В чем измеряется нагрузка двигателя

Мощность двигателя – это величина, показывающая, какую работу способен совершить мотор в единицу времени. То есть то количество энергии, которую двигатель передает на трансмиссию за определенный временной промежуток. Измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с.).

В чем измеряется нагрузка двигателя

Как рассчитывается мощность двигателя?

Расчет мощности мотора проводится несколькими способами. Самый доступный способ – через крутящий момент. Умножаем крутящий момент на угловую скорость – получаем мощность двигателя.

  • N_дв=M∙ω=2∙π∙M∙n_дв
  • где:
  • N_дв – мощность двигателя, кВт;
  • M – крутящий момент, Нм;
  • ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/сек;
  • π – математическая постоянная, равная 3,14;
  • n_дв – частота вращения двигателя, мин-1.

Мощность рассчитывается и через среднее эффективное давление. Камера сгорания имеет определенный объем. Разогретые газы воздействуют на поршень в цилиндре с определенным давлением. Двигатель вращается с некоторой частотой. Произведение объема двигателя, среднего эффективного давления и частоты вращения, поделенное на 120, и даст теоретическую мощность двигателя в кВт.

  1. N_дв=(V_дв∙P_эфф∙n_дв)/120
  2. где:
  3. V_дв – объем двигателя, см3;
  4. P_эфф – эффективное давление в цилиндрах, МПа;
  5. 120 – коэффициент, применяемый для расчета мощности четырехтактного двигателя (у двухтактных ДВС этот коэффициент равен 60).
  6. Для расчета лошадиных сил киловатты умножаем на 0,74.

N_(дв л.с.)=N_дв∙0,74

где:

N_дв л.с. – мощность двигателя в лошадиных силах, л. с.

Другие формулы мощности двигателя используются в реальных расчетах реже. Эти формулы включают в себя специфичные переменные. И чтобы измерить мощность двигателя по другим методикам, нужно знать производительность форсунок или массу потребленного двигателем воздуха.

На практике расчет мощности автопроизводители выполняют эмпирическим способом, то есть замеряют на стенде и строят график зависимости по факту, на основании полученных во время испытаний показателей.

Мощность двигателя – величина непостоянная. Для каждого мотора есть кривая, которая отображает на графике зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала.

До определенного пика, примерно до 4-5 тысяч оборотов, мощность растет пропорционально оборотам. Далее идет плавное отставание роста мощности, кривая наклоняется. Примерно к 7-8 тысячам оборотов мощность идет на спад.

Сказывается перекрытие клапанов на большой частоте вращения коленвала и падение КПД мотора из-за недостаточно интенсивного газообмена.

Чтобы узнать мощность двигателя, обратитесь к инструкции по эксплуатации авто. В разделе с техническими характеристиками мотора будет указана мощность и обороты, при которых она достигает пикового значения.

Если мощность указана киловаттах, чтобы рассчитать лошадиные силы двигателя, воспользуйтесь приведенной выше формулой.

В некоторых случаях автопроизводитель предоставляет график, на котором есть зависимость мощности двигателя и крутящего момента от частоты оборотов.

Видео: Простыми словами без сложных формул и расчетов, что такое мощность, крутящий момент и обороты двигателя

Мощность ДВС определяет, насколько быстро автомобиль способен передвигаться или ускоряться (совершать работу). Полезная мощность двигателя рассчитывается с учетом потерь в трансмиссии, то есть указывает, сколько от изначальной мощности мотора по факту доходит до колес авто.

Что такое крутящий момент

Крутящий момент в двигателе автомобиля – это вращающая сила, которая численно равна произведению приложенной силы (давление раскаленных газов на поршень) на плечо (расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала в проекции, перпендикулярной оси вращения коленвала). Измеряется крутящий момент в ньютонах на метр (Нм).

Крутящий момент ДВС зависит от силы давления на поршень и расстояния между коренными и шатунными шейками. Зависимость здесь прямая. Чем больше плечо и чем больше давление на поршень – тем больше крутящий момент двигателя.

У дизельных двигателей степень сжатия больше. Больше и ход поршня в цилиндре (при равном с бензиновым мотором диаметре цилиндров).

А это значит, что и расстояние между коренными и шатунными шейками будет больше. То есть длиннее плечо. За счет большей степени сжатия при рабочем такте у дизелей выше сила, давящая на поршень.

Крутящий момент в дизельных моторах при прочих равных больше, чем в бензиновых.

Крутящий момент влияет на то, сколько энергии отдает мотор в текущий момент времени. Крутящий момент есть та величина, которая определяет фактически передаваемую в данный момент времени энергию на трансмиссию. Чем больше момент, тем сильнее тяга двигателя при текущих оборотах.

Что лучше: мощность или крутящий момент

Мощность и крутящий момент двигателя – величины взаимосвязанные. Это хорошо видно в формуле из первого пункта.

Пик крутящего момента на графике зависимости от частоты вращения мотора появляется раньше, чем пик мощности. Это справедливо как для дизельных, так и для бензиновых моторов.

Однако у дизелей крутящий момент достигается раньше, и плато (интервал частоты вращения при пиковом значении) длиннее.

У бензиновых ДВС мощность выше, хотя для ее достижения нужно раскрутить мотор почти до максимальных оборотов.

Сказать определенно, что лучше: мощность или крутящий момент, нельзя. Все зависит от случая. Трансмиссия современного авто способна трансформировать эти величины под требуемые условия. Поясним на примерах.

Для тяжелой техники, которой важна тяга в широком диапазоне оборотов, важнее крутящий момент. Мотор должен хорошо тянуть. Раскручивать его до предельных оборотов не нужно. Отчасти поэтому почти вся коммерческая техника оснащается дизельными моторами.

В гоночных автомобилях важнее мощность. Моторы этих авто по оборотам пилоты во время заездов держат в красной зоне. Двигатель отдает максимальную мощность. А трансмиссия преобразовывает мощность в тягу.

Для гражданских авто важен стиль вождения. Для езды на автомате подойдут оба мотора. Автоматическая трансмиссия будет держать мотор в диапазоне оборотов, при которых двигатель отдает максимум своего потенциала.

В чем измеряется нагрузка двигателя

Для агрессивной езды на механике с раскручиванием двигателя в красную зону тахометра лучше подойдет бензиновый мотор.

Но в этом случае нужно понимать, что для получения максимальной производительности от мотора потребуется держать его на пике оборотов и часто переключать передачи.

Пик мощности у бензинового ДВС имеет малый диапазон и находится около максимальных оборотов. Для уверенных обгонов и ускорений нужно будет понижать передачу и раскручивать двигатель.

Для размеренной езды, особенно в городе, больше подходит дизель. Для обгона на дизельном авто зачастую не потребуется переходить на пониженную передачу, а высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов позволит реже переключаться.

Как определить мощность электродвигателя без бирки видео

Существует несколько способов определения мощности электродвигателя: диаметру вала, по габариту и длине, по току и сопротивлению, замеру счетчиком электроэнергии.

По габаритным размерам

Все электродвигатели отличаются по габаритным размерам. Определить мощность двигателя можно сравнив габаритные размеры с таблицей определения мощности электродвигателя, перейдя по ссылке габаритно-присоединительные размеры электродвигателей АИР.

Какие размеры необходимо замерить:

  • Длина, ширина, высота корпуса
  • Расстояние от центра вала до пола
  • Длина и диаметр вала
  • Крепежные размеры по лапам (фланцу)

По диаметру вала

Определение мощности электродвигателя по диаметру вала — частый запрос для поисковых систем. Но для точного определения этого параметра недостаточно – два двигателя в одном габарите, с одинаковыми валами и частотой вращения могут иметь различную мощность.

Таблица с привязкой диаметров валов к мощности и оборотам для двигателей АИР и 4АМ.

  Порядок действий при пожаре на предприятии: инструкция

Мощность электродвигателя Р, кВт Диаметр вала, мм
3000 об/мин 1500 об/мин 1000 об/мин 750 об/мин
1,5 22 22 24 28
2,2 24 28 32
3 24 32
4 28 28 38
5,5 32 38
7,5 32 38 48
11 38 48
15 42 48 55
18,5 55 60
22 48 55 60
30 65
37 55 60 65 75
45 75 75
55 65 80
75 65 75 80
90 90
110 70 80 90
132 100
160 75 90 100
200
250 85 100
315

По показанию счетчика

Как правило измерение счетчика отображаются в киловаттах (далее кВт). Для точности измерения стоит отключить все электроприборы или воспользоваться портативным счетчиком. Мощность электродвигателя 2,2 кВт, подразумевает что он потребляет 2,2 кВт электроэнергии в час.

Для измерения мощности по показанию счетчика нужно:

  1. Подключить мотор и дать ему поработать в течении 6 минут.
  2. Замеры счетчика умножить на 10 – получаем точную мощность электромотора.

Расчет мощности по току

Для начала нужно подключить двигатель к сети и замерить показатели напряжения. Замеряем потребляемый ток на каждой из обмоток фаз с помощью амперметра или мультиметра. Далее, находим сумму токов трех фаз и умножаем на ранее замеренные показатели напряжения, наглядно в формуле расчета мощности электродвигателя по току.

  • P – мощность электродвигателя;
  • U – напряжение;
  • Ia – ток 1 фазы;
  • Ib – 2 фазы;
  • Ic – 3 фазы.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Gв [кг]/3=P[л.с.]

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10-20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Определение оборотов вала

Асинхронные трехфазные двигатели по частоте вращения ротора делятся 4 типа: 3000, 1500, 1000 и 750 об. мин. Приводим пример маркировки на основании АИР 180:

  1. АИР 180 М2 – где 2 это 3000 оборотов.
  2. АИР 180 М4 – 4 это 1500 об. мин.
  3. АИР 180 М6 – 6 обозначает частоту вращения 1000 об/мин.
  4. АИР 180 М8 – 8 означает, что частота вращения выходного вала 750 оборотов.

Самый простой способ определить количество оборотов трехфазного асинхронного электродвигателя – снять задний кожух и посмотреть обмотку статора.

У двигателя на 3000 об/мин катушка обмотки статора занимает половину окружности — 180 °, то есть начало и конец секции параллельны друг другу и перпендикулярны центру. У электромоторов 1500 оборотов угол равен 120 °, у 1000 – 90 °. Схематический вид катушек изображен на чертеже. Все обмоточные данные двигателей смотрите в таблице.

Читайте также:  Minecraft как сделать паровой двигатель

Узнать частоту вращения с помощью амперметра

Узнать обороты вала двигателя, можно посчитав количество полюсов. Для этого нам понадобится миллиамперметр — подключаем измерительный прибор к обмотке статора. При вращении вала двигателя стрелка амперметра будет отклонятся. Число отклонений стрелки за один оборот – равно количеству полюсов.

  • 2 полюса – 3000 об/мин
  • 4 полюса – 1500 об/мин
  • 6 полюса – 2000 об/мин
  • 8 полюса – 750 об/мин

Параметры электродвигателя №2: потребляемый ток

  • Для измерения тока, потребляемого электродвигателем, используются токоизмерительные клещи
  • , измеряющие ток в цепи без ее разрыва.
  • При использовании мультиметра

() илиамперметра нужно заранее убедиться в том, что ожидаемое значение измеряемого параметра лежит в диапазоне измерений.

Прибор подключается последовательно с электродвигателем или с одной из обмоток трех фаз. И

не стоит забывать о пусковом токе

, перед запуском прибор нужно надежно

закоротить

, чтобы он не сгорел.  Стабилизатор тока на полевом транзисторе

  1. Можно воспользоваться и электронным счетчиком
  2. с функцией измерения токов.
  3. Если потребляемая мощность уже известна, ток можно подсчитать. Для однофазного двигателя
  4. :
  5. Для трехфазного
  6. :
  7. Если измерения производятся без нагрузки, то получится ток холостого хода

. Подсчитать номинальный ток не представляется возможным, так как ток холостого хода не нормируется и составляет 20-40% от номинального. В этом случае для подсчета токов холостого хода трехфазных асинхронных электродвигателей используются данные таблицы.

Мощность двигателя, кВт Ток холостого хода (в процентах от номинального)
При частоте вращения, об/мин
3000 1500 1000 750 600 500
0,12-0,55 60 75 85 90 95
0,75-1,5 50 70 75 80 85 90
1,5-5,5 45 65 70 75 80 85
5,5-11 40 60 65 70 75 80
15-22,5 30 55 60 65 70 75
22,5-55 20 50 55 60 65 70
55-110 20 40 45 50 55 60

Подписка на рассылку

Решив заменить вышедший из строя советский электродвигатель на новый агрегат, вы можете столкнуться с тем, что на старом устройстве не сохранилась табличка.

Может оказаться и так, что информация на шильдике нечитаемая. Хорошо если сохранилась техническая документация. Но вероятность этого крайне мала. Выход есть и из такой ситуации.

Рассмотрим методы установления мощности электрического агрегата.

Возможен ли расчет по габаритам?

Можно установить мощность электрического мотора по размерам, току, показанию счетчика, диаметру вала. Итак, как определить мощность электродвигателя без бирки по габаритам устройства.

Между собой электромоторы различаются, прежде всего, габаритами. Указанный способ применяют преимущественно для установления мощности 3-хфазных агрегатов.

Чтобы произвести расчет, узнайте следующее:

  • Частота сети (f).
  • Диаметр сердечника (D).
  • Синхронная частота валового вращения (n).

Может потребоваться определить не только мощность, но и обороты электродвигателя — синхронную частоту валового вращения. С этой целью просто посчитайте число полюсов. Здесь нужен миллиамперметр. Подсоедините это измерительное устройство к одной из обмоток статора.

Как только вал агрегата начнет вращаться, стрелка амперметра будет отклоняться. Количество ее отклонений за 1 оборот равняется числу полюсов:

  Древне-русское обозначение цифр

  • 3000 оборотов в минуту = 2 полюса;
  • 1500 оборотов в минуту = 4 полюса;
  • 2000 оборотов в минуту = 6 полюса;
  • 750 оборотов в минуту =8 полюса.

Практические измерения

Самый доступный способ — проверка показаний бытового счетчика электроэнергии. Сначала следует отключить абсолютно все бытовые приборы и выключить свет во всех помещениях, поскольку даже горящая лампочка на 40Вт будет искажать показания.

Проследите, чтобы счетчик не крутился или индикатор не мигал (в зависимости от его модели).

Вам повезло, если у вас счетчик «Меркурий» — он показывает величину нагрузки в кВт, поэтому от вас потребуется только включить двигатель на 5 минут на полную мощность и проверить показания.

Индукционные счетчики ведут учет в кВт/ч. Запишите показания до включения мотора, дайте ему поработать ровно 10 минут (лучше воспользоваться секундомером). Снимите новые показания счетчика и путем вычитания узнайте разницу. Умножьте эту цифру на 6. Полученный результат отображает мощность двигателя в кВт.

Если двигатель маломощный, вычислить параметры будет несколько сложнее. Выясните, сколько оборотов (или импульсов) равно 1кВт/ч — информацию вы найдете на счетчике. Допустим, это 1600 оборотов (или вспышек индикатора).

Если при работающем двигателе счетчик делает 20 оборотов в минуту, умножьте эту цифру на 60 (количество минут в часу). Получается 1200 оборотов в час. Разделите 1600 на 1200 (1.3) — это и есть мощность двигателя.

Результат тем точнее, чем дольше вы измеряете показания, но небольшая погрешность все равно присутствует.

Как узнать выходную мощность

Двигатели как предполагается, выполняют какую-то работу, и два важных значения, которые определяют, насколько он мощный. Это скорость и сила поворота двигателя. Выходная механическая мощность двигателя может быть рассчитана по следующей формуле:

  • Pout = τ * ω
  • где Pout — выходная мощность, измеренная в ваттах (Вт);
  • τ — момент силы, измеренный в метрах Ньютона (N • м);
  • ω — угловая скорость, измеренная в радианах в секунду (рад / с).
  • Легко рассчитать угловую скорость, если вы знаете скорость вращения двигателя в об / мин:
  • ω = rpm * 2 * П / 60
  • где ω — угловая скорость (рад / с);
  • об / мин — скорость вращения в оборотах в минуту;
  • П — математическая константа (3.14);
  • 60 — количество секунд в минуте.

Если двигатель имеет 100% КПД, вся электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. Однако таких двигателей не существует. Даже прецизионные малые промышленные двигатели, имеют максимальную эффективность 50—60%.

Измерение момент силы двигателя является сложной задачей. Для этого требуется специальное дорогостоящее оборудование. Но это возможно сделать и самому обладая специальной информацией и формулами.

Определение по таблицам

Как узнать мощность электродвигателя по диаметру вала и другим показателям? В интернете нетрудно найти технические таблицы, с помощью которых можно узнать тип мотора и, соответственно, его мощность. Вам потребуется снять следующие параметры:

  • диаметр вала;
  • частота его вращения или число полюсов;
  • крепежные размеры;
  • диаметр фланца (если двигатель фланцевый);
  • высота до центра вала;
  • длина мотора (без выступающей части вала);
  • расстояние до оси.

Далее — вопрос времени и внимательности. Согласитесь, надежнее измерить детали и узнать точный, без погрешностей результат. В сети есть параметры абсолютно всех, даже очень старых моторов.

Определение по габаритам

Еще один способ — проведение замеров и вычислений. Многие из тех, кто интересуется, как узнать мощность трехфазного двигателя, предпочитают именно его. Вам понадобятся следующие данные:

  • Диаметр сердечника в сантиметрах (D). Он измеряется по внутренней части статора. Также необходима длина сердечника с учетом отверстий вентиляции.
  • Частота валового вращения (n) и частота сети (f).

Через них вычислите показатель полюсного деления. D умножьте на n и на число Пи — назовем это показание А. 120 умножьте на f — это В. Разделите А на В.

Как видите, чтобы подсчитать значение, достаточно вспомнить школьный курс математики.

Для чего необходимо знать мощность двигателя

Из всех технических характеристик электродвигателя (КПД, номинальный рабочий ток, частота вращения и т.д.) самая значимая — мощность. Зная главные данные, вы сможете:

  • Подобрать подходящие по номиналам тепловое реле и автомат.
  • Определить пропускную способность и сечение электрических кабелей для подключения агрегата.
  • Эксплуатировать двигатель согласно его параметрам, не допуская перегрузок.

Мы описали, как замерить мощность электродвигателя разными способами. Используйте тот, который в вашем случае будет оптимальным. Применяя любой из методов, вы подберете агрегат, который будет лучшим образом отвечать вашим требованиям.

Но самый эффективный вариант, экономящий ваше время и избавляющий вас от необходимости искать информацию и проводить замеры и расчеты — это сохранить технический паспорт в надежном месте и следить за тем, чтобы шильдик с данными не потерялся.

Способы определения мощности электродвигателя

Подключайте двигатель только к тому источнику тока, напряжение которого вы точно знаете. Теперь подключите к цепи обмотки амперметра, но не все сразу, а по отдельности. Это даст вам возможность узнать, каких значений достигает рабочий ток. Затем просуммируйте все те показатели, которые вы получили.

Число, которое у вас получилось, необходимо умножить на предельное напряжение в сети. Полученный результат и станет значением той мощности, которую будет потреблять двигатель.

  Сервопривод для стабилизатора напряжения

Можно найти этот показатель и другим способом. Вычислите скорость вращения вала устройства, пользуясь при этом тахометром. После этого возьмите динамометр, чтобы найти тяговое усилие электродвигателя. Чтобы получить окончательный результат, стоит умножить число 6,28 на частоту вращения, а также на радиус вала.

Последний показатель можно получить, измерив соответственный элемент линейкой. Теперь вы знаете, какая мощность понадобится для эффективной работы двигателя.

( 2 оценки, среднее 4 из 5 )В чем измеряется нагрузка двигателя

Нагрузочная характеристика двигателя

Нагрузочная характеристика двигателя определяется пропорциональностью главных параметров двигателя, а также показателем нагрузки при неизменных оборотах коленвала. Настоящее определение показывает деятельность мотора машины в движении в одинаковом скоростном режиме, на одной и той же передаче при различных сопротивлениях дорожного покрытия.

Типичный график нагрузочной характеристики мотора

Определяющими параметрами мотора по нагрузочной характеристике считаются GT и ge. Кроме этого, выделяют:

  • температуру высвобождаемого воздуха;
  • коэффициент заполнения;
  • коэффициент повышенности газов;
  • ускоренное впрыскивание;
  • токсичность выхлопных газов;
  • задымление (для дизельных двигателей).

Холостой ход при определённых оборотах соответствует крайней точке характеристики слева. Точка справа — предельной нагрузке, которую двигатель способен вынести на тех же оборотах.

В карбюраторном моторе снижение мощности при постоянном значении скорости происходит с помощью закрытия дросселя. Плотность снижается, а отсюда количество поступления топлива. Такой тип контроля именуется количественным. При закрытии дросселя экономия мотора изменяется. Её оценка, а также других параметров движка измеряется нагрузочной характеристикой.

Нагрузочная характеристика ДВС зависит от потребления горючего, удельной эффективности такого потребления, а также других параметров при равномерной скорости и режиме тепла.

Изменение часовой затраты горючего зависит от составляющих компонентов топлива, а также показателя заполнения. Одновременно с открытием дросселя сопротивление гидравлики впуска снижается, показатель заполнения поднимается, как и затраты горючего.

Читайте также:  Давление масла в двигателе тойота харриер

Вместе со всем этим процессом меняется качество впрыскиваемого топлива. Показатель избыточности воздуха меняется с требуемой мощностью и контролем экономии топлива.

Завышенные затраты горючего при максимальных параметрах нагрузки можно объяснить насыщением топлива за счёт раскрытия створок экономайзера.

Механический КПД стремится к нулю при холостых оборотах, т. к. вся деятельность движка тратится, чтобы преодолеть механические потери. Также на холостых оборотах происходит обогащение топлива, потому что при открытии дросселя давление и температура снижаются, условия для зажжения искры становятся хуже.

Вместе с открытием дросселя в месте средней нагрузки обогащённое топливо уже не требуется, происходит подача более «бедного» горючего. Это повышает индикаторный КПД.

Способы снятия нагрузки

Мотор должен прогреться на маленькой нагрузке, дроссель открывают на всю. Частота оборотов движка регулируется с помощью тормозной системы. Как только тепловой и скоростной режимы устанавливаются в определённое положение, замеряют показатели:

  • весов;
  • затраты топлива по времени;
  • частоты оборотов;
  • температуры воды;
  • температуры масла.

Значения записываются, после чего выставляют другой режим, но с заниженными показателями. Измеряют и заново сравнивают. На основе всех испытаний строится график, где видны коэффициенты изменений различных показателей — затраты горючей смеси, излишки воздуха, наполнения, температуры. С помощью подобных опытов находят оптимальный режим работы двигателя.

Определение нагрузки дизельного двигателя

Нагрузочная характеристика дизеля обуславливается затратами топлива и всеми показателями работы движка и его загруженности — мощность и давление при стабильных оборотах коленвала.

Эти функции, возникшие от неизменных вращений, устанавливаются для всех скоростных режимов. Следует учитывать расходы топлива, максимально возможную подачу его и затраты за определённый период.

Всем этим и характеризуются показатели двигателя.

Различия дизельного и карбюраторного двигателей

Нагрузочные характеристики дизеля отличаются от карбюраторного из-за особенных способов сгорания, образования смеси и контролирования мощности. В дизельном моторе топливная воздушная масса образовывается за тысячные доли секунды.

В таком случае средним показателем для заполненного объёма воздуха и горючего считается коэффициент лишнего газа. Когда топливо впрыскивается, то неоднородно распространяется в камере сгорания, образуя места различной консистенции газа и горючего.

Именно от этого в дизельном моторе консистенция значительно беднее. Регулировка мощности возможна непосредственно до холостых ходов.

Мощность двигателя можно изменить, если меняются составляющие консистенции. Это делается при помощи снижения или повышения горючего, которое впрыскивается за конкретный отрезок времени при одинаковой подаче воздуха. Практически это делают при передвижении рейки топливного шланга.

Коэффициент наполнения не меняется, при возрастании мощности он минимизируется из-за повышения температуры. Показатель лишнего воздуха зависит от расхода топлива.

Высокая мощность у двигателей обнаруживается при пиковом показании значения, определяющего качество всего процесса работы. Отклонение в худшую сторону характеризуется задымлением выхлопных газов, накапливается нагар, снижается экономия, температура мотора возрастает в несколько раз. Отсюда видно, что эксплуатация дизеля в пределах максимальной мощности нецелесообразна.

Задымление при различных параметрах нагрузки

В дизельных движках, имеющих неисправности, чрезмерное задымление выхлопных газов образуется из-за изменения режима скорости и нагрузки. Существуют три вида задымления по цветам:

  • чёрный — масса веществ углерода, образующаяся из-за чрезмерного обогащения заряда работы. Это возникает за счёт уменьшения скорости, повышенных нагрузок и сильных форсировок;
  • белый — вещества горючего, которые не успели сгореть. Обычно бывает у непрогретого мотора;
  • голубой – углеводород не успевает сгорать и выходит с отработанными газами.

Задымление чаще происходит, если нагрузка не превышает пятьдесят процентов. Если переваливает за этот предел, то задымление прекращается. При проведении различных опытов было доказано, что дым голубого цвета не присутствует у дизельных двигателей с четырёхтактной фазой. В таких движках дым только чёрного цвета.

КПД

Повышение объёма горючего, попадающего в мотор, с одновременным повышением нагрузки является результатом уменьшения индикаторного КПД. Переходя к наименьшим нагрузкам от холостых оборотов, механический и индикаторный коэффициент полезного действия повышается.

Если дальше повышать нагрузку — механический КПД возрастёт, а расход горючего будет уменьшаться.

Если повысить впрыск горючего, то повышается мощность мотора, но экономия падает, происходит задымление выхлопных газов, движок сильно греется — это явный признак некачественной переработки топлива.

Можно ли снять нагрузку?

Следует дать движку прогреться достаточным образом, в это же время перемещается планка, которая регулирует впрыск горючего и контролирует тормоз, показания мотора выводятся на максимальные значения оборотов коленвала при выбранном режиме скорости. Итоговый режим соответствует предельной мощности при конкретных оборотах. Через небольшой отрезок времени после регулировки оборотов стоит измерить следующее:

  • отработанные газы, масло, показания температуры воды;
  • силу тормоза и момента вращения;
  • показания оборотов коленвала;
  • время затрат выбранной дозы горючего.

После всего проделанного с помощью регулирования тормоза оставляют выбранную частоту оборотов, уменьшают впрыск горючего с помощью планки топливного шланга, переходят к дальнейшему этапу и делают необходимые измерения. За счёт последовательного снижения подачи горючего и при определённом количестве оборотов образуется некоторое количество точек нагрузки. Рассчитывают оптимальную нагрузочную характеристику.

Если статья оказалась полезной, напишите нам об этом.

Расчет потребляемой мощности двигателя

В этой статье мы разберем, что такое мощность трехфазного асинхронного двигателя и как ее рассчитать.

Понятие мощности электродвигателя

Мощность – пожалуй, самый важный параметр при выборе электродвигателя. Традиционно она указывается в киловаттах (кВт), у импортных моделей – в киловаттах и лошадиных силах (л.с., HP, Horse Power). Для справки: 1 л.с. приблизительно равна 0,75 кВт.

На шильдике двигателя указана номинальная полезная (отдаваемая механическая) мощность. Это та мощность, которую двигатель может отдавать механической нагрузке с заявленными параметрами без перегрева. В формулах номинальная механическая мощность обозначается через Р2.

Электрическая (потребляемая) мощность двигателя Р1 всегда больше отдаваемой Р2, поскольку в любом устройстве преобразования энергии существуют потери. Основные потери в электродвигателе – механические, обусловленные трением. Как известно из курса физики, потери в любом устройстве определяются через КПД (ƞ), который всегда менее 100%. В данном случае справедлива формула:

Р2 = Р1 · ƞ

КПД в двигателях зависит от номинальной мощности – у маломощных моделей он может быть менее 0,75, у мощных превышает 0,95. Приведенная формула справедлива для активной потребляемой мощности.

Но, поскольку электродвигатель является активно-реактивной нагрузкой, для расчета полной потребляемой мощности S (с учетом реактивной составляющей) нужно учитывать реактивные потери. Реактивная составляющая выражается через коэффициент мощности (cosϕ).

С её учетом формула номинальной мощности двигателя выглядит так:

Р2 = Р1 · ƞ = S · ƞ · cosϕ

Мощность и нагрев двигателя

Номинальная мощность обычно указывается для температуры окружающей среды 40°С и ограничена предельной температурой нагрева.

Поскольку самым слабым местом в двигателе с точки зрения перегрева является изоляция, мощность ограничивается классом изоляции обмотки статора.

Например, для наиболее распространенного класса изоляции F допустимый нагрев составляет 155°С при температуре окружающей среды 40°С.

В документации на электродвигатели приводятся данные, из которых видно, что номинальная мощность двигателя падает при повышении температуры окружающей среды. С другой стороны, при должном охлаждении двигатели могут длительное время работать на мощности выше номинала.

Мы рассмотрели потребляемую и отдаваемую мощности, но следует сказать, что реальная рабочая потребляемая мощность P (мощность на валу двигателя в данный момент) всегда должна быть меньше номинальной:

Р < Р2 < Р1 < S

Это необходимо для предотвращения перегрева двигателя и наличия запаса по перегрузке. Кратковременные перегрузки допустимы, но они ограничены прежде всего нагревом двигателя. Защиту двигателя по перегрузке также желательно устанавливать не по номинальному току (который прямо пропорционален мощности), а исходя из реального рабочего тока.

Современные производители в основном выпускают двигатели из ряда номиналов: 1,5, 2,2, 5,5, 7,5, 11, 15, 18,5, 22 кВт и т.д.

Расчет мощности двигателя на основе измерений

На практике мощность двигателя можно рассчитать, прежде всего, исходя из рабочего тока. Ток измеряется токовыми клещами в максимальном рабочем режиме, когда рабочая мощность приближается к номинальной. При этом температура корпуса двигателя может превышать 100 °С, в зависимости от класса нагревостойкости изоляции.

Измеренный ток подставляем в формулу для расчета реальной механической мощности на валу:

Р = 1,73 · U · I · cosϕ · ƞ, где

  • U – напряжение питания (380 или 220 В, в зависимости от схемы подключения – «звезда» или «треугольник»),
  • I – измеренный ток,
  • cosϕ и ƞ – коэффициент мощности и КПД, значения которых можно принять равными 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью более 15 кВт.
  • Если нужно найти номинальную мощность двигателя, то полученный результат округляем в бОльшую сторону до ближайшего значения из ряда номиналов.
  • Р2 > Р
  • Если необходимо рассчитать потребляемую активную мощность, используем следующую формулу:
  • Р1 = 1,73 · U · I · ƞ

Именно активную мощность измеряют счетчики электроэнергии. В промышленности для измерения реактивной (и полной мощности S) применяют дополнительное оборудование. При данном способе можно не использовать приведенную формулу, а поступить проще – если двигатель подключен в «звезду», измеренное значение тока умножаем на 2 и получаем приблизительную мощность в кВт.

Расчет мощности при помощи счетчика электроэнергии

Этот способ прост и не требует дополнительных инструментов и знаний. Достаточно подключить двигатель через счетчик (трехфазный узел учета) и узнать разницу показаний за строго определенное время.

Например, при работе двигателя в течении часа разница показаний счетчика будет численно равна активной мощности двигателя (Р1).

Но чтобы получить номинальную мощность Р2, нужно воспользоваться приведенной выше формулой.

Другие полезные материалы: Степени защиты IP Трехфазный двигатель в однофазной сети Типичные неисправности электродвигателей

???? Расчет параметров электродвигателей

Электродвигатели встречаются в промышленности и быту повсеместно. Если Вы не обращали внимание, то я приведу парочку фото примеров:

Читайте также:  Ваз 2111 горит лампа неисправности системы управления двигателем

Порой возникает необходимость, рожденная будничным любопытством, либо производственной необходимостью в определении мощности электродвигателя по внешнему виду, или значения допустимой температуры в эксплуатации, не говоря уже о значениях тока и напряжения.

Тут возможен вариант, что с него содрана табличка, на которой написаны номинальные параметры, либо же шильдик в таком состоянии, что различить ничего невозможно. Как же быть в такой ситуации…

Одно дело, если Вы всю жизнь работали на производстве движков, и можете определить мощность на глаз. В иных случаях, определить поможет линейка (рулетка) и таблицы с габаритами механизмов.

Если Ваша деятельность больше лежит в теоретических изысканиях, нежели практических, то пригодится формула определения мощности ЭД или таблицы с номинальным данными, именно про это и не только в этой статье.

Бирка (шильдик) электродвигателя

Осмотрев любой, за редким исключением, электродвигатель можно обнаружить табличку, привинченную на болты, саморезы или же заклепки. Что же написано на данном куске металла? Возьмем шильдик, заменив на нем заводской номер на название сайта.

Кстати, редко бывает, что табличка на электрооборудование находится в таком, почти идеальном состоянии. Часто данные выцветают или замазаны краской, ведь задача стоит для обслуживающего персонала покрасить двигатель, а не покрасить двигатель, оставив табличку нетронутой. Но, нам повезло. Пойдем по-порядку.

  • Первая строчка — число фаз и тип тока (3~), заводской номер, частота сети, форма исполнения и монтажа, класс изоляции
  • Вторая строчка — тип электродвигателя, косинус фи, возможные схемы соединения, номинальная частота вращения
  • Третья строчка — возможные номинальные напряжения, номинальная мощность, IP — степень защиты электродвигателя, масса, режим работы электродвигателя (S1).
  • Четвертая строчка — номинальные токи в зависимости от схемы включения обмоток, далее какому госту соответствует эд.
  • Рассмотрим отдельные параметры более подробно.

Мощность электродвигателя: полная, активная и на валу

Формула для расчета мощности трехфазного асинхронного двигателя:

  1. S1 — полная мощность, потребляемая двигателем из сети
  2. P1 — активная мощность, потребляемая электродвигателем из сети (указана на шильдике)
  3. P — активная мощность на валу ЭД.
  4. cosf — косинус фи, коэффициент мощности — угол сдвига фаз между активной (P) и полной мощностью (S).

В формулах выше, значение мощности получится в Вт, значение полной мощности в ВА. Чтобы перевести в киловатты необходимо получившееся значение разделить на тысячу. Значение тока и напряжения соответственно в формуле выше в амперах и вольтах.

I1 и U1 — линейные значения тока и напряжения, их еще называют междуфазными. Не стоит путать с фазными. Линейные — это АВ, ВС, СА (380); фазные — АО, ВО, СО (220). Если выразить формулы мощностей через фазные значения тока и напряжения, то вместо корня из трех вначале будет коэффициент 3. Этот коэффициент определяется наглядно через векторную диаграмму трехфазного напряжения.

Для двигателей постоянного тока формула будет просто произведение напряжения на зажимах двигателя умножить на ток, потребляемые двигателем из сети.

Потребляемая мощность p1 больше мощности на валу ЭД из-за потерь, которые возникают при преобразовании электрической энергии в механическую.

Звезда/Треугольник и 220/380, 380/660

Отдельного внимания заслуживает то, как правильно подключить электродвигатель.

Смотреть все значения по порядку как они идут через дробь. То есть написано на шильде Y/D ( треугольник/звезда), значит и токи, напряжения соответственно будут сначала для Y, а после дроби для звезды. Единственно, нюанс, что при 220/380 — треугольник будет 220, А при 380/660 — треугольник будет 380. То есть говорить, что 380 — это всегда звезда — неверно.

Всегда изучайте табличку на движке перед подключением.

Достоинства при подключении звездой и треугольником абстрактны, так как каждая схема имеет свои области применения:

  • Y — меньше рабочий и пусковой ток, больше напряжение, меньше пусковой момент, меньше греется
  • D — больше пусковой момент, пусковой ток, но и больше греется.

Бывают двухскоростные двигатели, где сначала запускаются на звезде, А потом переходят на треугольник. В таком случае механизм легче запускается, А потом работает с большей мощностью.

При подключении трехфазного двигателя на 220В, где есть лишь фаза и ноль, можно прибегнуть к схеме с конденсаторами.

Форма исполнения и способ монтажа

IM 1081 — форма исполнения и способ монтажа согласно ГОСТ 2479 и МЭК60034-5. В нашем примере это обозначает “на лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним циллиндрическим концом вала”.

Это название состоит из латинских букв IM и четырех чисел.

Первая цифра от 1 до 9 — конструктивный способ исполнения

Вторая и третья (00…99) — способ монтажа

Четвертая (0..9) — условное обозначение конца вала.

Коэффициент полезного действия электродвигателя

КПД показывает эффективность преобразования электродвигателем электрической энергии, которую он берет из сети, в механическую энергию вращения механизма.

Если бы не было потерь при передаче энергии, то КПД равнялся бы 100%. Однако, такого не существует. Однако, существуют виды потерь, которые уменьшают величину коэффициента:

  • потери от нагрева проводников с током при увеличении нагрузки — электрические потери
  • потери на вихревые токи, гистерезис в шихтованных статорах — магнитные потери
  • потери на трение подшипников, вентиляцию — механические потери
  • плюс различные дополнительные менее важные виды потерь…

Часто, но не всегда, чем выше скорость вращения электродвигателя, тем больше его КПД. Это связано с зависимостью КПД и скольжения ЭД. Существуют классы согласно величины КПД по ГОСТ IEC/TS 60034-31—2015: IE1, IE2, IE3, IE4.

Классы изоляции двигателей по нагревостойкости

Здесь нам на помощь придет ГОСТ 8865-93. Класс изоляции электрических машин характеризует максимальную температуру при номинальных параметрах. То есть в нашем примере при номинальных данных с таблички, температура изоляции не должна превышать 155 градусов.

Приведу данные допустимых температур электродвигателей для разных классов изоляции. Следует учитывать, что материалы могут иметь различные классы.

  • Y — 90
  • A — 105
  • E — 120
  • B — 130
  • F — 155
  • H — 180

Далее идут цифровые классы: 200, 220, 250 — а после них плюс 25 градусов с обозначением класса согласно допустимого значения температуры.

Данные температуры определены опытным путем при работе на номинальных параметрах на протяжении срока эксплуатации до величин, при которых увеличивается тангенс дельта и уменьшается напряжение пробоя.

Мощность электродвигателя

Наиболее распространенным типом промышленных силовых установок являются асинхронные электродвигатели. Один из наиболее важных их параметров — мощность электродвигателя, которая в зависимости от модели может варьироваться в широких пределах.

От мощности зависит тип энергосистемы, к которой двигатель можно подключить, а также тип и производительность оборудования, с которым он будет сопряжен. По этой причине, не зная мощность электродвигателя, использовать его практически невозможно.

Определение мощности электромотора по размерам сердечка статора

Если технического паспорта нет, можно произвести расчет мощности электродвигателя, исходя из размеров сердечника статора и частоты вращения. Для этого используется формула P2H = C * D12 / N1 * 10-6кВт. Здесь:
С —постоянная мощность;
D — размер внутреннего диаметра сердечника статора в см;
l — длина статора в см;

N1 — значение синхронной частоты вращения в об/мин.

Постоянная мощность зависит от частоты вращения и габаритов мотора. Она определяется по величине полюсного деления как зависимость мощности от количества полюсов и размеров полюсного деления τ, если U1 < 500В.

Число полюсов Полюсное деление, см
10 20 30 40 50 60
2 0,4 1,4 2,2 2,7 3,15 3,9
4 1,1 2,2 3,0 3,5 3,8 4,2
6 1,7 2,9 3,8 4,35 4,8

τ = πD1 / 2р см.
2р здесь — количество полюсов в моторе.

Полученный по этой формуле результат необходимо округлить до наиболее подходящего значения в таблице. Это самый простой и доступный метод, по которому может быть осуществлен расчет мощности электродвигателя.

Подбор требуемой мощности электродвигателя

Правильно подобранная мощность электродвигателя позволяет получить оптимальные технико-экономические показатели электропривода по себестоимости, размерам, экономичности и прочим параметрам.

При стабильной нагрузке на электродвигатель определить его мощность можно просто выбором по каталогу, исходя из соотношения Рн ≥ Рнагр.

Здесь Рн — это мощность подбираемого двигателя, а Рнагр — предполагаемая мощность нагрузки.

Потребляемая мощность электромотора

Рисунок 1. Шильдик с параметрами на корпусе электродвигателя Работая с электромоторами, нужно знать, как по шильдику определяется потребляемая мощность электродвигателя. Значение мощности Р — это не электрическая мощность мотора, а механическая мощность на валу, обозначенная в кВт.

Чтобы найти потребляемую мощность, нужно обратить внимание на КПД и cosφ двигателя, указанные на шильдике. Причем КПД может быть обозначен как просто буквами КПД, так и буквой η, что и видно на шильдике. Сначала необходимо найти активную мощность, потребляемую двигателем от сети, по формуле Ра = Р / КПД.

Т. е. в нашем случае (рис. 1) потребляемая электродвигателем из сети активная мощность равна Ра = 0,75кВт/0,75 = 1 кВт. Теперь, чтобы найти полную потребляемую мощность, нужно воспользоваться формулой S = Pa/cosφ = 1/0,78 = 1,28 кВт.

Коэффициент мощности электромотора

Коэффициент мощности электродвигателя, или cos φ — это соотношение активной и полной мощности двигателя. Определяется коэффициент мощности электродвигателя по формуле cosφ = P/S. Здесь:
Р — активная мощность в Вт;

S — полная мощность в ВА.

В большинстве случаев активная мощность имеет меньшее значение, чем полная, из-за чего коэффициент составляет меньше единицы. Только тогда, когда нагрузка будет исключительно активной, cosφ станет равен единице.

Чем ниже коэффициент мощности потребителя, тем более мощными должны быть трансформаторы, электрические станции, а также питающие линии электропередач. Кроме того, моторы с низким коэффициентом имеют меньший КПД и большие энергопотери.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.  

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector