Keegi peab automaksu arvutamiseks välja arvutama mootoriploki võimsuse. Mõne jaoks on oluline kompressori mootori võimsus iseseisv alt arvutada. On oluline, et keegi teaks täpselt masina võimsust, et võrrelda seda deklareerituga. Üldiselt on võimsuse arvutamine ja mootori valimine kaks lahutamatut protsessi.
Need pole ainsad põhjused, miks autojuhid püüavad iseseisv alt oma autode mootorite võimsust arvutada. Seda on üsna raske teha ilma arvutamiseks vajalike valemiteta. Need on antud artiklis, et iga autojuht saaks ise välja arvutada, kui suur on tema auto tegelik mootorivõimsus.
Sissejuhatus
Sisepõlemismootori võimsuse arvutamiseks on vähem alt neli levinumat viisi. Nende meetodite puhul kasutatakse jõuseadme järgmisi parameetreid:
- Käibed.
- Volume.
- Keeraminehetk.
- Tõhus rõhk põlemiskambris.
Arvutuste tegemiseks peate teadma auto kaalu ja ka kiirendusaega 100 km/h.
Igas järgmistest mootori võimsuse arvutamise valemitest on viga ja need ei saa anda 100% täpset tulemust. Seda tuleks saadud andmete analüüsimisel alati arvesse võtta.
Kui arvutate võimsuse kõigi artiklis kirjeldatud valemite abil, saate teada mootori tegeliku võimsuse keskmise väärtuse ja lahknevus tegeliku tulemusega ei ületa 10 %.
Kui me ei võta arvesse tehniliste mõistete määratlemisega seotud erinevaid teaduslikke peensusi, siis võime öelda, et võimsus on jõuseadme poolt genereeritud ja võllil pöördemomendiks muudetud energia. Samal ajal on võimsus muutuv väärtus ja selle maksimaalne väärtus saavutatakse teatud võlli pöörlemiskiirusel (näidatud passiandmetes).
Kaasaegsetes sisepõlemismootorites saavutatakse maksimaalne võimsus kiirusel 5, 5-6, 6 tuhat pööret minutis. Seda täheldatakse silindrites oleva rõhu kõrgeima keskmise efektiivse väärtuse juures. Selle rõhu väärtus sõltub järgmistest parameetritest:
- kütuse segu kvaliteet;
- Põlemise täielikkus;
- kütusekadu.
Võimsust kui füüsikalist suurust mõõdetakse vattides, autotööstuses aga hobujõududes. Alltoodud meetodites kirjeldatud arvutused annavad tulemused kilovattides, seejärel tuleb need teisendada hobujõududeks, kasutadesspetsiaalne kalkulaator-muundur.
Toide läbi pöördemomendi
Üks viis võimsuse arvutamiseks on määrata mootori pöördemomendi sõltuvus pöörete arvust.
Iga hetk füüsikas on jõu korrutis selle rakendamisel. Pöördemoment on jõu korrutis, mida mootor suudab arendada, et ületada koormuse takistust selle rakendamise õlaga. See parameeter määrab, kui kiiresti mootor saavutab maksimaalse võimsuse.
Pöördemomenti saab määratleda kui töömahu ja põlemiskambri keskmise efektiivse rõhu korrutise suhet 0,12566 (konstant):
- M=(Vtöötab Pefektiivne)/0, 12566, kus Vtöötab– mootori töömaht [l], Pefektiivne – efektiivne rõhk põlemiskambris [bar].
Mootori pöörlemiskiirus iseloomustab väntvõlli pöörlemiskiirust.
Kasutades mootori pöördemomendi ja pöörete arvu väärtusi, saab kasutada järgmist mootori võimsuse arvutamise valemit:
P=(Mn)/9549, kus M on pöördemoment [Nm], n on võlli kiirus [rpm], 9549 on proportsionaalsustegur
Arvutatud võimsust mõõdetakse kilovattides. Arvutatud väärtuse teisendamiseks hobujõududeks peate tulemuse korrutama proportsionaalsusteguriga 1, 36.
See arvutusmeetod seisneb ainult kahe elementaarvalemi kasutamises, seetõttu peetakse seda üheks lihtsamaks. Tõsi, saate teha rohkemlihtsamaks ja kasutage veebikalkulaatorit, millesse peate sisestama teatud andmed auto ja selle mootoriüksuse kohta.
Väärib märkimist, et see mootori võimsuse arvutamise valem võimaldab arvutada ainult seda võimsust, mis saadakse mootori väljundist, mitte seda, mis tegelikult auto ratastele tuleb. Mis vahe on? Kuni jõud (kui seda mõelda kui voolu) jõuab ratasteni, kogeb see näiteks ülekandekorpuses kadusid. Olulist rolli mängivad ka lisatarbijad, nagu konditsioneer või generaator. On võimatu rääkimata kaotustest, mis tulenevad nii tõste-, veeremis- kui ka aerodünaamilise takistuse ületamisest.
Seda puudust kompenseerib osaliselt teiste arvutusvalemite kasutamine.
Toide läbi mootori suuruse
Alati pole võimalik kindlaks määrata mootori pöördemomenti. Mõnikord ei tea autoomanikud isegi selle parameetri väärtust. Sel juhul saab jõuseadme võimsust leida mootori helitugevuse abil.
Selleks peate korrutama seadme ruumala väntvõlli kiirusega ja ka keskmise efektiivse rõhuga. Saadud väärtus tuleb jagada arvuga 120:
- P=(VnPefektiivne)/120, kus V on mootori töömaht [cm3], n on kiirus väntvõlli pöörlemissagedus [rpm], Pefektiivne – keskmine efektiivne rõhk [MPA], 120 – konstantne, proportsionaalsustegur.
Nii arvutatakse auto mootori võimsustkasutades helitugevuse ühikut.
Enamasti varieerub Peffective standardproovi bensiinimootorites vahemikus 0,82 MPa kuni 0,85 MPa, sundmootorites - 0,9 MPa ja diiselmootorites rõhu väärtus on vahemikus 0,9 MPa kuni 2,5 MPa.
Kui kasutate seda valemit mootori tegeliku võimsuse arvutamiseks, teisendage kW hj. s., on vaja saadud väärtus jagada teguriga, mis on võrdne 0, 735.
See arvutusmeetod pole kaugeltki kõige keerulisem ning võtab minimaalselt aega ja vaeva.
Seda meetodit kasutades saate arvutada pumba mootori võimsust.
Toide läbi õhuvoolu
Seadme võimsust saab määrata ka õhuvoolu järgi. Tõsi, seda arvutusmeetodit saavad kasutada vaid need autoomanikud, kellel on paigaldatud pardaarvuti, mis võimaldab registreerida õhukulu 5,5 tuhande pöörde juures kolmandal käigul.
Mootori ligikaudse võimsuse saamiseks on vaja ül altoodud tingimustel saadud tarbimine jagada kolmega. Valem näeb välja selline:
P=G/3, kus G on õhuvoolu kiirus
See arvutus iseloomustab mootori tööd ideaalsetes tingimustes, st võtmata arvesse ülekandekadusid, kolmandate isikute tarbijaid ja aerodünaamilist takistust. Tegelik võimsus on 10 või isegi 20% väiksem kui arvutatud.
Sellele vastav alt määratakse õhuvoolu hulk laboris spetsiaalsel alusel, millele auto paigaldatakse.
Pardaandurite näidud sõltuvad tugev alt nende saastatusestja kalibreerimisest.
Seetõttu pole mootori võimsuse arvutamine õhukulu andmete põhjal kaugeltki kõige täpsem ja efektiivsem, kuid ligikaudsete andmete saamiseks on see üsna sobiv.
Jõud läbi auto massi ja kiirendusaja "sadadesse"
Arvutamine auto massi ja selle kiirenduskiiruse 100 km/h abil on üks lihtsamaid meetodeid mootori tegeliku võimsuse arvutamiseks, kuna auto mass ja deklareeritud kiirendusaeg sadadesse on auto passi parameetrid.
See meetod on asjakohane mootorite puhul, mis töötavad mis tahes tüüpi kütusel – bensiin, diislikütus, gaas –, kuna see võtab arvesse ainult kiirenduse dünaamikat.
Arvutamisel on vaja arvestada sõiduki massi koos juhiga. Samuti tasub arvutustulemuse tegelikule võimalikult lähedale viimiseks arvestada pidurdamisele, libisemisele kuluvate kadudega, aga ka käigukasti reaktsioonikiirusega. Oma rolli mängib ka ajami tüüp. Näiteks esiveolised autod kaotavad stardis umbes 0,5 sekundit, tagaveolised autod 0,3 sekundilt 0,4 sekundile.
Jääb üle netist leida kalkulaator, et arvutada auto võimsus läbi kiirenduskiiruse, sisestada vajalikud andmed ja saada vastus. Kalkulaatori tehtavaid matemaatilisi arvutusi pole mõtet teha nende keerukuse tõttu.
Arvutuse tulemus on üks täpsemaid, tõele lähedane.
Seda auto tegeliku võimsuse arvutamise meetodit peavad paljud kõige mugavamaks, sest autoomanikud peavad tegema minimaalselt jõupingutusi – kiirenduskiiruse mõõtmiseks100 km/h ja sisestage lisaandmed automaatsesse kalkulaatorisse.
Muud mootoritüübid
Pole saladus, et mootoreid ei kasutata mitte ainult autodes, vaid ka tööstuses ja isegi igapäevaelus. Erineva suurusega mootoreid võib leida tehastest – veovõllid – ja kodumasinatest nagu automaatsed lihaveskid.
Mõnikord peate arvutama selliste mootorite tegeliku võimsuse. Kuidas seda teha, kirjeldatakse allpool.
Väärib kohe märkimist, et 3-faasilise mootori võimsust saab arvutada järgmiselt:
- P=Mmomentn, kus Mmoment on pöördemoment ja n on võlli kiirus.
Asünkroonmootor
Asünkroonseade on seade, mille eripäraks on see, et selle staatori tekitatud magnetvälja pöörlemissagedus on alati suurem kui selle rootori pöörlemissagedus.
Asünkroonmasina tööpõhimõte on sarnane trafo tööpõhimõttega. Rakendatakse elektromagnetilise induktsiooni seadusi (mähise ajas muutuv vooühendus indutseerib selles EMF) ja Ampere (teatud pikkusega juhile mõjub elektromagnetiline jõud, mida läbib teatud väärtusega väljas vool induktsioonist).
Asünkroonmootor koosneb üldiselt staatorist, rootorist, võllist ja toest. Staator sisaldab järgmisi põhikomponente: mähis, südamik, korpus. Rootor koosneb südamikust ja mähisest.
Asünkroonmootori põhiülesanne on teisenduselektrienergia, mis antakse staatori mähisele, mehaaniliseks energiaks, mida saab eemaldada pöörlev alt võllilt.
Asünkroonne mootori võimsus
Teaduse tehnikavaldkonnas on kolme tüüpi võimsusi:
- täis (tähistatud tähega S);
- aktiivne (tähistatakse tähega P);
- reaktiivne (tähistatud tähega Q).
Koguvõimsust saab esitada vektorina, millel on reaalne ja imaginaarne osa (tasub meeles pidada kompleksarvudega seotud matemaatika osa).
Tegelik osa on aktiivne võimsus, mis kulub kasulikule tööle, nagu võlli pööramine, ja ka soojuse tekitamisele.
Imaginaarset osa väljendab reaktiivvõimsus, mis osaleb magnetvoo loomises (tähistatakse tähega F).
See on magnetvoog, mis on asünkroonse seadme, sünkroonmootori, alalisvoolumasina ja trafo tööpõhimõtte aluseks.
Reaktiivvõimsust kasutatakse kondensaatorite laadimiseks ja drosselite ümber magnetvälja loomiseks.
Aktiivvõimsus arvutatakse voolu ja pinge ning võimsusteguri korrutisena:
P=IUcosφ
Reaktiivvõimsus arvutatakse voolu ja pinge ning 90° faasivälise võimsusteguri korrutisena. Vastasel juhul võite kirjutada:
Q=IUsinφ
Koguvõimsuse väärtus, kui mäletate, et seda saab esitada vektorina,saab arvutada Pythagorase teoreemi abil aktiiv- ja reaktiivvõimsuse ruutude juursummana:
S=(P2+Q2)1/2.
Kui arvutame koguvõimsuse valemi üldkujul, selgub, et S on voolu ja pinge korrutis:
S=IU
Võimsustegur cosφ on väärtus, mis on arvuliselt võrdne aktiivse komponendi ja näivvõimsuse suhtega. Sinφ leidmiseks, teades cosφ, peate arvutama φ väärtuse kraadides ja leidma selle siinuse.
See on standardne mootori võimsuse arvutus, mis põhineb voolul ja pingel.
3-faasilise asünkroonse seadme võimsuse arvutamine
Asünkroonse 3-faasilise mootori staatorimähise kasuliku võimsuse arvutamiseks korrutage faasipinge faasivoolu ja võimsusteguriga ning korrutage saadud võimsuse väärtus kolmega (faaside arvuga):
- Pstaator=3UfIfcosφ.
Võimu el. aktiivse mootori võimsus, st võimsus, mis eemaldatakse mootori võllilt, toodetakse järgmiselt:
- Pväljund=Pstaator – Pkaotus.
Asünkroonmootoris esinevad järgmised kaod:
- staatorimähises elekter;
- staatori südamiku terasest;
- rootori mähises elekter;
- mehaaniline;
- lisa.
Reaktiivse staatorimähises kolmefaasilise mootori võimsuse arvutamiseksiseloomu, on vaja lisada seda tüüpi võimsuse kolm komponenti, nimelt:
- staatorimähise lekkevoo tekitamiseks kulunud reaktiivvõimsus;
- reaktiivvõimsus, mis kulub rootori mähise lekkevoo tekitamiseks;
- peavoo loomiseks kasutatud reaktiivvõimsus.
Asünkroonse mootori reaktiivvõimsus kulutatakse peamiselt vahelduva elektromagnetvälja tekitamiseks, kuid osa võimsusest kulub hajuvate voogude tekitamiseks. Hajuvad vood nõrgendavad peamist magnetvoogu ja vähendavad asünkroonse üksuse tõhusust.
Praegune võimsus
Asünkroonmootori võimsust saab arvutada jooksvate andmete põhjal. Selleks toimige järgmiselt.
- Lülita mootor sisse.
- Mõõtke voolutugevust igal pöördel ampermeetri abil.
- Arvutage keskmine vooluväärtus teises lõigus tehtud mõõtmiste tulemuste põhjal.
- Korrutage keskmine vool pingega. Hankige jõudu.
Võimsust saab alati arvutada voolu ja pinge korrutisena. Sel juhul on oluline teada, milliseid U ja I väärtusi tuleks võtta. Sel juhul on U toitepinge, see on konstantne väärtus ja ma võin varieeruda sõltuv alt sellest, millisel mähisel (staatoril või rootoril) voolu mõõdetakse, seega on vaja valida selle keskmine väärtus.
Võimsus suuruse järgi
Staatoril on palju erinevaid komponente, millest üks on südamik. Mootori võimsuse arvutamiseksmõõtmeid kasutades tehke järgmist:
- Mõõtke südamiku pikkus ja läbimõõt.
- Arvutage konstant C, mida kasutatakse edasistes arvutustes. C=(πDn)/(120f)
- Arvutage võimsus P valemiga P=CD2ln10-6, kus C on arvutatud konstant, D on südamiku läbimõõt, n on võlli pöörlemiskiirus, l on südamiku pikkus.
Parem on teha kõik mõõtmised ja arvutused maksimaalse täpsusega, et elektriajami mootori võimsuse arvutus oleks võimalikult lähedane tegelikkusele.
Veojõud
Asünkroonse mootori võimsust saab määrata ka veojõu väärtuse abil. Selleks peate mõõtma südamiku raadiust (mida täpsem, seda parem), fikseerima seadme võlli pöörlemiskiiruse ja mõõtma dünamomeetri abil ka mootori veojõudu.
Kõik andmed tuleb asendada järgmise valemiga:
P=2πFnr, kus F on veojõud, n on võlli pöörlemiskiirus, r on südamiku raadius
Asünkroonmootori nüanss
Kõik ül altoodud valemid, mida kasutatakse kolmefaasilise mootori võimsuse arvutamiseks, võimaldavad teha olulise järelduse, et mootorid võivad olla erineva suurusega, erineva kiirusega, kuid lõppkokkuvõttes sama võimsusega.
See võimaldabdisainerid, et luua mootorimudeleid, mida saab kasutada väga erinevates tingimustes.
Alalisvoolumootor
Alalisvoolumootor on masin, mis muundab alalisvoolust saadud elektrienergia mehaaniliseks võimsuseks. Selle tööpõhimõttel on asünkroonse masinaga vähe pistmist.
Alalisvoolumootor koosneb staatorist, armatuurist ja toest, samuti kontaktharjadest ja kommutaatorist.
Kollektor – seade, mis muundab vahelduvvoolu alalisvooluks (ja vastupidi).
Sellise seadme kasuliku võimsuse arvutamiseks, mis kulub mis tahes töö tegemiseks, piisab armatuuri EMF korrutamisest armatuuri vooluga:
- P=EaIa.
Nagu näete, on alalisvoolumootori võimsuse arvutamine palju lihtsam kui asünkroonse mootoriga tehtud arvutused.
