Полезная мощность — двигатель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

Пч, КПД и коэффициента мощности cos ф ] от полезной мощности двигателя Р2 называют рабочими характеристиками асинхронного двигателя.
 [16]

Вес сверлилки И-28 составляет 8 кг, наибольший диаметр сверла 20 мм, полезная мощность двигателя 230 вт.
 [17]

Величина мощности, полученная по формуле ( 6 — 17), соответствует полезной мощности двигателя.
 [18]

Хотя после достижения максимума коэффициент полезного действия двигателя при увеличении тока статора уменьшается, полезная мощность двигателя все же продолжает расти.
 [20]

Развиваемая турбиной мощность частично идет на покрытие мощности, потребляемой компрессором, остальная является полезной мощностью двигателя.
 [21]

Потери, возникающие в двигателе, вычислить трудно ( за исключением потерь в меди), поэтому полезную мощность двигателя определяют опытным путем.
 [22]

Определить расход воздуха в системе охлаждения дизеля мощностью N38 кВт, если отводимая теплота составляет 75и / о полезной мощности двигателя, а температура охлаждающего воздуха повышается на 15 С.
 [23]

При коротком замыкании вся электромагнитная мощность, передаваемая на ротор, затрачивается целиком на покрытие потерь в его обмотках, так как полезная мощность двигателя при коротком замыкании ( п — 0) равна нулю.
 [24]

Для двухполюсных высокочастотных ( 200 гц) двигателей Ga — 12 — 13; / — частота питающего тока в гц Р2 — полезная мощность двигателя в em; и — показатель, равный 0 5 для малых машин.
 [25]

Считая, что сила вязкого трения крыльев о воду составляет около 1 % полной силы сопротивления, действующей на катер, и принимая полезную мощность двигателя / / 100 Вт, оценить толщину слоя воды d, увлекаемого при движении катера.
 [26]

В вертолетных ГТД и вспомогательных газотурбинных силовых установках кинетическая энергия газа на выходе из последней ступени турбины является практически потерянной энергией и не участвует в создании полезной мощности двигателя.
 [27]

Перед началом работы следует ознакомиться с конструкцией и паспортными данными двигателя и рассчитать номинальный момент ( Н — м): Ж 9 55 РЯП / ЯС, где PRII — номинальная полезная мощность двигателя, Вт; пс — синхронная частота вращения, об / мин. За, выполнять которые рекомендуется в конце испытаний, Проводится по схеме, приведенной на рис. 6.5. Питание двигателя осуществляется от трехфазной сети через индукционный регулятор или трансформатор типа РНТ. Момент на валу двигателя создается и измеряется с помощью ленточного ( нитяного) тормоза или малоинерционного электромагнитного тормоза. Частота вращения ротора в асинхронном режиме измеряется строботахометром, а в синхронном режиме контролируется строборамой или строботахо-метром при синхронизации последнего с сетью.
 [28]

Кроме того, в электробурах постоянного тока можно в широком диапазоне осуществлять плавное регулирование частоты вращения долота, он имеет более высокую перегрузочную способность по сравнению с электробуром переменного тока, что дает возможность увеличить полезную мощность двигателя.
 [29]

Как правило, исполнительные двигатели соединяются с нагрузкой через понижающий механический редуктор. Полезная мощность двигателя и передаточное число редуктора) гред должны быть такими, чтобы обеспечить заданные угловую скорость юн и ускорение ен на нагрузке. Рассмотрим этот вопрос болге подробно.
 [30]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

формула, правила расчета, виды и классификация электродвигателей

В электромеханике существует много приводов, которые работают с постоянными нагрузками без изменения скорости вращения. Их используют в промышленном и бытовом оборудовании как, например, вентиляторы, компрессоры и другие. Если номинальные характеристики неизвестны, то для расчетов используют формулу мощности электродвигателя. Вычисления параметров особенно актуальны для новых и малоизвестных приводов. Калькуляция выполняется с использованием специальных коэффициентов, а также на основе накопленного опыта работы с подобными механизмами. Данные необходимы для правильной эксплуатации электрических установок.

Что такое электродвигатель?

Электрический двигатель представляет собой устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Работа большинства агрегатов зависит от взаимодействия магнитного поля с обмоткой ротора, которая выражается в его вращении. Функционируют они от источников питания постоянного или переменного тока. В качестве питающего элемента может выступать аккумулятор, инвертор или розетка электросети. В некоторых случаях двигатель работает в обратном порядке, то есть преобразует механическую энергию в электрическую. Такие установки находят широкое применение на электростанциях, работающие от потока воздуха или воды.

Электродвигатели классифицируют по типу источника питания, внутренней конструкции, применению и мощности. Также приводы переменного тока могут иметь специальные щетки. Они функционируют от однофазного, двухфазного или трехфазного напряжения, имеют воздушное или жидкостное охлаждение. Формула мощности электродвигателя переменного тока

P = U х I,

где P — мощность, U — напряжение, I — сила тока.

Приводы общего назначения со своими размерами и характеристиками находят применение в промышленности. Самые большие двигатели мощностью более 100 Мегаватт используют на силовых установках кораблей, компрессорных и насосных станций. Меньшего размера используют в бытовых приборах, как пылесос или вентилятор.

Конструкция электрического двигателя

Привод включает в себя:

• Ротор.
• Статор.
• Подшипники.
• Воздушный зазор.
• Обмотку.
• Коммутатор.

Ротор — единственная подвижная деталь привода, которая вращается вокруг своей оси. Ток, проходя через проводники, образует индукционное возмущение в обмотке. Формируемое магнитное поле взаимодействует с постоянными магнитами статора, что приводит в движение вал. Их рассчитывают по формуле мощности электродвигателя по току, для которой берется КПД и коэффициент мощности, в том числе все динамические характеристики вала.

Подшипники расположены на валу ротора и способствуют его вращению вокруг своей оси. Внешней частью они крепятся к корпусу двигателя. Вал проходит через них и выходит наружу. Поскольку нагрузка выходит за пределы рабочей зоны подшипников, ее называют нависающей.

Статор является неподвижным элементом электромагнитной цепи двигателя. Может включать в себя обмотку или постоянные магниты. Сердечник статора выполнен из тонких металлических пластин, которые называют пакетом якоря. Он призван снижать потери энергии, что часто происходит с твердыми стержнями.

Воздушный зазор — расстояние между ротором и статором. Эффективным является небольшой промежуток, так как он влияет на низкий коэффициент работы электродвигателя. Ток намагничивания растет с увеличением размера зазора. Поэтому его всегда стараются делать минимальным, но до разумных пределов. Слишком маленькое расстояние приводит к трению и ослаблению фиксирующих элементов.

Обмотка состоит из медной проволоки, собранной в одну катушку. Обычно укладывается вокруг мягкого намагниченного сердечника, состоящего из нескольких слоев металла. Возмущение индукционного поля происходит в момент прохождения тока через провода обмотки. В этот момент установка переходит в режим конфигурации с явными и неявными полюсами. В первом случае магнитное поле установки создает обмотка вокруг полюсного наконечника. Во втором случае, в распределенном поле рассредотачивается слотов полюсного наконечника ротора. Двигатель с экранированными полюсами имеет обмотку, которое сдерживает магнитное возмущение.

Коммутатор используют для переключения входного напряжения. Состоит из контактных колец, расположенных на валу и изолированных друг от друга. Ток якоря подается на щетки контактов ротационного коммутатора, который приводит к изменению полярности и заставляет вращаться ротор от полюса к полюсу. При отсутствии напряжения мотор прекращает крутиться. Современные установки оборудованы дополнительными электронным средствами, которые контролируют процесс вращения.

Принцип действия

По закону Архимеда ток в проводнике создает магнитное поле, в котором действует сила F1. Если из этого проводника изготовить металлическую рамку и поместить ее в поле под углом 90°, то края будут испытывать силы, направленные в противоположную сторону относительно друг друга. Они создают крутящий момент относительно оси, который начинает ее вращать. Витки якоря обеспечивают постоянное кручение. Поле создается электрическими или постоянными магнитами. Первый вариант выполнен в виде обмотки катушки на стальном сердечнике. Таким образом, ток рамки генерирует индукционное поле в обмотке электромагнита, которое порождает электродвижущую силу.

Рассмотрим более подробно работу асинхронных двигателей на примере установок с фазным ротором. Такие машины работают от переменного тока с частотой вращения якоря, не равной пульсации магнитного поля. Поэтому их еще называют индукционными. Ротор приводится в движение за счет взаимодействия электрического тока в катушках с магнитным полем.

Когда во вспомогательной обмотке отсутствует напряжение, устройство находится в состоянии покоя. Как только на контактах статора появляется электрический ток, образуется постоянное в пространстве магнитное поле с пульсацией +Ф и -Ф. Его можно представить в виде следующей формулы:

n_пр = n_обр = f₁ × 60 ÷ p = n₁

где:

n_пр — количество оборотов, которое совершает магнитное поле в прямом направлении, об/мин;

n_обр — число оборотов поля в обратном направлении, об/мин;

f₁ — частота пульсации электрического тока, Гц;

p — количество полюсов;

n₁ — общее число оборотов в минуту.

Испытывая пульсации магнитного поля, ротор получает начальное движение. По причине неоднородности воздействия потока, он будет развиваться крутящий момент. По закону индукции, в короткозамкнутой обмотке образуется электродвижущая сила, которая генерирует ток. Его частота пропорциональна скольжению ротора. Благодаря взаимодействию электрического тока с магнитным полем создается крутящий момент вала.

Для расчетов производительности существуют три формулы мощности асинхронного электродвигателя. По сдвигу фаз используют

S = P ÷ cos (alpha), где:

S — полная мощность, измеряемая в Вольт-Амперах.

P — активная мощность, указываемая в Ваттах.

alpha — сдвиг фаз.

Под полной мощностью понимаются реальный показатель, а под активной — расчетный.

Виды электродвигателей

По источнику питания приводы разделяют на работающие от:

• Постоянного тока.
• Переменного тока.

По принципу работы их, в свою очередь, делят на:

• Коллекторные.
• Вентильные.
• Асинхронные.
• Синхронные.

Вентильные двигатели не относят к отдельному классу, так как их устройство является вариацией коллекторного привода. В их конструкцию входит электронный преобразователь и датчик положения ротора. Обычно их интегрируют вместе с платой управления. За их счет происходит согласованная коммутация якоря.

Синхронные и асинхронные двигатели работают исключительно от переменного тока. Управление оборотами происходит с помощью сложной электроники. Асинхронные делятся на:

• Трехфазные.
• Двухфазные.
• Однофазные.

Теоретическая формула мощности трехфазного электродвигателя при соединении в звезду или треугольником

P = 3 * U_ф * I_ф * cos(alpha).

Однако для линейных значений напряжения и тока она выглядит как

P = 1,73 × U_ф × I_ф × cos(alpha).

Это будет реальный показатель, сколько мощности двигатель забирает из сети.

Синхронные подразделяются на:

• Шаговые.
• Гибридные.
• Индукторные.
• Гистерезисные.
• Реактивные.

В своей конструкции шаговые двигатели имеют постоянные магниты, поэтому их не относят к отдельной категории. Управление работой механизмов производится с помощью частотных преобразователей. Существуют также универсальные двигатели, которые функционируют от постоянного и переменного тока.

Общие характеристики двигателей

Все моторы имеют общие параметры, которые используются в формуле определения мощности электродвигателя. На их основе можно рассчитать свойства машины. В разной литературе они могут называться по-разному, но означают они одно и то же. В список таких параметров входит:

• Крутящий момент.
• Мощность двигателя.
• Коэффициент полезного действия.
• Номинальное количество оборотов.
• Момент инерции ротора.
• Расчетное напряжение.
• Электрическая константа времени.

Вышеуказанные параметры необходимы, прежде всего, для определения эффективности электрических установок, работающих за счет механической силы двигателей. Расчетные величины дают лишь приблизительное представление о реальных характеристиках изделия. Однако эти показатели часто используют в формуле мощность электродвигателя. Именно она определяет результативность машин.

Вращательный момент

Этот термин имеет несколько синонимов: момент силы, момент двигателя, Вращательный момент, вертящий момент. Все они используются для обозначения одного показателя, хотя с точки зрения физики эти понятия не всегда тождественны.

В целях унификации терминологии были разработаны стандарты, которые приводят все к единой системе. Поэтому в технической документации всегда используются словосочетание «крутящий момент». Он представляет собой векторную физическую величину, которая равна произведению векторных значений силы и радиуса. Вектор радиуса проводится от оси вращения к точке приложенной силы. С точки зрения физики разница между крутящим и вращательным моментом заключается в точке прикладывания силы. В первом случае это внутреннее усилие, во втором — внешнее. Измеряется величина в ньютон-метрах. Однако в формуле мощности электродвигателя крутящий момент используется как основное значение.

Рассчитывается он как

M = F × r, где:

M — крутящий момент, Нм;

F — прикладываемая сила, H;

r — радиус, м.

Для расчета номинального вращающего момента привода используют формулу

Мном = 30Р_ном ÷ pi × н_ном, где:

Р_ном — номинальная мощность электрического двигателя, Вт;

н_ном — номинальное число оборотов, мин^-1.

Соответственно, формула номинальной мощности электродвигателя бедует выглядеть следующим образом:

Рном = М_ном * pi*н_ном / 30.

Обычно все характеристики указаны в спецификации. Но бывает, что приходится работать с совершенно новыми установками, информацию о которых найти очень сложно. Для расчета технических параметров таких устройств берут данные их аналогов. Также всегда известны только номинальные характеристики, которые даются в спецификации. Реальные данные необходимо рассчитывать самостоятельно.

Мощность двигателя

В общем смысле данный параметр представляет собой скалярную физическую величину, которая выражена в скорости потребления или преобразования энергии системы. Он показывает, какую работу механизм выполнит за определенную единицу времени. В электротехнике характеристика отображает полезную механическую мощность на центральном вале. Для обозначения показателя используют литеру P или W. Основной единицей измерения является Ватт. Общая формула расчета мощности электродвигателя может быть представлена как:

P = dA ÷ dt, где:

A — механическая (полезная) работа (энергия), Дж;

t — затраченное время, сек.

Механическая работа также является скалярной физической величиной, выражаемой действием силы на объект, и зависящей от направления и перемещения этого объекта. Она представляет собой произведение вектора силы на путь:

dA = F × ds, где:

s — пройденное расстояние, м.

Она выражает дистанцию, которую преодолеет точка приложенной силы. Для вращательных движений она выражается как:

ds = r × d(teta), где:

teta — угол оборота, рад.

Таким образом можно вычислить угловую частоту вращения ротора:

omega = d(teta) ÷ dt.

Из нее следует формула мощности электродвигателя на валу: P = M × omega.

Коэффициент полезного действия электромотора

КПД — это характеристика, которая отражает эффективность работы системы при преобразовании энергии в механическую. Выражается отношением полезной энергии к потраченной. По единой системе единиц измерений он обозначается как «eta» и является безразмерным значением, исчисляемым в процентах. Формула КПД электродвигателя через мощность:

eta = P₂ ÷ P₁, где:

P₁ — электрическая (подаваемая) мощность, Вт;

P₂ — полезная (механическая) мощность, Вт;

Также он может быть выражен как:

eta = A ÷ Q × 100 %, где:

A — полезная работа, Дж;

Q — затраченная энергия, Дж.

Чаще коэффициент вычисляют по формуле потребляемой мощности электродвигателя, так как эти показатели всегда легче измерить.

Снижение эффективности работы электродвигателя происходит по причине:

• Электрических потерь. Это происходит в результате нагрева проводников от прохождения по ним тока.
• Магнитных потерь. Вследствие излишнего намагничивания сердечника появляется гистерезис и вихревые токи, что важно учитывать в формуле мощности электродвигателя.
• Механических потерь. Они связаны с трением и вентиляцией.
• Дополнительных потерь. Они появляются из-за гармоник магнитного поля, так как статор и ротор имеют зубчатую форму. Также в обмотке присутствуют высшие гармоники магнитодвижущей силы.

Следует отметить, что КПД является одним из самых важных компонентов формулы расчета мощности электродвигателя, так как позволяет получить цифры, наиболее приближенные к действительности. В среднем этот показатель варьирует от 10% до 99%. Она зависит от конструктивного устройства механизма.

Номинальное количество оборотов

Еще одним ключевым показателем электромеханических характеристик двигателя является частота вращения вала. Он выражается в числе оборотов в минуту. Часто его используют в формуле мощности электродвигателя насоса, чтобы узнать его производительность. Но необходимо помнить, что показатель всегда разный для холостого хода и работы под нагрузкой. Показатель представляет физическую величину, равной количеству полных оборотов за некий промежуток времени.

Расчетная формула частоты оборотов:

n = 30 × omega ÷ pi, где:

n — частота вращения двигателя, об/мин.

Для того, чтобы найти мощность электродвигателя по формуле оборотистости вала, необходимо привести ее к расчету угловой скорости. Поэтому P = M × omega будет выглядеть следующим образом:

P = M × (2pi × n ÷ 60) = M × (n ÷ 9,55), где

t = 60 секунд.

Момент инерции

Этот показатель представляет собой скалярную физическую величину, которая отражает меру инертности вращательного движения вокруг собственной оси. При этом масса тела является величиной его инертности при поступательном движении. Основная характеристика параметра выражена распределением масс тела, которая равна сумме произведений квадрата расстояния от оси до базовой точки на массы объекта. В Международной системе единиц измерения он обозначается как кг·м² и имеет рассчитывается по формуле:

J = ∑ r² × dm, где

J — момент инерции, кг·м² ;

m — масса объекта, кг.

Моменты инерции и силы связаны между собой соотношением:

M — J × epsilon, где

epsilon — угловое ускорение, с^-2.

Показатель рассчитывается как:

epsilon = d(omega) × dt.

Таким образом, зная массу и радиус ротора, можно рассчитать параметры производительности механизмов. Формула мощности электродвигателя включает в себя все эти характеристики.

Расчетное напряжение

Его еще называют номинальным. Оно представляет собой базовое напряжение, представленное стандартным набором вольтажа, которые определяется степенью изоляции электрического оборудования и сети. В действительности оно может отличаться в разных точках оборудования, но не должно превышать предельно допустимых норм рабочих режим, рассчитанных на продолжительное функционирование механизмов.

Для обычных установок под номинальным напряжением понимают расчетные величины, для которых они предусмотрены разработчиком в нормальном режиме работы. Перечень стандартного вольтажа сети предусмотрен в ГОСТ. Эти параметры всегда описаны в технических характеристиках механизмов. Для расчета производительности используют формулу мощности электродвигателя по току:

P = U × I.

Электрическая константа времени

Представляет собой время, необходимое для достижения уровня тока до 63 % после подачи напряжения на обмотки привода. Параметр обусловлен переходными процессами электромеханических характеристик, так как они быстротечны ввиду большого активного сопротивления. Общая формула расчета постоянной времени:

t_e = L ÷ R.

Однако электромеханическая константа времени t_m всегда больше электромагнитной t_e. Первый параметр получается из уравнения динамических характеристики двигателя при сохранении условии, когда ротор разгоняется с нулевой скоростью до максимальных оборотов холостого хода. В этом случае уравнение принимает вид

M = M_ст + J × (d(omega) ÷ dt), где

M_ст = 0.

Отсюда получаем формулу:

M = J × (d(omega) ÷ dt).

По факту электромеханическую константу времени рассчитывают по пусковому момент — M_п. Механизм, работающий в идеальных условиях, с прямолинейными характеристиками будем иметь формулу:

M = M_п × (1 — omega ÷ omega₀), где

omega₀ — скорость на холостом ходу.

Такие расчеты используют в формуле мощности электродвигателя насоса, когда ход поршня напрямую зависит от оборотистости вала.

Основные формулы расчета мощности двигателей

Для вычисления реальных характеристик механизмов всегда нужно учитывать много параметров. в первую очередь нужно знать, какой ток подается на обмотки электродвигателя: постоянный или переменный. Принцип их работы отличается, следовательно, отличаются метод вычислений. Если упрощенный вид расчета мощности привода выглядит как:

P_эл = U × I, где

I — сила тока, А;

U — напряжение, В;

P_эл — подведенная электрическая мощность. Вт.

В формуле мощности электродвигателя переменного тока необходимо также учитывать сдвиг фаз (alpha). Соответственно, расчеты для асинхронного привода выглядят как:

P_эл = U × I × cos(alpha).

Кроме активной (подведенной) мощности существует также:

• S — реактивная, ВА. S = P ÷ cos(alpha).
• Q — полная, ВА. Q = I × U × sin(alpha).

В расчетах также необходимо учитывать тепловые и индукционные потери, а также трение. Поэтому упрощенная модель формулы для электродвигателя постоянного тока выглядит как:

P_эл = Pмех + Ртеп +Ринд + Ртр_, где

Рмех — полезная вырабатываемая мощность, Вт;

Ртеп — потери на образование тепла, ВТ;

Ринд — затраты на заряд в индукционной катушке, Вт;

Рт — потери в результате трения, Вт.

Заключение

Электродвигатели находят применение практически во всех областях жизни человека: в быту, в производстве. Для правильного использования привода необходимо знать не только его номинальные характеристики, но и реальные. Это позволит повысить его эффективность и снизить затраты.

Как измерить мощность двигателя?

Быстрые ссылки:

• Разница между значением мощности и крутящего момента

• Найдите свою мощность и крутящий момент

• Информация о номинальной мощности двигателя

С нашими небольшими двигателями, которые приводят в действие мотокосилки, мойки высокого давления, культиваторы и другие специальные устройства, Briggs & Stratton использует номинальный крутящий момент для измерения мощности двигателя, а не лошадиных сил.

Хотя в этих приложениях для измерения мощности двигателя традиционно используется мощность в лошадиных силах, значения крутящего момента для двигателей не новы. Полный крутящий момент — это немедленная крутящая сила, необходимая для поворота лопасти или насоса в данный момент. Таким образом, крутящий момент — это способ измерения силы вращения, которую может производить машина. Например, что делает мотокоса, когда косит траву, или мойка высокого давления, когда качает воду. Крутящий момент является более точным способом описания возможностей или производительности двигателя.

Однако лошадиные силы по-прежнему используются для измерения мощности наших больших двигателей. Эти модели часто используются в таких приложениях, как двигатели самоходной косилки, где может потребоваться распределение мощности на несколько частей оборудования (например, трансмиссия, колеса, гидравлика и т. д.).

Где я могу узнать мощность или крутящий момент моего двигателя?

Значение полной мощности или крутящего момента указано на этикетке вашего двигателя.

Чтобы узнать мощность двигателя, найдите число с «HP».

Если вы не уверены в полном крутящем моменте или номинальной мощности вашего двигателя, обратитесь к местному авторизованному дилеру Briggs & Stratton с моделью, типом и кодовым номером двигателя.

Для получения дополнительной информации о мощности двигателя или значении крутящего момента, пожалуйста, просмотрите наше видео «Знакомство с крутящим моментом» ниже:

Информация о номинальной мощности двигателя в соответствии с кодом SAE (Общество автомобильных инженеров) J1940 Процедура определения мощности и крутящего момента двигателя для малых двигателей и оценивается в соответствии со стандартом SAE J1995.

от Бриггс энд Страттон.

Полезная мощность и полная мощность

Значения полезной мощности берутся с установленными выхлопом и воздушным фильтром, тогда как значения полной мощности собираются без этих приспособлений. Фактическая полная мощность двигателя будет выше, чем полезная мощность двигателя, и на нее будут влиять, среди прочего, условия окружающей среды и вариативность от двигателя к двигателю. Учитывая широкий спектр продуктов, на которые устанавливаются двигатели, бензиновый двигатель может не развивать номинальную полную мощность при использовании в данном энергетическом оборудовании. Эта разница обусловлена ​​множеством факторов, включая, помимо прочего, разнообразие компонентов двигателя (воздухоочиститель, выхлоп, наддув, охлаждение, карбюратор, топливный насос и т. д.), ограничения применения, условия эксплуатации (температура, влажность и т. , высота) и изменчивость от двигателя к двигателю. Из-за ограничений производства и мощности компания Briggs & Stratton может заменить этот двигатель двигателем большей номинальной мощности.

Запасные части для обслуживания в магазине

Узнайте, как правильно и безопасно использовать, устранять неисправности и обслуживать оборудование Briggs & Stratton.

Просмотреть статьи с инструкциями >

Узнайте о новейших продуктах, пошаговые инструкции о том, как найти номер модели вашего двигателя и многое другое.

Просмотр видео >

www.e31.net

Если вы, как гордый обладатель мощной машины, скажете, что у нее 380 л.с., вы получите много 9.0090 Ooh s и Aah s, но если вы скажете, что это
получил 550 Нм крутящего момента, вы услышите просто «. ..?!». — если вообще.

Никто на самом деле не знает о крутящем моменте, хотя это важная единица . Вот почему эта статья была написана. Получайте удовольствие от этого:

Через силу, работу, расстояние и время к власти

Чтобы переместить груз на расстояние , вам потребуется сила . Если вес приклеен к земле
и, следовательно, не движется, никакой работы не будет (по крайней мере, в физическом смысле). Так работа это движение из
вес на расстоянии (путем приложения силы). Если сейчас учесть время, то можно рассчитать мощность. Мощность
это продолжительность из работа , время, необходимое для перемещения груза на определенное расстояние. Чем больший вес вы перемещаете в
период времени, тем больше у вас мощности (способности выполнять работу с течением времени).

Давайте поиграем в двигатель и прикрепим груз 1 Н (= 0,102 кг) к концу палки длиной 1 м, которую вы пытаетесь удерживать горизонтально.
схватив его за противоположный конец. (скручивание) усилие необходимое 1Н × 1м = 1Нм.
Теперь представьте, что палка с грузом на другом конце вращается на 360° с сопротивлением 1 Н. работа сделано
будет 1 Н × 6,2832 м = 6,2832 Нм (6,2832 м — периметр круга, по которому движется груз на конце 1-метровой палки.
Периметр = диаметр × Pi = 2 × 1 м × 3,14159… = 6,2832 м).
Сопротивление 1 Н предназначено для имитации гравитационной силы, с которой вам придется иметь дело при вертикальном перемещении веса. Итак, если бы вы
Поднимите вес 1 Н 6,2832 м по вертикали, вы выполнили ту же работу 6,2832 Нм.

Но как насчет силы сделать это? Теперь нужно задействовать время, как вы можете видеть, взглянув на определение лошадиной силы: 1 л.с. = 75 кп × м/с.
1 кп (килопонд) эквивалентен 9,80665 Н, поэтому 1 л.с. = 735,5 Н × м/с, что означает, что при подъеме веса 735,5 Н (75 кг) на один метр каждый
во-вторых, это мощность одной лошадиной силы. Подъем вдвое большего веса за одно и то же время удваивает мощность (2 л.с.), как и подъем
тот же вес в два раза меньше и так далее. Еще работа (в глазах физика!) не будет выполнена, потому что формула
«сила × расстояние» не заботится о времени.

Чтобы вернуться к автомобилям и двигателям, возьмем, к примеру, BMW 850 CSi . Двигатель этого автомобиля будет
развивают мощность 380 л.с. при 5300 об/мин. Таким образом, вы могли бы поднимать вес 380 × 75 кг = 28500 кг на один метр каждую секунду!

Единицей лошадиной силы является N × м/с. В нашем примере с гирей и палкой единицей работы было N × m (Нм).
Если мы умножим это на число оборотов в минуту (единица 1/с), мы получим единицу мощности. Если сейчас вы смотрите несколько скептически, это обычная реакция.
Итак, посчитаем, при каких оборотах 1 Нм работы равен 1 л.с.:

1 л.с. = 75 кп × м/с = 735,5 Н × м/с

Теперь мы устанавливаем это равным нашему крутящему моменту, умноженному на все еще неизвестные обороты, и получаем

735,5 Н × м/с = 6,2832 Нм × n 1/с

Теперь мы можем вычислить n:

п = 117,058

Двигатель с крутящим моментом 1 Нм при 117,058 оборотах в секунду (то есть 7023,5 оборотов в минуту) имеет мощность
от 1 л. с. Имея эту информацию, легко получить следующую формулу для расчета мощности:

0192 00192
Итак, никто не измеряет мощность двигателя напрямую. Динамометр измеряет только крутящий момент, который будет, по отношению к частоте вращения двигателя, преобразованным
в лошадиные силы по предыдущей формуле! Это означает, что лошадиная сила является более или менее воображаемой единицей, а не чем-то, что вы можете увидеть, почувствовать или измерить.
Это может испугать одного или другого, но это действительно так!

Крутящий момент и ускорение

Скорость разгона автомобиля зависит исключительно от крутящего момента. Это Ньютон-метры, которые вы чувствуете в своей спине. Любая машина разгоняется
на любой передаче так сильно, как диктует кривая крутящего момента. На пике крутящего момента автомобиль будет разгоняться больше всего, при более высоких и более низких
оборотов меньше.

© БМВ

Это означает, что абсолютно не имеет значения, где находится пик крутящего момента. Это не повлияет на величину ускорения
если это при 2000 об/мин вместо 4000 об/мин, хотя мощность удвоится при 4000 об/мин (см. формулу).

Простая математика доказывает это. Крутящий момент двигателя передается через коробку передач и дифференциал на колеса, так что определенное количество
Ньютон-Метерс прибывает туда. Взяв, например, CSi при 4000 об/мин на первой передаче, это будет 550 Нм × 4,254 × 2,93 / 2 = 3428 Нм.
которые поступают на каждое заднее колесо (здесь не учитываются потери в трансмиссии). Первый множитель представляет собой первую передачу в коробке передач, второй
задний дифференциал. И поскольку крутящий момент подается на два колеса, происходит деление на два.

Вычислить силу, которая двигает автомобиль вперед, теперь легко: разделите на радиус колеса, потому что это плечо рычага. Задняя шина
8 серия имеет окружность почти ровно два метра и, следовательно, радиус 2 м / 2π = 0,318 м. Теперь 3428 Нм / 0,318 м = 10780 Н, что означает, что
каждое заднее колесо двигает автомобиль вперед с силой 10780 ньютонов, что в сумме дает 10780 × 2 = 21560 Н (что равняется 2200 кг!).

Как видите, связь крутящего момента и тяги не может быть более прямой. Больше крутящий момент означает больше тяги — независимо от значения оборотов и
не зависит от мощности на этих оборотах!

Таким образом, лошадиные силы совершенно не важны для ускорения, не так ли…?

Мощность растет до тех пор, пока крутящий момент не падает быстрее, чем растут обороты, поэтому мощность каким-то образом говорит вам, насколько быстро разгоняется автомобиль. Почему?

Секрет в том, когда вам нужно переключиться на более высокую передачу, когда у вас появляется больше крутящего момента на следующей более высокой передаче и
поэтому сможет сильнее разгоняться. Таким образом, чем выше обороты перед переключением, тем дольше вы можете оставаться в движении.
передачу и не нужно жертвовать мощностью двигателя ради скорости (из-за более высокого передаточного числа).

Вот таблица, которая показывает на BMW 850 CSi , когда и почему нужно переключать передачи. В таблице указан крутящий момент (относительно
до оборотов в минуту), который доступен непосредственно на двигателе, и, что гораздо важнее, крутящий момент, доступный за коробкой передач, который
передается на колеса (конечная передача здесь не учитывалась, т.к. это постоянный фактор). Кроме того
можно увидеть, как обороты двигателя меняются при переключении передач.

об/мин

Torque engine

1st gear   (4.254 : 1)

2nd gear   (2.534 : 1)

3rd gear   (1. 682 : 1)

4th gear (1,235: 1)

5th Gear (1.000: 1)

.0005

крутящий момент

об / мин

Torque

rpm 6th gear

Torque

1500

420 Nm

1768 Nm

=> 893

1064 Nm

=> 995

706 Nm

=> 1101

518 Nm

=> 1214

420 Nm

=> 1246

349 Nm

2000

440 Nm

1871 Nm

=> 1191

1114 Nm

=> 1327

740 Nm

=> 1468

543 Nm

=> 1619

440 Nm

=> 1661

365 Nm

2500

470 Nm

1999 Nm

=> 1489

1190 Nm

=> 1659

790 Nm

=> 1835

580 Nm

=> 2024

470 Nm

=> 2077

390 Nm

3000

500 Nm

2127 Nm

=> 1787

1267 Nm

=> 1991

841 Nm

=> 2202

617 Nm

=> 2429

500 Nm

=> 2493

415 Nm

3500

530 Nm

2254 Nm

=> 2084

1343 Nm

=> 2323

891 Nm

=> 2570

654 Nm

=> 2834

530 Nm

=> 2908

440 Nm

4000

550 Nm

2339 Nm

=> 2382

1393 Nm

=> 2655

925 Nm

=> 2937

679 Nm

=> 3238

550 Nm

=> 3324

457 Nm

4500

540 Nm

2297 Nm

=> 2680

1368 Nm

=> 2987

908 Nm

=> 3304

666 Nm

=> 3643

540 Nm

=> 3739

448 Nm

5000

530 Nm

2254 Nm

=> 2978

1343 Нм

=> 3318

891 Nm

=> 3671

654 Nm

=> 4048

530 Nm

=> 4155

440 Nm

5500

470 Nm

1999 Nm

=> 3276

1190 Nm

=> 3650

790 Nm

=> 3671

580 Nm

=> 4453

470 Nm

=> 4570

390 Nm

6000

400 Nm

1701 Nm

=> 3574

1013 Nm

=> 3982

672 Nm

=> 4405

494 Nm

=> 4858

400 Nm

=> 4986

332 Н·м

Как видите, крутящий момент при 6000 об/мин за коробкой передач на 1-й и 2-й передаче намного выше крутящего момента на следующей
высшая передача на любых оборотах. Это означает, что для наилучшего ускорения вы можете не только разогнать двигатель до более чем 6000 об/мин в
первые две передачи, вы должны сделать это (двигатель 850 CSi позволяет в ближайшее время увеличить скорость до 6400).

На 1-й передаче при 6000 об/мин крутящий момент за коробкой передач составляет 1701 Нм. Если вы затем перейдете на секунду, обороты двигателя будут
падение примерно до 3600 об/мин и крутящий момент примерно до 1350 Нм.
На 4-й передаче крутящий момент 494 Нм при 6000 об/мин (из-за передаточного числа 1,235 вместо 4,254, как на 1-й). Сдвиг
в пятую давало бы 530 Нм крутящего момента при 4858 об/мин. Так что крутить двигатель до 6000 абсолютно нет смысла
на четвертой передаче.

об/мин и крутящий момент

Как видно из таблицы, большая часть мощности теряется из-за передаточного числа на высоких передачах. Вот почему так важно оставаться
на любой передаче как можно дольше, а для этого нужно, чтобы пик крутящего момента приходился на высокие обороты с .

Другой пример: взять два 850 CSi и заменить один двигатель на другой с таким же крутящим моментом, но чей крутящий момент
пик приходится на 2000 об/мин вместо 4000. При гонке друг с другом с мертвой точки модифицированный CSi будет быстрее
с конвейера, потому что его 550 Нм доступны уже при 2000 об/мин, а у обычного всего 440 Нм.
После своего пика величина крутящего момента быстро падает и около 3000 об/мин драйвер модифицированного CSi
придется переключиться на более высокую передачу, потому что там у него больше крутящего момента. Поэтому мощность двигателя приносится в жертву
скорость. И теперь это стандартный CSi , который взрывается, потому что его противник внезапно имеет чуть больше, чем
вдвое меньше крутящего момента, чем на первой передаче, тогда как на 1-й он может двигаться до 6400 об/мин. Когда запас CSi переключается
на вторую передачу, модифицированному почти придется переключиться на третью.

Казалось ли, что модифицированная машина сначала выиграет, все увидят, что лучше иметь пик крутящего момента на
высокие обороты, как только модифицированный автомобиль быстро падает назад. Двигатель BMW Formula-1 имеет примерно такой же крутящий момент, как и двигатель
Е46 М3. У M3 пик крутящего момента приходится на 5000 об/мин, а у двигателя Формулы-1 — около 16000. Давайте угадаем.
кто может дольше держать педаль акселератора в полу…

Или еще один небольшой пример:
Максимальный крутящий момент на высоких оборотах = хорошо = бензиновый двигатель
Максимальный крутящий момент при низких оборотах = плохой = дизельный двигатель
Что хорошего во всем крутящем моменте, если вам почти нужно переключиться на 6-ю передачу на скорости 65 миль в час?

Теперь, можете ли вы применить это в реальной жизни? Ну, более-менее потому, что на сегодняшний день атмосферных дизельных двигателей практически нет.
(только турбодизели). Это могло привести вас к мысли, что верхнее утверждение неверно. Но сравнивая безнаддувные двигатели и
двигатели, использующие принудительную индукцию (с помощью турбонаддува или нагнетателя), это все равно, что сравнивать яблоки и апельсины. Так бензиновый двигатель = хороший, дизельный двигатель
= bad относится, конечно же, к сравнениям внутри этих двух понятий.

Если вы говорите «дизель» в наши дни, вы всегда имеете в виду дизель с турбонаддувом , не осознавая этого полностью. Это заставляет дизельные двигатели выглядеть лучше, но
по сравнению с бензиновым двигателем с таким же турбонаддувом у них все равно нет шансов. Да конечно дизель экономичнее но это
сайт об эмоциях, а не о здравом смысле.

Так что же такого особенного в турбодвигателе? Это кривая крутящего момента. Как было сказано ранее, именно крутящий момент отвечает за ускорение.
чем больше крутящий момент, тем быстрее разгоняется автомобиль. Было заявлено, почему лучше иметь пик крутящего момента и на высоких оборотах. Но почему бы и нет
у нас высокий крутящий момент на низких оборотах и ?

Потому что характеристики атмосферных двигателей не позволяют. Крутящий момент увеличивается до определенного момента, а затем снова падает.
Таким образом, цель инженеров, разрабатывающих безнаддувные двигатели, состоит в том, чтобы сдвинуть эту точку до максимально возможных оборотов. таких проблем нет
с турбированным двигателем. Турбокомпрессор нагнетает воздух в цилиндры, которые вместо этого должны были бы всасываться поршнями во время движения.
вниз. Управление двигателем теперь контролирует количество воздуха, поступающего в цилиндры, в зависимости от числа оборотов. Итак, двигатель имеет
максимальный крутящий момент почти всегда.

Чтобы наглядно представить обе концепции, вот диаграммы мощности и крутящего момента двух репрезентативных автомобилей:

. Lambo очень четко демонстрирует характеристики безнаддувного двигателя, пик крутящего момента, тогда как у Porsche типичный крутящий момент плато (560 Нм с 2700 до 4600 об/мин). В то время как Diablo достигает своего максимального ускорения только около 5500 об/мин, Porsche делает это с 2700 об/мин до 4600 об/мин! Но он также показывает турболаг . Это диапазон оборотов до того, как турбокомпрессор начнет работать. Около 1000 оборотов силовая установка Порше жалкая (200 Нм) но при 2000 об/мин крутящего момента уже в два с половиной раза больше (500 Нм). Сегодняшние турбины включается довольно мягко, но раньше в этот момент было радикальное увеличение крутящего момента. Давайте представим, что мы прикручиваем турбины к двигателю Lamborghini, которые затем также создают максимальный крутящий момент с 2000 об / мин, чтобы мы имел 630 Нм с 2000 до 5500 об/мин. Это дало бы нам резкое ускорение, но — и это интересно — не привело бы к более высокому показатель лошадиных сил! Проверь это… Вот почему, несмотря на свою малую мощность, турбодизели на удивление хорошо разгоняются. Из-за турбокомпрессора они рано набирают крутящий момент и поддерживать его в широком диапазоне оборотов. Posted inДвигатель Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены