mianowicie:
- moc bierna pobierana do wytworzenia strumienia upływu uzwojenia stojana;
- moc bierna pobierana do wytworzenia strumienia upływu uzwojenia wirnika;
- moc bierna wykorzystywana do tworzenia głównego strumienia.
Moc bierna w silniku asynchronicznym jest zużywana głównie na tworzenie zmiennego pola elektromagnetycznego, ale część mocy jest zużywana na tworzenie rozproszonych strumieni. Strumienie błądzące osłabiają główny strumień magnetyczny i zmniejszają wydajność jednostki asynchronicznej.
Aktualna moc
Obliczenia mocy silnika indukcyjnego można przeprowadzić na podstawie danych bieżących. Aby to zrobić, wykonaj następujące kroki:
- Włącz silnik.
- Za pomocą amperomierza zmierz prąd w każdym obrocie.
- Oblicz średnią wartość prądu na podstawie wyników pomiarów wykonanych w drugim akapicie.
- Pomnóż średni prąd przez napięcie. Uzyskaj moc.
Moc można zawsze obliczyć jako iloczyn prądu i napięcia. W takim przypadku ważne jest, aby wiedzieć, jakie wartości U i I należy przyjąć. W tym przypadku U jest napięciem zasilania, jest to wartość stała, a I może się zmieniać w zależności od tego, na którym uzwojeniu (stojan lub wirnik) mierzony jest prąd, dlatego należy wybrać jego wartość średnią.
Moc według rozmiaru
Stojan składa się z wielu różnych elementów, z których jednym jest rdzeń. Aby obliczyć moc silnika za pomocąużywając wymiarów, wykonaj następujące czynności:
- Zmierz długość i średnicę rdzenia.
- Oblicz stałą C, która będzie używana w dalszych obliczeniach. C=(πDn)/(120f)
- Oblicz moc P ze wzoru P=CD2ln10-6, gdzie C jest obliczona stała, D to średnica rdzenia, n to prędkość obrotowa wału, l to długość rdzenia.
Lepiej jest wykonywać wszystkie pomiary i obliczenia z maksymalną dokładnością, aby obliczenia mocy silnika elektrycznego były jak najbardziej zbliżone do rzeczywistości.
Siła pociągowa
Moc silnika asynchronicznego można również określić za pomocą wartości siły trakcyjnej. Aby to zrobić, będziesz musiał zmierzyć promień rdzenia (im dokładniejszy, tym lepiej), ustalić prędkość, z jaką obraca się wał jednostki, a także zmierzyć siłę pociągową silnika za pomocą dynamometru.
Wszystkie dane muszą być zastąpione następującym wzorem:
P=2πFnr, gdzie F to siła trakcyjna, n to prędkość obrotowa wału, r to promień rdzenia
Nuans silnika indukcyjnego
Wszystkie powyższe wzory, które służą do obliczania mocy silnika trójfazowego, pozwalają na wyciągnięcie ważnego wniosku, że silniki mogą mieć różne rozmiary, różne prędkości, ale ostatecznie mają taką samą moc.
To pozwalaprojektanci do tworzenia modeli silników, które mogą być używane w różnych warunkach.
Silnik prądu stałego
Silnik prądu stałego to maszyna, która przekształca energię elektryczną otrzymaną z prądu stałego na moc mechaniczną. Zasada jego działania ma niewiele wspólnego z maszyną asynchroniczną.
Silnik prądu stałego składa się ze stojana, twornika i wspornika, a także szczotek stykowych i komutatora.
Collector - urządzenie, które zamienia prąd zmienny na prąd stały (i odwrotnie).
Aby obliczyć moc użyteczną takiej jednostki, która jest zużywana na wykonanie dowolnej pracy, wystarczy pomnożyć siłę elektromotoryczną twornika przez prąd twornika:
- P=EaIa.
Jak widać, obliczenie mocy silnika prądu stałego jest znacznie prostsze niż obliczenia wykonane w silniku asynchronicznym.
