Alguien necesita calcular la potencia de la unidad de motor para calcular el impuesto sobre automóviles. Es importante para algunos calcular de forma independiente la potencia del motor del compresor. Es importante que alguien sepa exactamente la potencia de la máquina para compararla con la declarada. En general, el cálculo de la potencia y la selección del motor son dos procesos inseparables.
Estas no son las únicas razones por las que los automovilistas intentan calcular de forma independiente la potencia de los motores de sus automóviles. Esto es bastante difícil de hacer sin las fórmulas necesarias para el cálculo. Se darán en este artículo para que cada automovilista pueda calcular por sí mismo cuál es la potencia real del motor de su automóvil.
Introducción
Hay al menos cuatro formas comunes de calcular la potencia de un motor de combustión interna. En estos métodos, se utilizan los siguientes parámetros de la unidad de propulsión:
- Facturación.
- Volumen.
- Torciendomomento.
- Presión efectiva dentro de la cámara de combustión.
Para los cálculos, necesita saber el peso del automóvil, así como el tiempo de aceleración a 100 km/h.
Cada una de las siguientes fórmulas para calcular la potencia del motor tiene algún error y no puede dar un resultado 100% exacto. Esto siempre debe tenerse en cuenta al analizar los datos recibidos.
Si calcula la potencia usando todas las fórmulas que se describen en el artículo, puede averiguar el valor promedio de la potencia real del motor, y la discrepancia con el resultado real no será más de 10 %.
Si no tenemos en cuenta las diversas sutilezas científicas asociadas con la definición de conceptos técnicos, podemos decir que la potencia es la energía generada por la unidad de propulsión y convertida en par en el eje. Al mismo tiempo, la potencia es un valor variable y su valor máximo se alcanza a una determinada velocidad de rotación del eje (indicada en los datos del pasaporte).
En los modernos motores de combustión interna, la potencia máxima se alcanza a las 5, 5-6, 6 mil revoluciones por minuto. Se observa en el valor efectivo promedio más alto de presión en los cilindros. El valor de esta presión depende de los siguientes parámetros:
- calidad de la mezcla de combustible;
- Combustión completa;
- pérdida de combustible.
La potencia, como cantidad física, se mide en vatios, mientras que en la industria automotriz se mide en caballos de fuerza. Los cálculos descritos en los métodos a continuación darán resultados en kilovatios, luego deberán convertirse a caballos de fuerza usandoconvertidor-calculadora especial.
Potencia a través del par
Una forma de calcular la potencia es determinar la dependencia del par motor del número de revoluciones.
Cualquier momento en la física es el producto de la fuerza sobre el hombro de su aplicación. El par es el producto de la fuerza que el motor puede desarrollar para vencer la resistencia de la carga, por el hombro de su aplicación. Es este parámetro el que determina la rapidez con la que el motor alcanza su potencia máxima.
El par se puede definir como la relación entre el producto del volumen de trabajo y la presión efectiva media en la cámara de combustión a 0,12566 (constante):
- M=(Vtrabajando Pefectivo)/0, 12566, donde Vtrabajando– cilindrada [l], Pefectivo – presión efectiva en la cámara de combustión [bar].
La velocidad del motor caracteriza la velocidad de rotación del cigüeñal.
Usando los valores de torque y RPM del motor, se puede usar la siguiente fórmula de cálculo de potencia del motor:
P=(Mn)/9549, donde M es el par [Nm], n es la velocidad del eje [rpm], 9549 es el factor de proporcionalidad
La potencia calculada se mide en kilovatios. Para convertir el valor calculado en caballos de fuerza, debe multiplicar el resultado por un factor de proporcionalidad de 1, 36.
Este método de cálculo consiste en utilizar sólo dos fórmulas elementales, por lo que se considera uno de los más sencillos. Cierto, puedes hacer másmás fácil y use la calculadora en línea, en la que debe ingresar ciertos datos sobre el automóvil y su unidad de motor.
Vale la pena señalar que esta fórmula para calcular la potencia del motor le permite calcular solo la potencia que se obtiene a la salida del motor, y no la que realmente llega a las ruedas del automóvil. ¿Cuál es la diferencia? Siempre que la potencia (si se piensa en ella como un flujo) llega a las ruedas, experimenta pérdidas en la caja de transferencia, por ejemplo. Los consumidores secundarios como un acondicionador de aire o un generador también juegan un papel importante. Es imposible no mencionar las pérdidas para superar la resistencia al levantamiento, rodadura, así como la resistencia aerodinámica.
Esta desventaja se compensa en parte con el uso de otras fórmulas de cálculo.
Potencia a través del tamaño del motor
No siempre es posible determinar el par motor. A veces, los propietarios de automóviles ni siquiera conocen el valor de este parámetro. En este caso, la potencia de la unidad de propulsión se puede encontrar usando el volumen del motor.
Para hacer esto, debe multiplicar el volumen de la unidad por la velocidad del cigüeñal, así como por la presión efectiva promedio. El valor resultante debe dividirse por 120:
- P=(VnPeficiente)/120 donde V es la cilindrada del motor [cm3], n es la velocidad rotación del cigüeñal [rpm], Pefectivo – presión efectiva promedio [MPA], 120 – constante, factor de proporcionalidad.
Así se calcula la potencia del motor de un coche conusando la unidad de volumen.
La mayoría de las veces, el valor de Pefectivo en motores de gasolina de una muestra estándar varía de 0.82 MPa a 0.85 MPa, en motores forzados - 0.9 MPa, y en unidades diesel el el valor de la presión está entre 0,9 MPa y 2,5 MPa.
Al usar esta fórmula para calcular la potencia real del motor, para convertir kW a hp. s., hay que dividir el valor resultante por un factor igual a 0, 735.
Este método de cálculo tampoco es el más complicado y requiere un mínimo de tiempo y esfuerzo.
Usando este método, puede calcular la potencia del motor de la bomba.
Potencia a través del flujo de aire
La potencia de la unidad también se puede determinar por el flujo de aire. Es cierto que este método de cálculo está disponible solo para aquellos propietarios de automóviles que tienen instalada una computadora de a bordo que le permite registrar el consumo de aire a 5.5 mil revoluciones en tercera marcha.
Para obtener la potencia aproximada del motor, es necesario dividir por tres el consumo obtenido en las condiciones anteriores. La fórmula se ve así:
P=G/3, donde G es el caudal de aire
Este cálculo caracteriza el funcionamiento del motor en condiciones ideales, es decir, sin tener en cuenta las pérdidas de transmisión, los consumidores de terceros y la resistencia aerodinámica. La potencia real es un 10 o incluso un 20 % inferior a la calculada.
En consecuencia, la cantidad de flujo de aire se determina en el laboratorio en un soporte especial en el que se instala el automóvil.
Las lecturas de los sensores integrados dependen en gran medida de su contaminacióny de la calibración.
Por lo tanto, calcular la potencia del motor en función de los datos de consumo de aire está lejos de ser la forma más precisa y efectiva, pero es muy adecuada para obtener datos aproximados.
Potencia a través de la masa del automóvil y tiempo de aceleración a "cientos"
El cálculo utilizando el peso del automóvil y su velocidad de aceleración a 100 km/h es uno de los métodos más simples para calcular la potencia real del motor, porque el peso del automóvil y el tiempo de aceleración declarado a "cientos " son los parámetros de pasaporte del coche.
Este método es relevante para motores que funcionan con cualquier tipo de combustible (gasolina, diésel, gas) porque solo tiene en cuenta la dinámica de la aceleración.
Al calcular es necesario tener en cuenta el peso del vehículo junto con el del conductor. Además, para acercar el resultado del cálculo lo más posible al real, vale la pena tener en cuenta las pérdidas por frenado, deslizamiento y la velocidad de reacción de la caja de cambios. El tipo de unidad también juega un papel. Por ejemplo, los automóviles con tracción delantera pierden alrededor de 0,5 segundos al comienzo, los automóviles con tracción trasera de 0,3 segundos a 0,4 segundos.
Queda por encontrar una calculadora en la red para calcular la potencia de un automóvil a través de la velocidad de aceleración, ingresar los datos necesarios y obtener una respuesta. No tiene sentido dar los cálculos matemáticos que hace la calculadora, por su complejidad.
El resultado del cálculo será uno de los más precisos, casi reales.
Este método para calcular la potencia real de un automóvil es considerado por muchos como el más conveniente, porque los propietarios de automóviles tendrán que hacer un esfuerzo mínimo: medir la velocidad de aceleración para100 km/h e introduce datos adicionales en la calculadora automática.
Otros tipos de motor
No es ningún secreto que los motores se utilizan no solo en los automóviles, sino también en la industria e incluso en la vida cotidiana. Se pueden encontrar motores de varios tamaños en fábricas (ejes de transmisión) y en electrodomésticos como picadoras de carne automáticas.
A veces es necesario calcular la potencia real de dichos motores. A continuación se describe cómo hacerlo.
Vale la pena señalar de inmediato que el cálculo de la potencia de un motor trifásico se puede hacer de la siguiente manera:
- P=Mtorquen, donde Mtorque es el torque y n es la velocidad del eje.
Motor de inducción
La unidad asíncrona es un dispositivo cuya peculiaridad es que la frecuencia de rotación del campo magnético creado por su estator es siempre mayor que la frecuencia de rotación de su rotor.
El principio de funcionamiento de una máquina asíncrona es similar al principio de funcionamiento de un transformador. Se aplican las leyes de la inducción electromagnética (el enlace de flujo variable en el tiempo del devanado induce un EMF en él) y Ampere (una fuerza electromagnética actúa sobre un conductor de cierta longitud, a través del cual fluye una corriente en un campo con un cierto valor de inducción).
El motor de inducción generalmente consta de un estator, un rotor, un eje y un soporte. El estator incluye los siguientes componentes principales: devanado, núcleo, carcasa. El rotor consta de un núcleo y un devanado.
La tarea principal de un motor de inducción es transformarenergía eléctrica, que se suministra al devanado del estator, en energía mecánica, que se puede extraer de un eje giratorio.
Potencia del motor asíncrono
En el campo técnico de la ciencia, existen tres tipos de poder:
- lleno (indicado por la letra S);
- activo (indicado por la letra P);
- reactivo (indicado por la letra Q).
La potencia total se puede representar como un vector que tiene una parte real y otra imaginaria (vale la pena recordar la sección de matemáticas relacionada con los números complejos).
La parte real es la potencia activa que se gasta en realizar un trabajo útil, como girar el eje, además de generar calor.
La parte imaginaria se expresa por la potencia reactiva que interviene en la creación del flujo magnético (indicado por la letra F).
El flujo magnético es la base del principio de funcionamiento de una unidad asíncrona, un motor síncrono, una máquina de CC y un transformador.
La potencia reactiva se utiliza para cargar condensadores y crear un campo magnético alrededor de los estranguladores.
La potencia activa se calcula como el producto de la corriente y la tensión y el factor de potencia:
P=IUcosφ
La potencia reactiva se calcula como el producto de la corriente y el voltaje y el factor de potencia desfasado 90°. De lo contrario, puede escribir:
Q=IUsinφ
El valor de la potencia total, si recuerdas que se puede representar como un vector,se puede calcular usando el teorema de Pitágoras como la raíz suma de los cuadrados de la potencia activa y reactiva:
S=(P2+Q2)1/2.
Si calculamos la fórmula de la potencia total en forma general, resulta que S es el producto de la corriente y el voltaje:
S=IU
El factor de potencia cosφ es un valor numéricamente igual a la relación entre el componente activo y la potencia aparente. Para encontrar senφ, sabiendo cosφ, necesitas calcular el valor de φ en grados y encontrar su seno.
Este es un cálculo estándar de la potencia del motor basado en la corriente y el voltaje.
Cálculo de la potencia de una unidad asíncrona trifásica
Para calcular la potencia útil en el devanado del estator de un motor trifásico asíncrono, multiplique la tensión de fase por la corriente de fase y el factor de potencia, y multiplique el valor de potencia resultante por tres (por el número de fases):
- Pestator=3UfIfcosφ.
Cálculo de potencia el. de un motor activo, es decir, la potencia que se extrae del eje del motor, se produce de la siguiente manera:
- Psalida=Pestator – Ppérdida.
En un motor de inducción se producen las siguientes pérdidas:
- eléctrico en el devanado del estator;
- en acero con núcleo de estator;
- eléctrico en el bobinado del rotor;
- mecánica;
- adicional.
Para calcular la potencia de un motor trifásico en un devanado estatórico con reactivacarácter, es necesario sumar los tres componentes de este tipo de poder, a saber:
- potencia reactiva consumida para crear el flujo de fuga del devanado del estator;
- potencia reactiva consumida para crear el flujo de fuga del devanado del rotor;
- potencia reactiva utilizada para crear la corriente principal.
La potencia reactiva en un motor asíncrono se gasta principalmente en crear un campo electromagnético alterno, pero parte de la potencia se gasta en crear flujos dispersos. Los flujos dispersos debilitan el flujo magnético principal y reducen la eficiencia de la unidad asíncrona.
Potencia actual
El cálculo de la potencia del motor de inducción se puede realizar utilizando datos actuales. Para ello, sigue estos pasos:
- Enciende el motor.
- Con un amperímetro, mide la corriente en cada vuelta.
- Calcule el valor de corriente promedio en función de los resultados de las mediciones realizadas en el segundo párrafo.
- Multiplique la corriente promedio por el voltaje. Consigue poder.
La potencia siempre se puede calcular como el producto de la corriente y el voltaje. En este caso, es importante saber qué valores de U e I se deben tomar. En este caso, U es la tensión de alimentación, es un valor constante, y I puede variar según en qué devanado (estator o rotor) se mida la corriente, por lo que es necesario elegir su valor medio.
Potencia por tamaño
El estator tiene muchos componentes diferentes, uno de los cuales es el núcleo. Para calcular la potencia del motor conutilizando dimensiones, haga lo siguiente:
- Mide la longitud y el diámetro del núcleo.
- Calcula la constante C, que se utilizará en cálculos posteriores. C=(πDn)/(120f)
- Calcula la potencia P usando la fórmula P=CD2ln10-6, donde C es la constante calculada, D es el diámetro del núcleo, n es la velocidad de rotación del eje, l es la longitud del núcleo.
Es mejor realizar todas las mediciones y cálculos con la máxima precisión para que el cálculo de la potencia del motor de accionamiento eléctrico se acerque lo más posible a la realidad.
Potencia de tracción
La potencia de un motor asíncrono también se puede determinar utilizando el valor de la fuerza de tracción. Para hacer esto, deberá medir el radio del núcleo (cuanto más preciso, mejor), fijar la velocidad a la que gira el eje de la unidad y también medir la fuerza de tracción del motor con un dinamómetro.
Todos los datos deben sustituirse en la siguiente fórmula:
P=2πFnr, donde F es la fuerza de tracción, n es la velocidad de rotación del eje, r es el radio del núcleo
Matiz del motor de inducción
Todas las fórmulas anteriores, que se utilizan para calcular la potencia de un motor trifásico, nos permiten sacar una conclusión importante de que los motores pueden ser de diferentes tamaños, tener diferentes velocidades, pero finalmente tener la misma potencia.
Esto permitediseñadores para crear modelos de motores que se pueden utilizar en una amplia variedad de condiciones.
Motor CC
Un motor de CC es una máquina que convierte la energía eléctrica recibida de corriente continua en energía mecánica. El principio de su funcionamiento tiene poco que ver con una máquina asíncrona.
Un motor de CC consta de un estator, una armadura y un soporte, así como escobillas de contacto y un conmutador.
Colector: un dispositivo que convierte la corriente alterna en corriente continua (y viceversa).
Para calcular la potencia útil de dicha unidad, que se gasta en realizar cualquier trabajo, es suficiente multiplicar la FEM del inducido por la corriente del inducido:
- P=EaIa.
Como puede ver, el cálculo de la potencia de un motor DC es mucho más simple que los cálculos realizados en un motor asíncrono.
