حساب قوة المحرك: الطرق والصيغ الضرورية

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-15 17:20

شخص ما يحتاج إلى حساب قوة وحدة المحرك من أجل حساب ضريبة السيارة. من المهم للبعض أن يحسب بشكل مستقل قوة محرك الضاغط. من المهم أن يعرف شخص ما قوة الآلة بالضبط من أجل مقارنتها بالقوة التي تم الإعلان عنها. بشكل عام ، يعد حساب القدرة واختيار المحرك عمليتين لا ينفصلان.

هذه ليست الأسباب الوحيدة التي تجعل سائقي السيارات يحاولون حساب قوة محركات سياراتهم بشكل مستقل. من الصعب جدًا الاستغناء عن الصيغ اللازمة للحساب. سيتم تقديمها في هذا المقال حتى يتمكن كل سائق سيارة من حساب مقدار قوة المحرك الحقيقية لسيارته.

مقدمة

هناك أربع طرق شائعة على الأقل لحساب قوة محرك الاحتراق الداخلي. في هذه الطرق ، يتم استخدام المعلمات التالية لوحدة الدفع:

1. دوران.
2. الحجم.
3. التواءلحظة
4. ضغط فعال داخل غرفة الاحتراق

للحسابات تحتاج إلى معرفة وزن السيارة ووقت التسارع حتى 100 كلم / س.

كل من الصيغ التالية لحساب قوة المحرك بها بعض الأخطاء ولا يمكن أن تعطي نتيجة دقيقة بنسبة 100٪. يجب أن يؤخذ هذا دائمًا في الاعتبار عند تحليل البيانات المستلمة.

إذا قمت بحساب الطاقة باستخدام جميع الصيغ التي سيتم وصفها في المقالة ، يمكنك معرفة متوسط قيمة القوة الحقيقية للمحرك ، والتباين مع النتيجة الفعلية لن يزيد عن 10 ٪.

إذا لم نأخذ في الحسبان التفاصيل الدقيقة العلمية المختلفة المرتبطة بتعريف المفاهيم التقنية ، فيمكننا القول إن الطاقة هي الطاقة التي تولدها وحدة الدفع وتحويلها إلى عزم دوران على العمود. في الوقت نفسه ، تعد الطاقة قيمة متغيرة ، ويتم تحقيق أقصى قيمتها عند سرعة دوران معينة للعمود (المشار إليها في بيانات جواز السفر).

في محركات الاحتراق الداخلي الحديثة ، تصل الطاقة القصوى إلى 5 ، 5-6 ، 6 آلاف دورة في الدقيقة. لوحظ عند أعلى متوسط قيمة فعالة للضغط في الأسطوانات. تعتمد قيمة هذا الضغط على المعلمات التالية:

• جودة خليط الوقود
• اكتمال الاحتراق ؛
• فقدان الوقود.

القوة ، ككمية مادية ، تقاس بالواط ، بينما في صناعة السيارات تقاس بالحصان. ستعطي الحسابات الموضحة في الطرق أدناه نتائج بالكيلوواط ، ثم يلزم تحويلها إلى قوة حصانية باستخداممحول آلة حاسبة خاص.

القوة من خلال عزم الدوران

طريقة واحدة لحساب القدرة هي تحديد اعتماد عزم دوران المحرك على عدد الثورات.

أي لحظة في الفيزياء هي نتاج القوة على كتف تطبيقها. عزم الدوران هو نتاج القوة التي يمكن أن يطورها المحرك للتغلب على مقاومة الحمل ، من خلال كتف تطبيقه. هذه المعلمة هي التي تحدد مدى سرعة وصول المحرك إلى أقصى طاقته.

يمكن تعريف عزم الدوران على أنه نسبة المنتج من حجم العمل ومتوسط الضغط الفعال في غرفة الاحتراق إلى 0.12566 (ثابت):

• M=(V_العمل P_فعال) / 0 ، 12566 ، حيث V_{العمل - إزاحة المحرك [l] ، P}فعالة_{- الضغط الفعال في غرفة الاحتراق [بار].}

سرعة المحرك تميز سرعة دوران العمود المرفقي.

باستخدام قيم عزم دوران المحرك و RPM ، يمكن استخدام صيغة حساب قوة المحرك التالية:

P=(Mn) / 9549 ، حيث M هي عزم الدوران [Nm] ، n هي سرعة المحور [rpm] ، 9549 هي عامل التناسب

القدرة المحسوبة تقاس بالكيلوواط. لتحويل القيمة المحسوبة إلى قوة حصانية ، تحتاج إلى ضرب النتيجة بعامل تناسب 1 ، 36.

تتكون طريقة الحساب هذه من استخدام صيغتين أساسيتين فقط ، وبالتالي فهي تعتبر واحدة من أبسط الطرق. صحيح ، يمكنك فعل المزيدأسهل واستخدم الآلة الحاسبة عبر الإنترنت ، حيث تحتاج إلى إدخال بيانات معينة حول السيارة ووحدة محركها.

وتجدر الإشارة إلى أن هذه الصيغة لحساب قوة المحرك تسمح لك فقط بحساب الطاقة التي يتم الحصول عليها من ناتج المحرك ، وليس تلك التي تأتي بالفعل إلى عجلات السيارة. ماهو الفرق؟ طالما أن القوة (إذا كنت تعتقد أنها تدفق) تصل إلى العجلات ، فإنها تتعرض لخسائر في حالة النقل ، على سبيل المثال. يلعب المستهلكون الثانويون مثل مكيف الهواء أو المولد دورًا مهمًا أيضًا. من المستحيل عدم ذكر الخسائر للتغلب على مقاومة الرفع والدحرجة وكذلك مقاومة الديناميكية الهوائية.

يتم تعويض هذا العيب جزئيًا عن طريق استخدام صيغ حسابية أخرى.

الطاقة من خلال حجم المحرك

ليس من الممكن دائمًا تحديد عزم دوران المحرك. في بعض الأحيان لا يعرف مالكو السيارات قيمة هذه المعلمة. في هذه الحالة ، يمكن إيجاد قوة وحدة الدفع باستخدام حجم المحرك.

للقيام بذلك ، تحتاج إلى مضاعفة حجم الوحدة في سرعة العمود المرفقي ، وكذلك في متوسط الضغط الفعال. يجب قسمة القيمة الناتجة على 120:

• P=(VnP_فعال) / 120 حيث V هو إزاحة المحرك [cm³] ، n هي السرعة دوران العمود المرفقي [rpm] ، P_{فعال- متوسط الضغط الفعال [MPA] ، 120 - عامل التناسب الثابت.}

هكذا يتم حساب قوة محرك السيارةباستخدام حجم الوحدة.

في أغلب الأحيان ، تختلف قيمة P_{فعالةفي محركات البنزين لعينة قياسية من 0.82 ميجا باسكال إلى 0.85 ميجا باسكال ، في المحركات القسرية - 0.9 ميجا باسكال ، وفي وحدات الديزل قيمة الضغط بين 0.9 ميجا باسكال و 2.5 ميجا باسكال.}

عند استخدام هذه الصيغة لحساب القوة الحقيقية للمحرك ، لتحويل كيلوواط إلى حصان. ق ، من الضروري قسمة القيمة الناتجة على عامل يساوي 0 ، 735.

طريقة الحساب هذه أيضًا بعيدة كل البعد عن الأكثر تعقيدًا وتستغرق الحد الأدنى من الوقت والجهد.

باستخدام هذه الطريقة ، يمكنك حساب قوة محرك المضخة.

الطاقة من خلال تدفق الهواء

يمكن أيضًا تحديد قوة الوحدة من خلال تدفق الهواء. صحيح ، طريقة الحساب هذه متاحة فقط لأصحاب السيارات الذين لديهم جهاز كمبيوتر مثبت على متن الطائرة يسمح لك بتسجيل استهلاك الهواء عند 5.5 ألف دورة في السرعة الثالثة.

للحصول على الطاقة التقريبية للمحرك ، من الضروري تقسيم الاستهلاك الذي تم الحصول عليه في ظل الظروف المذكورة أعلاه على ثلاثة. تبدو الصيغة كما يلي:

P=G / 3 ، حيث G هو معدل تدفق الهواء

يميز هذا الحساب تشغيل المحرك في ظل الظروف المثالية ، أي دون مراعاة خسائر ناقل الحركة والمستهلكين الخارجيين والسحب الديناميكي الهوائي. القوة الحقيقية 10 أو حتى 20٪ أقل من القوة المحسوبة

وفقًا لذلك ، يتم تحديد كمية تدفق الهواء في المختبر على حامل خاص يتم تركيب السيارة عليه.

قراءات أجهزة الاستشعار الموجودة على متن الطائرة تعتمد بشدة على تلوثهاومن المعايرة.

لذلك ، فإن حساب قوة المحرك بناءً على بيانات استهلاك الهواء ليس بالأكثر دقة وفعالية ، ولكنه مناسب تمامًا للحصول على بيانات تقريبية.

القوة من خلال كتلة السيارة وزمن التسارع إلى "المئات"

الحساب باستخدام وزن السيارة وسرعة تسارعها إلى 100 كم / ساعة من أبسط الطرق لحساب القوة الحقيقية للمحرك ، لأن وزن السيارة وزمن التسارع المعلن إلى "مئات" "هي معايير جواز السفر للسيارة.

هذه الطريقة مناسبة للمحركات التي تعمل على أي نوع من الوقود - البنزين ووقود الديزل والغاز - لأنها تأخذ في الاعتبار ديناميكيات التسارع فقط.

عند الحساب من الضروري مراعاة وزن السيارة مع السائق. أيضًا ، من أجل جعل نتيجة الحساب أقرب ما يمكن إلى النتيجة الحقيقية ، يجدر مراعاة الخسائر التي يتم إنفاقها على الكبح والانزلاق وكذلك سرعة رد فعل علبة التروس. يلعب نوع محرك الأقراص أيضًا دورًا. على سبيل المثال ، تفقد سيارات الدفع الأمامي حوالي 0.5 ثانية في البداية ، بينما تفقد سيارات الدفع الخلفي من 0.3 ثانية إلى 0.4 ثانية.

يبقى العثور على آلة حاسبة على الشبكة لحساب قوة السيارة من خلال سرعة التسارع ، وإدخال البيانات اللازمة والحصول على إجابة. ليس من المنطقي إعطاء الحسابات الرياضية التي تقوم بها الآلة الحاسبة ، بسبب تعقيدها.

ستكون نتيجة الحساب واحدة من أكثر النتائج دقة ، وقريبة من الحقيقة.

هذه الطريقة في حساب القوة الحقيقية للسيارة تعتبر من قبل الكثيرين الطريقة الأكثر ملاءمة ، لأن مالكي السيارات سيتعين عليهم بذل أقل جهد ممكن - لقياس سرعة التسارع من أجل100 كم / ساعة وإدخال البيانات الإضافية في الآلة الحاسبة.

أنواع المحركات الأخرى

ليس سرا أن المحركات لا تستخدم فقط في السيارات ، ولكن أيضا في الصناعة وحتى في الحياة اليومية. يمكن العثور على محركات بأحجام مختلفة في المصانع - أعمدة القيادة - وفي الأجهزة المنزلية مثل مطاحن اللحوم الأوتوماتيكية.

في بعض الأحيان تحتاج إلى حساب القوة الحقيقية لهذه المحركات. كيفية القيام بذلك موضحة أدناه.

تجدر الإشارة على الفور إلى أن حساب قوة محرك ثلاثي الطور يمكن أن يتم على النحو التالي:

• P=M_{عزم الدوران} n ، حيث M_{عزم الدورانهو عزم الدوران و n هو سرعة العمود.}

المحرك التعريفي

الوحدة غير المتزامنة هي جهاز ، خصوصيته أن تردد دوران المجال المغناطيسي الناتج عن الجزء الثابت يكون دائمًا أكبر من تردد دوران دواره.

يشبه مبدأ تشغيل الآلة غير المتزامنة مبدأ تشغيل المحول. يتم تطبيق قوانين الحث الكهرومغناطيسي (يؤدي ارتباط التدفق المتغير بمرور الوقت للملف إلى وجود EMF فيه) والأمبير (تعمل قوة كهرومغناطيسية على موصل بطول معين ، يتدفق من خلاله تيار في مجال بقيمة معينة من الاستقراء).

المحرك التعريفي يتكون بشكل عام من الجزء الثابت والدوار والعمود والدعم. يشتمل الجزء الثابت على المكونات الرئيسية التالية: لف ، قلب ، مبيت. يتكون الجزء المتحرك من قلب وملف

المهمة الرئيسية للمحرك التعريفي هي التحويلالطاقة الكهربائية ، التي يتم توفيرها لملف الجزء الثابت ، إلى طاقة ميكانيكية ، والتي يمكن إزالتها من عمود الدوران.

قوة المحرك غير المتزامن

في المجال التقني للعلوم ، هناك ثلاثة أنواع من الطاقة:

• ممتلئ (يشار إليه بالحرف S) ؛
• نشط (يشار إليه بالحرف P) ؛
• تفاعلي (يشار إليه بالحرف Q).

يمكن تمثيل القوة الإجمالية كمتجه له جزء حقيقي وخيالي (يجدر تذكر قسم الرياضيات المتعلق بالأرقام المركبة).

الجزء الحقيقي هو القوة النشطة التي يتم إنفاقها على القيام بعمل مفيد مثل تدوير العمود ، وكذلك توليد الحرارة.

يتم التعبير عن الجزء التخيلي من خلال القوة التفاعلية التي تشارك في إنشاء التدفق المغناطيسي (المشار إليه بالحرف F).

إنه التدفق المغناطيسي الذي يقوم عليه مبدأ تشغيل وحدة غير متزامنة ، ومحرك متزامن ، وآلة تيار مستمر ، ومحول.

تُستخدم الطاقة التفاعلية لشحن المكثفات ، وإنشاء مجال مغناطيسي حول الإختناقات.

يتم حساب الطاقة النشطة على أنها ناتج التيار والجهد وعامل الطاقة:

P=أناUcosφ

تُحسب القدرة التفاعلية على أنها ناتج التيار والجهد وعامل القدرة 90 درجة خارج الطور. خلاف ذلك ، يمكنك كتابة:

Q=IUsinφ

قيمة القوة الكلية ، إذا كنت تتذكر أنه يمكن تمثيلها كمتجه ،يمكن حسابها باستخدام نظرية فيثاغورس كمجموع جذر لمربعات القوة النشطة والمتفاعلة:

S=(P²+ Q²)^1/2.

إذا قمنا بحساب معادلة الطاقة الإجمالية بشكل عام ، فقد اتضح أن S هو ناتج التيار والجهد:

S=أناU

عامل القدرة cosφ هو قيمة مساوية عدديًا لنسبة المكون النشط إلى القوة الظاهرة. للعثور على sinφ ، مع معرفة cosφ ، عليك حساب قيمة φ بالدرجات وإيجاد جيبها.

هذا حساب قياسي لقدرة المحرك على أساس التيار والجهد.

حساب قوة وحدة غير متزامنة ثلاثية الطور

لحساب القدرة المفيدة على لف الجزء الثابت لمحرك ثلاثي الطور غير متزامن ، اضرب جهد الطور بتيار الطور وعامل القدرة ، واضرب قيمة الطاقة الناتجة في ثلاثة (بعدد المراحل):

• P_{الجزء الثابت}=3U_f I_{f cosφ.}

حساب قوة el. للمحرك النشط ، أي الطاقة التي يتم إزالتها من عمود المحرك ، يتم إنتاجها على النحو التالي:

• P_الناتج=P_{الجزء الثابت}- P_{الخسارة.}

الخسائر التالية تحدث في المحرك التعريفي:

• كهربائي في لف الجزء الثابت ؛
• في صلب صلب الجزء الثابت ؛
• كهربائي في لف الدوار ؛
• ميكانيكي
• إضافي.

لحساب قوة محرك ثلاثي الطور في لف الجزء الثابت مع رد الفعلحرف ، من الضروري إضافة المكونات الثلاثة لهذا النوع من الطاقة وهي:

• الطاقة التفاعلية المستهلكة لإنشاء تدفق تسرب لفائف الجزء الثابت ؛
• الطاقة التفاعلية المستهلكة لإنشاء تدفق تسرب لملف الدوار ؛
• القوة التفاعلية المستخدمة لإنشاء الدفق الرئيسي.

يتم إنفاق الطاقة التفاعلية في محرك غير متزامن بشكل أساسي على إنشاء مجال كهرومغناطيسي متناوب ، ولكن يتم إنفاق جزء من الطاقة على إنشاء تدفقات طائشة. التدفقات الشاردة تضعف التدفق المغناطيسي الرئيسي وتقلل من كفاءة الوحدة غير المتزامنة.

القوة الحالية

يمكن حساب قوة المحرك التعريفي باستخدام البيانات الحالية. للقيام بذلك ، اتبع الخطوات التالية:

1. قم بتشغيل المحرك.
2. باستخدام مقياس التيار ، قم بقياس التيار في كل منعطف.
3. احسب متوسط القيمة الحالية بناءً على نتائج القياسات المأخوذة في الفقرة الثانية.
4. اضرب متوسط التيار بالجهد. الحصول على السلطة.

يمكن دائمًا حساب الطاقة على أنها ناتج التيار والجهد. في هذه الحالة ، من المهم معرفة قيم U و I التي يجب أخذها. في هذه الحالة ، U هو جهد الإمداد ، وهو قيمة ثابتة ، ويمكنني أن أختلف اعتمادًا على الملف (الجزء الثابت أو الدوار) الذي يتم قياس التيار عليه ، لذلك من الضروري اختيار متوسط قيمته.

القوة بالحجم

يحتوي الجزء الثابت على العديد من المكونات المختلفة ، أحدها هو اللب. لحساب قوة المحرك معباستخدام الأبعاد ، قم بما يلي:

1. قياس طول وقطر القلب.
2. احسب الثابت C ، والذي سيتم استخدامه في حسابات أخرى. C=(πDn) / (120f)
3. احسب الطاقة P باستخدام الصيغة P=CD² ln10^{-6، حيث C هي ثابت محسوب ، D هو قطر النواة ، n هي سرعة دوران العمود ، l طول القلب.}

من الأفضل إجراء جميع القياسات والحسابات بأقصى قدر من الدقة بحيث يكون حساب قوة محرك الدفع الكهربائي أقرب ما يكون إلى الواقع.

قوة الجر

يمكن أيضًا تحديد قوة المحرك غير المتزامن باستخدام قيمة قوة الجر. للقيام بذلك ، ستحتاج إلى قياس نصف قطر القلب (كلما كانت الدقة أكثر دقة ، كان ذلك أفضل) ، وتحديد السرعة التي يدور بها عمود الوحدة ، وكذلك قياس قوة الجر للمحرك باستخدام مقياس الدينامومتر.

يجب استبدال جميع البيانات بالصيغة التالية:

P=2πFnr ، حيث F هي قوة الجر ، n هي سرعة دوران العمود ، r هي نصف القطر الأساسي

فارق بسيط من المحرك التعريفي

جميع الصيغ المذكورة أعلاه ، والتي تُستخدم لحساب قوة محرك ثلاثي الطور ، تسمح لنا باستخلاص نتيجة مهمة مفادها أن المحركات يمكن أن تكون ذات أحجام مختلفة ، وسرعات مختلفة ، ولكن لها في النهاية نفس القوة

هذا يسمحالمصممين لإنشاء نماذج محركات يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من الظروف.

محرك DC

محرك DC عبارة عن آلة تحول الطاقة الكهربائية المستلمة من التيار المباشر إلى طاقة ميكانيكية. مبدأ عملها لا علاقة له بالآلة غير المتزامنة.

يتكون محرك التيار المستمر من الجزء الثابت ، والمُحرك ، والدعم ، بالإضافة إلى فرش التلامس والمبدل.

جامع - جهاز يحول التيار المتردد إلى تيار مباشر (والعكس صحيح).

لحساب القوة المفيدة لمثل هذه الوحدة ، والتي يتم إنفاقها على أداء أي عمل ، يكفي مضاعفة المحرك EMF بتيار المحرك:

• P=E_a I_a.

كما ترى ، فإن حساب قوة محرك التيار المستمر أبسط بكثير من الحسابات التي يتم إجراؤها في محرك غير متزامن.