इंजन की शक्ति की गणना: तरीके और आवश्यक सूत्र

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-15 17:24

कार कर की गणना के लिए किसी को मोटर इकाई की शक्ति की गणना करने की आवश्यकता है। कुछ के लिए कंप्रेसर इंजन की शक्ति की स्वतंत्र रूप से गणना करना महत्वपूर्ण है। घोषित की गई मशीन से तुलना करने के लिए किसी के लिए मशीन की शक्ति को ठीक से जानना महत्वपूर्ण है। सामान्य तौर पर, शक्ति गणना और इंजन चयन दो अविभाज्य प्रक्रियाएं हैं।

केवल यही कारण नहीं हैं कि मोटर चालक अपनी कारों के इंजनों की शक्ति की स्वतंत्र रूप से गणना करने की कोशिश कर रहे हैं। गणना के लिए आवश्यक सूत्रों के बिना ऐसा करना काफी कठिन है। उन्हें इस लेख में दिया जाएगा ताकि हर मोटर चालक अपने लिए गणना कर सके कि उसकी कार की वास्तविक इंजन शक्ति कितनी है।

परिचय

आंतरिक दहन इंजन की शक्ति की गणना करने के कम से कम चार सामान्य तरीके हैं। इन विधियों में, प्रणोदन इकाई के निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग किया जाता है:

1. टर्नओवर।
2. वॉल्यूम।
3. घुमावदारपल।
4. दहन कक्ष के अंदर प्रभावी दबाव।

गणना के लिए, आपको कार का वजन और त्वरण समय 100 किमी/घंटा जानने की जरूरत है।

इंजन की शक्ति की गणना के लिए निम्नलिखित में से प्रत्येक सूत्र में कुछ त्रुटि है और यह 100% सटीक परिणाम नहीं दे सकता है। प्राप्त आंकड़ों का विश्लेषण करते समय इसे हमेशा ध्यान में रखा जाना चाहिए।

यदि आप लेख में वर्णित सभी सूत्रों का उपयोग करके शक्ति की गणना करते हैं, तो आप मोटर की वास्तविक शक्ति का औसत मूल्य ज्ञात कर सकते हैं, और वास्तविक परिणाम के साथ विसंगति 10 से अधिक नहीं होगी %.

यदि हम तकनीकी अवधारणाओं की परिभाषा से जुड़ी विभिन्न वैज्ञानिक सूक्ष्मताओं को ध्यान में नहीं रखते हैं, तो हम कह सकते हैं कि शक्ति प्रणोदन इकाई द्वारा उत्पन्न ऊर्जा है और शाफ्ट पर टोक़ में परिवर्तित होती है। उसी समय, शक्ति एक चर मान है, और इसका अधिकतम मूल्य एक निश्चित शाफ्ट रोटेशन गति (पासपोर्ट डेटा में इंगित) पर प्राप्त किया जाता है।

आधुनिक आंतरिक दहन इंजन में, अधिकतम शक्ति 5, 5-6, 6 हजार चक्कर प्रति मिनट पर पहुंच जाती है। यह सिलेंडरों में दबाव के उच्चतम औसत प्रभावी मूल्य पर देखा जाता है। इस दबाव का मान निम्नलिखित मापदंडों पर निर्भर करता है:

• ईंधन मिश्रण की गुणवत्ता;
• दहन पूर्णता;
• ईंधन की हानि।

पावर, भौतिक मात्रा के रूप में, वाट में मापा जाता है, जबकि मोटर वाहन उद्योग में इसे हॉर्स पावर में मापा जाता है। नीचे दी गई विधियों में वर्णित गणना किलोवाट में परिणाम देगी, फिर उन्हें उपयोग करके अश्वशक्ति में परिवर्तित करने की आवश्यकता होगीविशेष कैलकुलेटर-कन्वर्टर।

टॉर्क के माध्यम से शक्ति

शक्ति की गणना करने का एक तरीका क्रांतियों की संख्या पर मोटर टोक़ की निर्भरता का निर्धारण करना है।

भौतिकी में कोई भी क्षण उसके आवेदन के कंधे पर बल का उत्पाद है। टोक़ बल का उत्पाद है जिसे इंजन अपने आवेदन के कंधे से लोड के प्रतिरोध को दूर करने के लिए विकसित कर सकता है। यह पैरामीटर है जो निर्धारित करता है कि मोटर कितनी जल्दी अपनी अधिकतम शक्ति तक पहुँचती है।

टॉर्क को कार्यशील मात्रा के उत्पाद के अनुपात और दहन कक्ष में औसत प्रभावी दबाव 0.12566 (स्थिर) के रूप में परिभाषित किया जा सकता है:

• एम=(वी_{कार्य} पी_{प्रभावी})/0, 12566, जहां वी_{कार्य– इंजन विस्थापन [l], P}प्रभावी _{– दहन कक्ष [बार] में प्रभावी दबाव।}

इंजन की गति क्रैंकशाफ्ट के घूर्णन की गति को दर्शाती है।

इंजन टॉर्क और RPM मानों का उपयोग करते हुए, निम्न इंजन शक्ति गणना सूत्र का उपयोग किया जा सकता है:

P=(Mn)/9549, जहाँ M बलाघूर्ण [Nm] है, n शाफ्ट गति [rpm] है, 9549 आनुपातिकता कारक है।

गणना शक्ति किलोवाट में मापी जाती है। परिकलित मान को अश्वशक्ति में बदलने के लिए, आपको परिणाम को 1, 36 के आनुपातिकता कारक से गुणा करना होगा।

गणना की इस पद्धति में केवल दो प्राथमिक सूत्रों का उपयोग किया जाता है, इसलिए इसे सबसे सरल में से एक माना जाता है। सच है, आप और अधिक कर सकते हैंआसान और ऑनलाइन कैलकुलेटर का उपयोग करें, जिसमें आपको कार और उसकी इंजन इकाई के बारे में कुछ डेटा दर्ज करने की आवश्यकता होती है।

यह ध्यान देने योग्य है कि इंजन की शक्ति की गणना के लिए यह सूत्र आपको केवल उस शक्ति की गणना करने की अनुमति देता है जो इंजन के आउटपुट पर प्राप्त होती है, न कि वह जो वास्तव में कार के पहियों पर आती है। क्या अंतर है? जब तक शक्ति (यदि आप इसे एक प्रवाह के रूप में सोचते हैं) पहियों तक पहुँचती है, तो यह स्थानांतरण मामले में नुकसान का अनुभव करती है, उदाहरण के लिए। एयर कंडीशनर या जनरेटर जैसे द्वितीयक उपभोक्ता भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उठाने, लुढ़कने, साथ ही वायुगतिकीय प्रतिरोध के प्रतिरोध को दूर करने के लिए नुकसान का उल्लेख नहीं करना असंभव है।

यह नुकसान अन्य गणना फ़ार्मुलों के उपयोग से आंशिक रूप से ऑफसेट है।

इंजन आकार के माध्यम से शक्ति

इंजन के टॉर्क को निर्धारित करना हमेशा संभव नहीं होता है। कभी-कभी कार मालिकों को इस पैरामीटर का मूल्य भी नहीं पता होता है। इस मामले में, मोटर की मात्रा का उपयोग करके प्रणोदन इकाई की शक्ति पाई जा सकती है।

ऐसा करने के लिए, आपको क्रैंकशाफ्ट की गति के साथ-साथ औसत प्रभावी दबाव से इकाई की मात्रा को गुणा करना होगा। परिणामी मान को 120 से विभाजित किया जाना चाहिए:

• P=(VnP_कुशल)/120 जहां V इंजन विस्थापन है [cm³], n गति है क्रैंकशाफ्ट रोटेशन [आरपीएम], पी_{प्रभावी - औसत प्रभावी दबाव [एमपीए], 120 - स्थिर, आनुपातिकता कारक।}

कार की इंजन शक्ति की गणना इस प्रकार की जाती हैइकाई आयतन का उपयोग करना।

अक्सर, मानक नमूने के गैसोलीन इंजन में P_{प्रभावी का मान 0.82 MPa से 0.85 MPa तक, मजबूर इंजनों में - 0.9 MPa और डीजल इकाइयों में भिन्न होता है दबाव मान 0.9 एमपीए और 2.5 एमपीए के बीच है।}

जब मोटर की वास्तविक शक्ति की गणना करने के लिए इस सूत्र का उपयोग करते हैं, तो kW को hp में परिवर्तित करें। एस।, परिणामी मूल्य को 0, 735 के बराबर कारक से विभाजित करना आवश्यक है।

यह गणना पद्धति सबसे जटिल से भी दूर है और इसमें न्यूनतम समय और प्रयास लगता है।

इस विधि का उपयोग करके, आप पंप मोटर की शक्ति की गणना कर सकते हैं।

वायु प्रवाह के माध्यम से शक्ति

इकाई की शक्ति को वायु प्रवाह से भी निर्धारित किया जा सकता है। सच है, यह गणना पद्धति केवल उन कार मालिकों के लिए उपलब्ध है जिनके पास एक ऑन-बोर्ड कंप्यूटर स्थापित है जो आपको तीसरे गियर में 5.5 हजार क्रांतियों पर हवा की खपत को रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है।

इंजन की अनुमानित शक्ति प्राप्त करने के लिए, उपरोक्त शर्तों के तहत प्राप्त खपत को तीन से विभाजित करना आवश्यक है। सूत्र इस तरह दिखता है:

P=G/3, जहाँ G वायु प्रवाह दर है।

यह गणना आदर्श परिस्थितियों में इंजन के संचालन की विशेषता है, अर्थात ट्रांसमिशन नुकसान, तीसरे पक्ष के उपभोक्ताओं और वायुगतिकीय ड्रैग को ध्यान में रखे बिना। वास्तविक शक्ति गणना की गई शक्ति से 10 या 20% कम है।

तदनुसार, वायु प्रवाह की मात्रा प्रयोगशाला में एक विशेष स्टैंड पर निर्धारित की जाती है, जिस पर कार स्थापित है।

ऑनबोर्ड सेंसर की रीडिंग बहुत हद तक उनके प्रदूषण पर निर्भर करती हैऔर अंशांकन से।

इसलिए, हवा की खपत के आंकड़ों के आधार पर इंजन की शक्ति की गणना सबसे सटीक और प्रभावी से दूर है, लेकिन यह अनुमानित डेटा प्राप्त करने के लिए काफी उपयुक्त है।

कार के द्रव्यमान के माध्यम से शक्ति और त्वरण समय "सैकड़ों"

कार के वजन और उसकी त्वरण गति का उपयोग करके 100 किमी / घंटा की गणना करना इंजन की वास्तविक शक्ति की गणना के लिए सबसे सरल तरीकों में से एक है, क्योंकि कार का वजन और घोषित त्वरण समय "सैकड़ों" है "कार के पासपोर्ट पैरामीटर हैं।

यह विधि किसी भी प्रकार के ईंधन पर चलने वाले इंजनों के लिए प्रासंगिक है - गैसोलीन, डीजल ईंधन, गैस - क्योंकि यह केवल त्वरण की गतिशीलता को ध्यान में रखता है।

गणना करते समय चालक के साथ वाहन के भार को भी ध्यान में रखना आवश्यक है। इसके अलावा, गणना के परिणाम को वास्तविक के जितना संभव हो उतना करीब लाने के लिए, यह ब्रेकिंग, स्लिपिंग, साथ ही गियरबॉक्स की प्रतिक्रिया गति पर खर्च किए गए नुकसान को ध्यान में रखने योग्य है। ड्राइव का प्रकार भी एक भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, फ्रंट-व्हील ड्राइव कारें शुरुआत में लगभग 0.5 सेकंड खो देती हैं, रियर-व्हील ड्राइव कारें 0.3 सेकंड से 0.4 सेकंड तक।

त्वरण गति के माध्यम से कार की शक्ति की गणना करने के लिए नेट पर एक कैलकुलेटर ढूंढना बाकी है, आवश्यक डेटा दर्ज करें और उत्तर प्राप्त करें। उनकी जटिलता के कारण, कैलकुलेटर द्वारा की जाने वाली गणितीय गणनाओं को देने का कोई मतलब नहीं है।

गणना का परिणाम वास्तविक के करीब, सबसे सटीक में से एक होगा।

कार की वास्तविक शक्ति की गणना करने की यह विधि कई लोगों द्वारा सबसे सुविधाजनक मानी जाती है, क्योंकि कार मालिकों को न्यूनतम प्रयास करना होगा - त्वरण गति को मापने के लिए100 किमी/घंटा और स्वचालित कैलकुलेटर में अतिरिक्त डेटा दर्ज करें।

अन्य इंजन प्रकार

यह कोई रहस्य नहीं है कि न केवल कारों में, बल्कि उद्योग में और यहां तक कि रोजमर्रा की जिंदगी में भी इंजन का उपयोग किया जाता है। विभिन्न आकारों के मोटर्स कारखानों में - ड्राइविंग शाफ्ट - और घरेलू उपकरणों जैसे स्वचालित मांस ग्राइंडर में पाए जा सकते हैं।

कभी-कभी आपको ऐसे इंजनों की वास्तविक शक्ति की गणना करने की आवश्यकता होती है। यह कैसे करना है, इसका वर्णन नीचे किया गया है।

यह तुरंत ध्यान देने योग्य है कि 3-चरण मोटर की शक्ति की गणना निम्नानुसार की जा सकती है:

• P=M_torquen, जहां M_{torque टॉर्क है और n शाफ्ट स्पीड है।}

प्रेरण मोटर

अतुल्यकालिक इकाई एक उपकरण है, जिसकी ख़ासियत यह है कि इसके स्टेटर द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र के घूमने की आवृत्ति हमेशा इसके रोटर के घूमने की आवृत्ति से अधिक होती है।

एसिंक्रोनस मशीन के संचालन का सिद्धांत ट्रांसफार्मर के संचालन के सिद्धांत के समान है। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम लागू होते हैं (वाइंडिंग का समय-भिन्न फ्लक्स लिंकेज इसमें एक ईएमएफ को प्रेरित करता है) और एम्पीयर (एक विद्युत चुम्बकीय बल एक निश्चित लंबाई के कंडक्टर पर कार्य करता है, जिसके माध्यम से एक निश्चित मूल्य के साथ एक क्षेत्र में प्रवाह होता है) प्रेरण का)।

इंडक्शन मोटर में आमतौर पर एक स्टेटर, रोटर, शाफ्ट और सपोर्ट होता है। स्टेटर में निम्नलिखित मुख्य घटक शामिल हैं: घुमावदार, कोर, आवास। रोटर में एक कोर और एक वाइंडिंग होती है।

एक इंडक्शन मोटर का मुख्य कार्य ट्रांसफॉर्म करना हैविद्युत ऊर्जा, जो स्टेटर वाइंडिंग को यांत्रिक ऊर्जा में आपूर्ति की जाती है, जिसे घूर्णन शाफ्ट से हटाया जा सकता है।

अतुल्यकालिक मोटर शक्ति

विज्ञान के तकनीकी क्षेत्र में शक्ति तीन प्रकार की होती है:

• पूर्ण (एस अक्षर द्वारा इंगित);
• सक्रिय (पत्र पी द्वारा इंगित);
• प्रतिक्रियाशील (अक्षर Q द्वारा इंगित)।

कुल शक्ति को एक सदिश के रूप में दर्शाया जा सकता है जिसमें एक वास्तविक और एक काल्पनिक भाग होता है (यह जटिल संख्याओं से संबंधित गणित के खंड को याद रखने योग्य है)।

असली हिस्सा सक्रिय शक्ति है जो शाफ्ट को घुमाने के साथ-साथ गर्मी पैदा करने जैसे उपयोगी काम करने में खर्च होती है।

काल्पनिक भाग प्रतिक्रियाशील शक्ति द्वारा व्यक्त किया जाता है जो चुंबकीय प्रवाह (अक्षर एफ द्वारा इंगित) के निर्माण में भाग लेता है।

यह चुंबकीय प्रवाह है जो एक अतुल्यकालिक इकाई, एक तुल्यकालिक मोटर, एक डीसी मशीन और एक ट्रांसफार्मर के संचालन के सिद्धांत को रेखांकित करता है।

संधारित्रों को चार्ज करने के लिए प्रतिक्रियाशील शक्ति का उपयोग किया जाता है, चोक के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं।

सक्रिय शक्ति की गणना करंट और वोल्टेज और पावर फैक्टर के गुणनफल के रूप में की जाती है:

पी=आईयूकोसφ।

प्रतिक्रियाशील शक्ति की गणना वर्तमान और वोल्टेज और पावर फैक्टर 90° आउट ऑफ फेज के गुणनफल के रूप में की जाती है। अन्यथा, आप लिख सकते हैं:

क्यू=मैंयूपापφ।

कुल शक्ति का मूल्य, यदि आपको याद है कि इसे एक सदिश के रूप में दर्शाया जा सकता है,सक्रिय और प्रतिक्रियाशील शक्ति के वर्गों के मूल योग के रूप में पाइथागोरस प्रमेय का उपयोग करके गणना की जा सकती है:

एस=(पी²+क्यू²)^1/2।

यदि हम सामान्य रूप में कुल शक्ति सूत्र की गणना करते हैं, तो यह पता चलता है कि S वर्तमान और वोल्टेज का गुणनफल है:

एस=आईयू

पावर फैक्टर cosφ संख्यात्मक रूप से सक्रिय घटक के अनुपात के बराबर एक मान है जो स्पष्ट शक्ति के लिए है। sinφ को खोजने के लिए, cosφ को जानने के लिए, आपको φ के मान को अंशों में परिकलित करना होगा और उसकी ज्या ज्ञात करनी होगी।

यह करंट और वोल्टेज पर आधारित एक मानक मोटर पावर कैलकुलेशन है।

3-चरण अतुल्यकालिक इकाई की शक्ति की गणना

एसिंक्रोनस 3-फेज मोटर के स्टेटर वाइंडिंग पर उपयोगी शक्ति की गणना करने के लिए, फेज वोल्टेज को फेज करंट और पावर फैक्टर से गुणा करें, और परिणामी पावर वैल्यू को तीन (चरणों की संख्या से) गुणा करें।:

• P_{स्टेटर}=3यू_fमैं_fcosφ.

शक्ति एल की गणना। एक सक्रिय मोटर का, यानी मोटर शाफ्ट से निकाली जाने वाली शक्ति का उत्पादन इस प्रकार होता है:

• पी_{आउटपुट}=पी_{स्टेटर} – पी_{नुकसान।}

एक इंडक्शन मोटर में निम्नलिखित नुकसान होते हैं:

• स्टेटर वाइंडिंग में विद्युत;
• स्टेटर कोर स्टील में;
• रोटर वाइंडिंग में विद्युत;
• यांत्रिक;
• अतिरिक्त।

प्रतिक्रियाशील के साथ स्टेटर वाइंडिंग में तीन-चरण मोटर की शक्ति की गणना करने के लिएचरित्र, इस प्रकार की शक्ति के तीन घटकों को जोड़ना आवश्यक है, अर्थात्:

• स्टेटर वाइंडिंग के लीकेज फ्लक्स बनाने के लिए खपत की गई प्रतिक्रियाशील शक्ति;
• रोटर वाइंडिंग के लीकेज फ्लक्स बनाने के लिए खपत की गई प्रतिक्रियाशील शक्ति;
• मुख्य धारा बनाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली प्रतिक्रियाशील शक्ति।

एक अतुल्यकालिक मोटर में प्रतिक्रियाशील शक्ति मुख्य रूप से एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाने पर खर्च की जाती है, लेकिन शक्ति का कुछ हिस्सा आवारा प्रवाह बनाने पर खर्च किया जाता है। आवारा प्रवाह मुख्य चुंबकीय प्रवाह को कमजोर करते हैं और अतुल्यकालिक इकाई की दक्षता को कम करते हैं।

वर्तमान शक्ति

वर्तमान डेटा का उपयोग करके प्रेरण मोटर शक्ति की गणना की जा सकती है। ऐसा करने के लिए, इन चरणों का पालन करें:

1. मोटर को पावर दें।
2. एमीटर का उपयोग करके, प्रत्येक मोड़ में करंट को मापें।
3. दूसरे पैराग्राफ में लिए गए मापों के परिणामों के आधार पर औसत वर्तमान मूल्य की गणना करें।
4. वोल्टेज द्वारा औसत धारा को गुणा करें। शक्ति प्राप्त करें।

पावर की गणना हमेशा करंट और वोल्टेज के गुणनफल के रूप में की जा सकती है। ऐसे में यह जानना जरूरी है कि U और I का कौन-सा मान लिया जाए। इस मामले में, यू आपूर्ति वोल्टेज है, यह एक स्थिर मूल्य है, और मैं अलग-अलग हो सकता हूं जिसके आधार पर वर्तमान को मापा जाता है, इसलिए इसका औसत मूल्य चुनना आवश्यक है।

आकार के अनुसार शक्ति

स्टेटर में कई अलग-अलग घटक होते हैं, जिनमें से एक कोर है। के साथ इंजन शक्ति की गणना करने के लिएआयामों का उपयोग करते हुए, निम्न कार्य करें:

1. कोर की लंबाई और व्यास को मापें।
2. स्थिर C की गणना करें, जिसका उपयोग आगे की गणना में किया जाएगा। सी=(πडीएन)/(120एफ)
3. P=CD²ln10^{-6 का उपयोग करके घात P की गणना करें, जहाँ C है परिकलित स्थिरांक, D कोर का व्यास है, n शाफ्ट के घूमने की गति है, l कोर की लंबाई है।}

अधिकतम सटीकता के साथ सभी माप और गणना करना बेहतर है ताकि इलेक्ट्रिक ड्राइव मोटर की शक्ति की गणना यथासंभव वास्तविकता के करीब हो।

कर्षण शक्ति

एसिंक्रोनस मोटर की शक्ति को कर्षण बल के मान का उपयोग करके भी निर्धारित किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको कोर की त्रिज्या को मापने की आवश्यकता होगी (अधिक सटीक, बेहतर), उस गति को ठीक करें जिस पर यूनिट का शाफ्ट घूमता है, और डायनेमोमीटर का उपयोग करके इंजन के कर्षण बल को भी मापता है।

सभी डेटा को निम्न सूत्र में प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए:

P=2πFnr, जहां F कर्षण बल है, n शाफ्ट रोटेशन गति है, r कोर त्रिज्या है।

प्रेरण मोटर की बारीकियां

उपरोक्त सभी सूत्र, जो तीन-चरण मोटर की शक्ति की गणना के लिए उपयोग किए जाते हैं, हमें एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकालने की अनुमति देते हैं कि मोटर्स विभिन्न आकारों के हो सकते हैं, अलग-अलग गति हो सकते हैं, लेकिन अंततः एक ही शक्ति हो सकती है.

यह अनुमति देता हैडिज़ाइनर इंजन के मॉडल बनाने के लिए जिनका उपयोग विभिन्न प्रकार की स्थितियों में किया जा सकता है।

डीसी मोटर

डीसी मोटर एक ऐसी मशीन है जो डायरेक्ट करंट से प्राप्त विद्युत शक्ति को यांत्रिक शक्ति में परिवर्तित करती है। इसके संचालन के सिद्धांत का अतुल्यकालिक मशीन से कोई लेना-देना नहीं है।

एक डीसी मोटर में एक स्टेटर, आर्मेचर और सपोर्ट के साथ-साथ कॉन्टैक्ट ब्रश और एक कम्यूटेटर होता है।

कलेक्टर - एक उपकरण जो प्रत्यावर्ती धारा को दिष्ट धारा (और इसके विपरीत) में परिवर्तित करता है।

ऐसी इकाई की उपयोगी शक्ति की गणना करने के लिए, जो किसी भी कार्य को करने पर खर्च की जाती है, आर्मेचर ईएमएफ को आर्मेचर करंट से गुणा करने के लिए पर्याप्त है:

• पी=ई_एमैं_ए।

जैसा कि आप देख सकते हैं, एसिंक्रोनस मोटर में की गई गणना की तुलना में डीसी मोटर की शक्ति की गणना बहुत सरल है।