Qualcuno deve calcolare la potenza dell'unità motore per poter calcolare il bollo auto. Per alcuni è importante calcolare in modo indipendente la potenza del motore del compressore. È importante che qualcuno conosca esattamente la potenza della macchina per confrontarla con quella dichiarata. In generale, il calcolo della potenza e la selezione del motore sono due processi inseparabili.
Questi non sono gli unici motivi per cui gli automobilisti stanno cercando di calcolare autonomamente la potenza dei motori delle loro auto. Questo è abbastanza difficile da fare senza le formule necessarie per il calcolo. Saranno forniti in questo articolo in modo che ogni automobilista possa calcolare da solo quanto è la potenza reale del motore della sua auto.
Introduzione
Ci sono almeno quattro modi comuni per calcolare la potenza di un motore a combustione interna. In questi metodi vengono utilizzati i seguenti parametri dell'unità di propulsione:
- Fatturato.
- Volume.
- Torcendomomento.
- Pressione effettiva all'interno della camera di combustione.
Per i calcoli, devi conoscere il peso dell'auto e il tempo di accelerazione fino a 100 km/h.
Ognuna delle seguenti formule per il calcolo della potenza del motore presenta degli errori e non può fornire un risultato accurato al 100%. Questo dovrebbe essere sempre preso in considerazione quando si analizzano i dati ricevuti.
Se calcoli la potenza utilizzando tutte le formule che verranno descritte nell'articolo, puoi scoprire il valore medio della potenza reale del motore, e la discrepanza con il risultato effettivo non sarà superiore a 10 %.
Se non prendiamo in considerazione le varie sottigliezze scientifiche associate alla definizione dei concetti tecnici, allora possiamo dire che la potenza è l'energia generata dall'unità di propulsione e convertita in coppia sull'albero. Allo stesso tempo, la potenza è un valore variabile e il suo valore massimo si ottiene ad una certa velocità di rotazione dell'albero (indicata nei dati del passaporto).
Nei moderni motori a combustione interna, la potenza massima viene raggiunta a 5, 5-6, 6mila giri al minuto. Si osserva al più alto valore medio effettivo di pressione nei cilindri. Il valore di questa pressione dipende dai seguenti parametri:
- qualità della miscela di carburante;
- Completezza combustione;
- perdita di carburante.
La potenza, come grandezza fisica, si misura in Watt, mentre nell'industria automobilistica si misura in cavalli. I calcoli descritti nei metodi seguenti daranno risultati in kilowatt, quindi dovranno essere convertiti in potenza utilizzandocalcolatrice-convertitore speciale.
Potenza tramite coppia
Un modo per calcolare la potenza è determinare la dipendenza della coppia del motore dal numero di giri.
Ogni momento in fisica è il prodotto della forza sulla spalla della sua applicazione. La coppia è il prodotto della forza che il motore può sviluppare per vincere la resistenza del carico, dalla spalla della sua applicazione. È questo parametro che determina la velocità con cui il motore raggiunge la sua potenza massima.
La coppia può essere definita come il rapporto tra il prodotto del volume di lavoro e la pressione media effettiva nella camera di combustione a 0,12566 (costante):
- M=(Vfunzionante Pefficace)/0, 12566, dove Vfunzionante– cilindrata del motore [l], Pefficace – pressione effettiva nella camera di combustione [bar].
Il regime del motore caratterizza la velocità di rotazione dell'albero motore.
Utilizzando i valori di coppia del motore e RPM, è possibile utilizzare la seguente formula di calcolo della potenza del motore:
P=(Mn)/9549, dove M è la coppia [Nm], n è la velocità dell'albero [rpm], 9549 è il fattore di proporzionalità
La potenza calcolata è misurata in kilowatt. Per convertire il valore calcolato in potenza, è necessario moltiplicare il risultato per un fattore di proporzionalità pari a 1, 36.
Questo metodo di calcolo consiste nell'utilizzare solo due formule elementari, pertanto è considerato uno dei più semplici. È vero, puoi fare di piùpiù facile e usa il calcolatore online, in cui devi inserire determinati dati sull'auto e sul suo gruppo motore.
Vale la pena notare che questa formula per calcolare la potenza del motore permette di calcolare solo la potenza che si ottiene all'uscita del motore, e non quella che arriva effettivamente alle ruote dell'auto. Qual è la differenza? Finché la potenza (se la pensi come un flusso) raggiunge le ruote, subisce perdite nel caso di trasferimento, ad esempio. Anche i consumatori secondari come un condizionatore d'aria o un generatore svolgono un ruolo significativo. È impossibile non menzionare le perdite per superare la resistenza al sollevamento, al rotolamento e alla resistenza aerodinamica.
Questo svantaggio è in parte compensato dall'uso di altre formule di calcolo.
Potenza grazie alla cilindrata
Non è sempre possibile determinare la coppia del motore. A volte i proprietari di auto non conoscono nemmeno il valore di questo parametro. In questo caso, la potenza dell'unità di propulsione può essere trovata utilizzando il volume del motore.
Per fare ciò, è necessario moltiplicare il volume dell'unità per la velocità dell'albero motore, nonché per la pressione effettiva media. Il valore risultante deve essere diviso per 120:
- P=(VnPefficient)/120 dove V è la cilindrata del motore [cm3], n è la velocità rotazione dell'albero a gomiti [rpm], Pefficace – pressione effettiva media [MPA], 120 – costante, fattore di proporzionalità.
Questo è il modo in cui viene calcolata la potenza del motore di un'autoutilizzando il volume dell'unità.
Molto spesso, il valore di Pefficace nei motori a benzina di un campione standard varia da 0,82 MPa a 0,85 MPa, nei motori forzati - 0,9 MPa e nelle unità diesel il il valore della pressione è compreso tra 0,9 MPa e 2,5 MPa.
Quando si utilizza questa formula per calcolare la potenza reale del motore, convertire i kW in CV. s., è necessario dividere il valore risultante per un fattore pari a 0, 735.
Questo metodo di calcolo è anche tutt' altro che il più complicato e richiede un minimo di tempo e fatica.
Utilizzando questo metodo, puoi calcolare la potenza del motore della pompa.
Potenza attraverso il flusso d'aria
La potenza dell'unità può essere determinata anche dal flusso d'aria. È vero, questo metodo di calcolo è disponibile solo per quei proprietari di auto che hanno installato un computer di bordo che consente di registrare il consumo d'aria a 5,5 mila giri in terza marcia.
Per ottenere la potenza approssimativa del motore, è necessario dividere per tre il consumo ottenuto nelle condizioni di cui sopra. La formula si presenta così:
P=G/3, dove G è la portata d'aria
Questo calcolo caratterizza il funzionamento del motore in condizioni ideali, ovvero senza tener conto delle perdite di trasmissione, dei consumatori di terze parti e della resistenza aerodinamica. La potenza reale è inferiore del 10 o addirittura del 20% rispetto a quella calcolata.
Di conseguenza, la quantità di flusso d'aria viene determinata in laboratorio su un apposito supporto su cui è installata l'auto.
Le letture dei sensori di bordo dipendono fortemente dal loro inquinamentoe dalla calibrazione.
Pertanto, il calcolo della potenza del motore in base ai dati sul consumo d'aria è tutt' altro che il più accurato ed efficace, ma è abbastanza adatto per ottenere dati approssimativi.
Potenza attraverso la massa dell'auto e tempo di accelerazione a "centinaia"
Il calcolo utilizzando il peso dell'auto e la sua velocità di accelerazione a 100 km/h è uno dei metodi più semplici per calcolare la potenza reale del motore, perché il peso dell'auto e il tempo di accelerazione dichiarato a "centinaia " sono i parametri del passaporto dell'auto.
Questo metodo è rilevante per i motori che funzionano con qualsiasi tipo di carburante - benzina, gasolio, gas - perché tiene conto solo della dinamica dell'accelerazione.
Nel calcolo è necessario tenere conto del peso del veicolo insieme al conducente. Inoltre, per avvicinare il più possibile il risultato del calcolo a quello reale, vale la pena tenere conto delle perdite spese per la frenata, lo slittamento e la velocità di reazione del cambio. Anche il tipo di azionamento gioca un ruolo. Ad esempio, le auto a trazione anteriore perdono circa 0,5 secondi alla partenza, le auto a trazione posteriore da 0,3 secondi a 0,4 secondi.
Resta da trovare in rete una calcolatrice per calcolare la potenza di un'auto attraverso la velocità di accelerazione, inserire i dati necessari e ottenere una risposta. Non ha senso fornire i calcoli matematici che fa la calcolatrice, a causa della loro complessità.
Il risultato del calcolo sarà uno dei più accurati, vicino al reale.
Questo metodo per calcolare la potenza reale di un'auto è considerato da molti il più conveniente, perché i proprietari di auto dovranno fare uno sforzo minimo - per misurare la velocità di accelerazione per100 km/h e inserisci dati aggiuntivi nel calcolatore automatico.
Altri tipi di motore
Non è un segreto che i motori siano utilizzati non solo nelle automobili, ma anche nell'industria e persino nella vita di tutti i giorni. Motori di varie dimensioni si trovano nelle fabbriche - alberi di trasmissione - e negli elettrodomestici come i tritacarne automatici.
A volte è necessario calcolare la potenza reale di tali motori. Come farlo è descritto di seguito.
Vale subito la pena notare che il calcolo della potenza di un motore trifase può essere fatto come segue:
- P=Mtorquen, dove Mtorque è la coppia e n è la velocità dell'albero.
Motore a induzione
L'unità asincrona è un dispositivo la cui particolarità è che la frequenza di rotazione del campo magnetico creato dal suo statore è sempre maggiore della frequenza di rotazione del suo rotore.
Il principio di funzionamento di una macchina asincrona è simile al principio di funzionamento di un trasformatore. Vengono applicate le leggi dell'induzione elettromagnetica (il collegamento di flusso variabile nel tempo dell'avvolgimento induce in esso un EMF) e Ampere (una forza elettromagnetica agisce su un conduttore di una certa lunghezza, attraverso il quale scorre una corrente in un campo con un certo valore di induzione).
Il motore a induzione è generalmente costituito da uno statore, un rotore, un albero e un supporto. Lo statore comprende i seguenti componenti principali: avvolgimento, nucleo, alloggiamento. Il rotore è costituito da un nucleo e un avvolgimento.
Il compito principale di un motore a induzione è trasformareenergia elettrica, che viene fornita all'avvolgimento dello statore, in energia meccanica, che può essere rimossa da un albero rotante.
Potenza motore asincrono
Nel campo tecnico della scienza, ci sono tre tipi di potere:
- pieno (indicato dalla lettera S);
- attivo (indicato dalla lettera P);
- reattivo (indicato dalla lettera Q).
La potenza totale può essere rappresentata come un vettore che ha una parte reale e una immaginaria (vale la pena ricordare la sezione di matematica relativa ai numeri complessi).
La parte reale è la potenza attiva che viene spesa per svolgere lavori utili come ruotare l'albero, oltre a generare calore.
La parte immaginaria è espressa dalla potenza reattiva che partecipa alla creazione del flusso magnetico (indicato dalla lettera F).
È il flusso magnetico che sta alla base del principio di funzionamento di un'unità asincrona, un motore sincrono, una macchina a corrente continua e un trasformatore.
La potenza reattiva viene utilizzata per caricare i condensatori, creare un campo magnetico attorno alle induttanze.
La potenza attiva è calcolata come il prodotto di corrente, tensione e fattore di potenza:
P=IUcosφ
La potenza reattiva è calcolata come prodotto di corrente e tensione e fattore di potenza sfasato di 90°. Altrimenti puoi scrivere:
Q=IUsinφ
Il valore della potenza totale, se ricordi che può essere rappresentato come un vettore,può essere calcolato utilizzando il teorema di Pitagora come somma radice dei quadrati della potenza attiva e reattiva:
S=(P2+Q2)1/2.
Se calcoliamo la formula della potenza totale in forma generale, risulta che S è il prodotto di corrente e tensione:
S=IoU
Il fattore di potenza cosφ è un valore numericamente uguale al rapporto tra la componente attiva e la potenza apparente. Per trovare sinφ, conoscendo cosφ, devi calcolare il valore di φ in gradi e trovarne il seno.
Questo è un calcolo standard della potenza del motore basato su corrente e tensione.
Calcolo della potenza di un'unità asincrona trifase
Per calcolare la potenza utile sull'avvolgimento dello statore di un motore asincrono trifase, moltiplicare la tensione di fase per la corrente di fase e il fattore di potenza e moltiplicare il valore di potenza risultante per tre (per il numero di fasi):
- Pstatore=3UfIfcosφ.
Calcolo della potenza el. di un motore attivo, cioè la potenza che viene sottratta all'albero motore, si produce come segue:
- Puscita=Pstatore – Pperdita.
In un motore a induzione si verificano le seguenti perdite:
- elettrico nell'avvolgimento dello statore;
- in acciaio per anima dello statore;
- elettrico nell'avvolgimento del rotore;
- meccanico;
- aggiuntivo.
Calcolare la potenza di un motore trifase in un avvolgimento statorico con uncarattere, è necessario aggiungere le tre componenti di questo tipo di potere, ovvero:
- potenza reattiva consumata per creare il flusso di dispersione dell'avvolgimento dello statore;
- potenza reattiva consumata per creare il flusso di dispersione dell'avvolgimento del rotore;
- potenza reattiva utilizzata per creare il flusso principale.
La potenza reattiva in un motore asincrono viene spesa principalmente per creare un campo elettromagnetico alternato, ma parte della potenza viene spesa per creare flussi vaganti. I flussi vaganti indeboliscono il flusso magnetico principale e riducono l'efficienza dell'unità asincrona.
Potenza attuale
Il calcolo della potenza del motore a induzione può essere effettuato utilizzando i dati correnti. Per fare ciò, segui questi passaggi:
- Accendi il motore.
- Utilizzando un amperometro, misura la corrente in ogni giro.
- Calcola il valore medio della corrente in base ai risultati delle misurazioni effettuate nel secondo paragrafo.
- Moltiplica la corrente media per la tensione. Ottieni energia.
La potenza può sempre essere calcolata come il prodotto di corrente e tensione. In questo caso, è importante sapere quali valori di U e I dovrebbero essere presi. In questo caso U è la tensione di alimentazione, è un valore costante, e I può variare a seconda dell'avvolgimento (statore o rotore) su cui viene misurata la corrente, quindi è necessario sceglierne il valore medio.
Potenza per taglia
Lo statore ha molti componenti diversi, uno dei quali è il nucleo. Per calcolare la potenza del motore conutilizzando le dimensioni, procedi come segue:
- Misura la lunghezza e il diametro del nucleo.
- Calcola la costante C, che verrà utilizzata in ulteriori calcoli. C=(πDn)/(120f)
- Calcola la potenza P usando la formula P=CD2ln10-6, dove C è il costante calcolata, D è il diametro del nucleo, n è la velocità di rotazione dell'albero, l è la lunghezza del nucleo.
È meglio eseguire tutte le misurazioni e i calcoli con la massima precisione in modo che il calcolo della potenza del motore elettrico sia il più vicino possibile alla re altà.
Potenza di trazione
La potenza di un motore asincrono può essere determinata anche utilizzando il valore della forza di trazione. Per fare ciò, dovrai misurare il raggio del nucleo (più è preciso, meglio è), fissare la velocità di rotazione dell'albero dell'unità e misurare anche la forza di trazione del motore utilizzando un dinamometro.
Tutti i dati devono essere sostituiti nella seguente formula:
P=2πFnr, dove F è la forza di trazione, n è la velocità di rotazione dell'albero, r è il raggio centrale
Nuance del motore a induzione
Tutte le formule di cui sopra, utilizzate per calcolare la potenza di un motore trifase, ci consentono di trarre un'importante conclusione che i motori possono essere di dimensioni diverse, avere velocità diverse, ma alla fine hanno la stessa potenza.
Questo permetteprogettisti per creare modelli di motori che possono essere utilizzati in un'ampia varietà di condizioni.
Motore CC
Un motore a corrente continua è una macchina che converte la potenza elettrica ricevuta dalla corrente continua in potenza meccanica. Il principio del suo funzionamento ha poco a che fare con una macchina asincrona.
Un motore a corrente continua è costituito da uno statore, un'armatura e un supporto, oltre a spazzole di contatto e un commutatore.
Collector - un dispositivo che converte la corrente alternata in corrente continua (e viceversa).
Per calcolare la potenza utile di tale unità, che viene spesa per eseguire qualsiasi lavoro, è sufficiente moltiplicare l'EMF di armatura per la corrente di armatura:
- P=MIaIa.
Come puoi vedere, il calcolo della potenza di un motore a corrente continua è molto più semplice dei calcoli fatti in un motore asincrono.
