Почему выходная мощность достигает максимума, а затем падает при увеличении частоты вращения двигателя

Почему выходная мощность достигает максимума, а затем падает при увеличении частоты вращения двигателя?

Я недавно смотрел на диапазоны мощности для своего автомобиля (Opel Agila 1.2) 2000 года, так как я хочу тренироваться, когда лучше всего поменять передачу и прочее, потому что у меня нет жизни!

Вот примерный график, который я составил в Excel для сравнения мощности и крутящего момента:

Почему мощность падает примерно после 5500 об / мин?

Почему крутящий момент падает после 4000 об / мин?

Я всегда думал, что более высокая скорость означает больше мощности, так почему же они не продолжают расти дальше этих точек?

Примечание: двигатель без наддува .

Ваш двигатель был спроектирован таким образом, что он наиболее эффективен в диапазоне от 3500 об / мин до 5000 об / мин. Это означает, что профили газораспределения и распредвала были сделаны таким образом, что ваш двигатель «дышит» лучше между этими скоростями. Вот почему у вас больше крутящего момента в этом регионе. Другое дело, что с увеличением оборотов становится все труднее получать оптимальное количество воздуха и топлива в цилиндр и сжигать его с оптимальной скоростью. Чем быстрее обороты двигателя, тем меньше времени для всасывания, сжатия, сжигания и выдувания. Это, в свою очередь, влияет на время зажигания, что означает, что вы начинаете процесс сжигания раньше, чем вы хотите, так что пламя гаснет непосредственно перед открытием выпускного клапана.

Теперь мощность — это, по сути, только число оборотов в минуту, поэтому нужно просто умножить скорость вашего двигателя на ваш крутящий момент, чтобы получить мощность и понять, почему ваша кривая мощности выглядит так, как она.

Существуют различные причины того, почему двигатель не эффективен за пределами установленного диапазона.

• Законы термодинамики , я не хочу вдаваться в научные подробности, но это просто означает, что вы не можете эффективно передавать тепло и преобразовывать его в энергию за пределами определенной точки, где температура окружающей среды и давление в цилиндре начинают оказывать большее влияние.
• Геометрия цилиндра : каждый цилиндр не имеет схожих параметров, некоторые двигатели заставляют поршни двигаться быстрее, и у них в основном меньше времени для выполнения полного цикла отто (впуск, сжатие, сгорание, выпуск), поэтому двигатели мотоциклов набирают обороты но сравнительно меньше крутящего момента.
• Трение : По истечении определенного момента времени из-за высоких оборотов в минуту крутящий момент двигателя становится большим трением. Это, в основном, величина силы, необходимой для вращения колеса, например, когда трение увеличивается, величина крутящего момента уменьшается.

Короче говоря, представьте, что вы толкаете тележку с места на месте, и ваша скорость движения ног — это число оборотов в минуту, обычно для того, чтобы вывести тележку из строя, вам потребуется максимальная энергия, в это время ваши ноги движутся не очень быстро, но когда С определенной скоростью ваши ноги будут двигаться быстро, но вам не понадобится много энергии, чтобы подтолкнуть тележку и удерживать ее в уклоне, поэтому если мы нанесем на график то, что вы делали, это будет похоже на кривую крутящего момента на двигателе.

Ваш двигатель теряет крутящий момент и мощность на этих оборотах, потому что способ, которым двигатель настроен / разработан. Есть много факторов, чтобы изменить это. (Некоторые) факторы — это воздушный поток, потребление топлива, смесь воздуха с топливом, распределительный вал, пружины клапанов и т. Д. Поэтому, когда ваш двигатель начинает терять эту мощность / крутящий момент, упомянутые факторы играют большую роль в мощности и крутящем моменте, создаваемом вашим двигателем. , Например, ls3 может продолжать развивать крутящий момент до 4400 об / мин, в то время как модернизация шатуна и пружины клапана может помочь ему, например, повысить крутящий момент до 5900 об / мин.

Ну, каждая машина имеет максимальную выходную мощность. После определенного момента двигатель не производит больше мощности. Диапазон оборотов вашего двигателя определяется тем, насколько он мощен, безнаддувным или с наддувом / турбонаддувом и т. Д.

Кроме того, после точки 5500 оборотов в минуту ваш автомобиль, скорее всего, попадает в «красную» секцию вашего счетчика оборотов. Дополнительные обороты после этой точки, вероятно, только для того, чтобы учесть любой потенциальный всплеск оборотов в минуту.

Крутящий момент двигателя определяет, насколько быстро двигатель может вырабатывать мощность, необходимую для ускорения вашего автомобиля. При 1,2 мощностях ваш двигатель будет производить только такой большой крутящий момент, и после определенного момента скорость, с которой ваш автомобиль может разгоняться, будет снижаться, пока вы не сможете двигаться быстрее.

Извините за мое дрянное объяснение, это лучший способ, которым я могу это описать.

Двигатель начинает потреблять больше энергии, чтобы поддерживать высокую скорость вращения поршня и коленчатого вала из-за более высокого трения, связанного с более высокими оборотами.

Синонимы к словосочетанию «выходная мощность»

Связанные слова и выражения

• выходная мощность, потребляемая мощность, коэффициент мощности, активная мощность, усилитель мощности, необходимая мощность, уровень мощности, малая мощность
• выходная мощность, выходное напряжение
• входное сопротивление
• кадровая развёртка
• амплитудная модуляция

• спектр сигнала
• диаграмма направленности
• полупроводниковый диод
• электролитические конденсаторы
• угол опережения зажигания
• солнечные элементы
• катушка индуктивности
• скорость передачи данных
• полоса частот
• биполярный транзистор
• динамическая головка
• компактная люминесцентная лампа
• системная шина
• базовая станция
• линия задержки
• плата расширения
• эквивалентная схема
• сварочный ток
• фотоэлектронный умножитель
• цветовая температура
• объём жёсткого диска
• последовательный порт

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: осветитель — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Связанные слова (по тематикам)

• Люди: мама, отдыхающий, трудоголик, сменщик, папа
• Места: ленч, загород, санатория, дискотека, офис
• Предметы: генератор, двигатель, движок, усилитель, аккумулятор
• Действия: выходной, отгул, отпуск, уик-энд, каникулы
• Абстрактные понятия: мощность, воскресенье, суббота, пятница, понедельник

Ассоциации к слову «выходной&raquo

Ассоциации к слову «мощность&raquo

Предложения со словосочетанием «выходная мощность&raquo

• То есть настройка экспозиции по постоянному свету с последующей регулировкой выходной мощности вспышки даёт возможность полностью контролировать, насколько ярким получится передний и задний план.

Сочетаемость слова «выходной&raquo

• в ближайшие выходные
  в прошлые выходные
  следующие выходные
• в выходных данных
• пара выходных
  конец выходных
  по вечерам в выходные
• выходные закончились
  выходные прошли
• работать без выходных
  приезжать на выходные
  провести выходные
• выходной день
  выходное пособие
  выходная дверь
• (полная таблица сочетаемости)

Сочетаемость слова «мощность&raquo

• на полную мощность
  большая мощность
  производственные мощности
• мощность двигателя
  мощность взрыва
  мощность излучения
• увеличение мощности
  на пределе мощности
  в зависимости от мощности
• мощность падает
• работать на полную мощность
  включить на полную мощность
  увеличить мощность
• (полная таблица сочетаемости)

Значение слова «выходной&raquo

ВЫХОДНО́Й , —а́я, —о́е. 1. Служащий для выхода (в 1 знач.). Выходная дверь. Выходное отверстие. (Малый академический словарь, МАС)

Значение слова «мощность&raquo

МО́ЩНОСТЬ , -и, ж. 1. Свойство по прил. мощный (в 1 знач.); сила, могущество. Мощность голоса. (Малый академический словарь, МАС)

Отправить комментарий

Дополнительно

• Как правильно пишется слово «выходной»
• Как правильно пишется слово «мощность»
• Разбор по составу слова «выходной» (морфемный разбор)
• Разбор по составу слова «мощность» (морфемный разбор)
• Перевод словосочетания «выходная мощность» и примеры предложений (английский язык)

Значение слова «выходной&raquo

ВЫХОДНО́Й , —а́я, —о́е. 1. Служащий для выхода (в 1 знач.). Выходная дверь. Выходное отверстие.

Значение слова «мощность&raquo

МО́ЩНОСТЬ , -и, ж. 1. Свойство по прил. мощный (в 1 знач.); сила, могущество. Мощность голоса.

Предложения со словосочетанием «выходная мощность&raquo

То есть настройка экспозиции по постоянному свету с последующей регулировкой выходной мощности вспышки даёт возможность полностью контролировать, насколько ярким получится передний и задний план.

Например, это может быть выходная мощность электромотора, цена повторной продажи автомобиля после трёх лет эксплуатации, вкусовые качества маргарина или показатель, учитывающий различные качества.

Наиболее подробно обсуждаемые высота подъёма клапанов и продолжительность такта впуска не являются единственными характеристиками конструкции распредвала, которые влияют на выходную мощность двигателя.

Как определить мощность электродвигателя и расчет его эффективности

Электрический двигатель представляет собой электромеханическое устройство, основанное на электромагнетизме, позволяющем преобразовывать электрическую энергию, например, в рабочую или механическую энергию. Этот процесс является обратимым и может быть использован для выработки электроэнергии. Однако все эти электрические машины являются обратимыми и могут быть «двигателем» либо «генератором» в четырех квадрантах плоскости с крутящим моментом.

• Ранние разработки
  • Электродвигатель с DC
• Базовые расчетные показатели
• Как узнать выходную мощность
• Показатели механической эффективности
  • Линейные двигатели
  • Акустический шум

Ранние разработки

В 1821 году, после открытия феномена связи электричества и магнетизма, датским химиком Эрстедом, теоремы Ампера и закона Био — Савара, английский физик Майкл Фарадей построил два аппарата, которые он назвал «электромагнитное вращение»: непрерывное круговое движение магнитной силы вокруг провода — это фактическая демонстрация первого электродвигателя.

В 1822 году Питер Барлоу построил то, что можно считать первым электродвигателем в истории: «колесо Барлоу». Это устройство представляет собой простой металлический диск, нарезанный звездой, и концы которого погружаются в чашку, содержащую ртуть, обеспечивающая текущий поток. Однако он создает только силу, способную ее поворачивать, не допуская ее практического применения.

Первый экспериментально используемый коммутатор был изобретен в 1832 году Уильямом Стерджоном. Первый двигатель постоянного тока, изготовленный с целью продажи, был изобретен Томасом Давенпортом в 1834 году и запатентован в 1837 году. Эти двигатели не испытали никакого промышленного развития из-за высокой стоимости батарей в то время.

Электродвигатель с DC

Коммутируемый аппарат постоянного тока имеет набор вращающихся обмоток, намотанных на якорь, установленный на вращающемся валу. На валу также имеется коммутатор, долговременный поворотный электрический выключатель, который периодически меняет поток тока в обмотках ротора при вращении вала. Таким образом, каждый мостовой мотор постоянного тока имеет переменный ток, проходящий через вращающиеся обмотки. Ток протекает через одну или несколько пар щеток, которые несут на коммутаторе; щеточки соединяют внешний источник электроэнергии с вращающейся арматурой.

Вращающаяся арматура состоит из одной или нескольких катушек проволоки, намотанной вокруг ламинированного ферромагнитного сердечника. Ток от щетки протекает через коммутатор и одну обмотку якоря, делая его временным магнитом (электромагнитом). Магнитное поле, создаваемое якорем, взаимодействует со стационарным магнитным полем, создаваемым либо PM, либо другой обмоткой (полевой катушкой), как часть каркаса двигателя.

Сила между двумя магнитными полями имеет тенденцию вращать вал двигателя. Коммутатор переключает питание на катушки при повороте ротора, удерживая магнитные полюса, от когда-либо полностью совпадающего с магнитными полюсами поля статора, так что ротор никогда не останавливается (как стрелка компаса), а скорее вращается пока есть питание.

Хотя большинство коммутаторов являются цилиндрическими, некоторые из них представляют собой плоские диски, состоящие из нескольких сегментов (как правило, не менее трех), установленных на изоляторе.

Большие щетки желательны для большей площади контакта щетки, для максимизации мощности двигателя, но небольшие щеточки желательны для малой массы, чтобы максимизировать скорость, с которой двигатель может работать, без чрезмерного отскока и искрения щеток. Более жесткие пружины для щеток также могут использоваться для создания щеток заданной массы на более высокой скорости, но за счет больших потерь из-за трения и износа ускоренной щетки и коммутатора. Поэтому конструкция электродвигателя постоянного тока влечет за собой компромисс между выходной мощностью, скоростью и эффективностью/износом.

Конструкция двигателей с DC:

• Схема арматуры — обмотка, в ней переносится ток нагрузки, который может быть неподвижной или вращающейся частью двигателя или генератора.
• Полевая схема — набор обмоток, создающих магнитное поле, так что электромагнитная индукция может существовать в электрических машинах.
• Коммутация. Механическая техника, в которой может быть достигнута ректификация, или благодаря чему может быть получен постоянный ток.

Существует четыре основных типов электродвигателей постоянного тока:

1. Электродвигатель с шунтовой намоткой.
2. Электродвигатель постоянного тока.
3. Комбинированный двигатель.
4. Двигатель PM.

Базовые расчетные показатели

О том, как узнать мощность электродвигателя в статье будет показано далее, на примере с исходными данными.

Хороший научный проект не останавливается на конструировании силового аппарата. Очень важно произвести расчет мощности электродвигателя и различные электрические и механические параметры вашего аппарата и рассчитать формулу мощности электродвигателя используя неизвестные значения и полезные формулы.

Для расчета электродвигателя мы будем использовать Международную систему единиц (СИ). Это современная метрическая система, официально принятая в электротехнике.

Одним из важнейших законов физики является основной закон Ома. Он утверждает, что ток через проводник прямо пропорционален приложенному напряжению и выражается как:

I = V / R

где I — ток, в амперах (A);

V — приложенное напряжение, в вольтах (V);

R — сопротивление, в омах (Ω).

Эта формула может использоваться во многих случаях. Вы можете рассчитать сопротивление вашего двигателя, измерив, потребляемый ток и приложенное напряжение. Для любого заданного сопротивления (в двигателях это в основном сопротивление катушки), эта формула объясняет, что ток можно контролировать приложенным напряжением.

Потребляемая электрическая мощность двигателя определяется по следующей формуле:

Pin = I * V

где Pin — входная мощность, измеренная в ваттах (Вт);

I — ток, измеренный в амперах (A);

V — приложенное напряжение, измеренное в вольтах (V).

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.

Показатели механической эффективности

Эффективность двигателя рассчитывается как механическая выходная мощность, деленная на электрическую входную мощность:

E = Pout / Pin

Pout = Pin * E

после подстановки мы получаем:

Т * ω = I * V * E

Т * rpm * 2 * П / 60 = I * V * E

и формула для расчета момента силы будет равна:

Т = (I * V * E * 60) / (об / мин * 2 * П)

Чтобы определить мощность двигателя необходимо подключить его к нагрузке, для образования момента силы. Измерьте ток, напряжение и об / мин. Теперь вы можете рассчитать момент силы для этой нагрузки с этой скоростью, предполагая, что вы знаете эффективность двигателя.

Оценочная 15-процентная эффективность представляет собой максимальную эффективность двигателя, которая происходит только с определенной скоростью. Эффективность может быть какая угодно между нулем и максимумом; в нашем примере ниже 1000 об / мин может быть неоптимальная скорость, поэтому для расчетов вы можете использовать 10% КПД (E = 0,1).

Пример: скорость 1000 об / мин, напряжение 6 В, а ток 220 мА (0,22 А):

Т = (0,22 * 6 * 0,1 * 60) / (1000 * 2 * 3,14) = 0,00126 Н • м

Как результат, обычно он выражается в миллиньютонах умноженные на метры (мН • м). 1000 мН • м в 1 Н • м, поэтому рассчитанный крутящий момент составляет 1,26 мН • м. Его можно было бы преобразовать далее в (г-см), умножив результат на 10,2, и. е. Крутящий момент составляет 12,86 г-см.

В нашем примере входная мощность двигателя составляет 0,22 A x 6 V = 1,32 Вт, механическая мощность выхода составляет 1000 об / мин x 2×3,14×0,00126 Н • м / 60 = 0,132 Вт.

Момент силы двигателя изменяется со скоростью. При отсутствии нагрузки максимальная скорость и нулевой крутящий момент. Нагрузка добавляет механическое сопротивление. Мотор начинает потреблять больше тока для преодоления этого сопротивления, и скорость уменьшается. Когда это происходит, момент силы максимален.

Насколько точен расчет крутящего момента, определяется следующим образом. В то время как напряжение, ток и скорость могут быть точно измерены, эффективность двигателя может быть неправильной. Это зависит от точности вашей сборки, положения датчика, трения, выравнивания моторов и осей генератора и т. д.

Скорость, крутящий момент, мощность и эффективность не являются постоянными значениями. Обычно производитель предоставляет следующие данные в специальных таблицах.

Линейные двигатели

Линейный двигатель по существу является асинхронным двигателем, ротор которого «разворачивается», так что вместо создания вращательной силы вращающимся электромагнитным полем, он создает линейную силу вдоль своей длины путем установки электромагнитного поля смещения.

Акустический шум

Акустический шум и вибрации электродвигателей обычно возникает из трех источников:

• механические источники (например, из-за подшипников);
• аэродинамические источники (например, благодаря вентиляторам, установленным на валу);
• магнитные источники (например, из-за магнитных сил, таких как силы Максвелла и магнитострикции, действующие на структуры статора и ротора).

Последний источник, который может отвечать за шум электродвигателей, называется электрически-возбужденным акустическим шумом.

Абсолютные Технологии:
Эффективные технологии
и системы электропитания

Номинальная мощность ДЭС определяется в соответствии с предполагаемым режимом работы дизель-генератора. Таким образом, для одного дизель-генератора заводом-изготовителем могут быть назначено несколько номинальных мощностей, зависящих от предполагаемых режимов эксплуатации.

Нормативные документы (ГОСТ 20375-2014, ГОСТ Р ИСО 8528-1-2005, ISO 8528-1:2005) описывают три номинальные мощности электроагрегатов на базе двигателей внутреннего сгорания.

Ограниченная по времени мощность (LTP)

Ограниченная по времени мощность — максимальная мощность, которую электроагрегат

способен отдавать в течение времени до 500 ч ежегодно, из которых не более 300 ч приходится на непрерывную работу с установленными перерывами на техническое обслуживание в заданных условиях эксплуатации.

Указывается для агрегатов, предназначенных для эксплуатации в резервном режиме работы.

Может называться резервной мощностью, мощностью в аварийном режиме работы, stand-by power или limited time power. Перегрузка от указанной резервной мощности недопустима.

Основная мощность (PRP)

Основной мощностью является максимальная мощность, которая может обеспечиваться в течение неограниченного времен и ежегодно с перерывами на техническое обслуживание в соответствии с инструкциями изготовителя в заданных условиях эксплуатации.

Указывается для агрегатов, предназначенных для эксплуатации в основном режиме работы. Может называться prime power.

Средняя допустимая выходная мощность, вырабатываемая электроагрегатом в течение 24 ч, не должна превышать определенный процент основной мощности, которая должна быть указана изготовителем двигателя внутреннего сгорания. Как правило, производители двигателей требуют, чтобы среднесуточная загрузка ДЭС в основном режиме работы составляла не более около 80% от мощности двигателя. Такая загрузка обеспечивает оптимальный тепловой режим работы двигателя и благотворно влияет на его моторесурс. Возможна 10% перегрузка в течение 1 часа через каждые 12 часов работы.

Часто в получаемых нами технических заданиях на выбор ДЭС основная мощность указывается как номинальная, что, строго говоря, неправильно. Номинальная мощность соответствует номинальному режиму работы ДЭС. Если режим работы основной, то номинальной мощностью будет основная, если резервный – резервная. Будьте внимательны.

Длительная мощность (COP)

Длительной мощностью является мощность, которую электроагрегат способен непрерывно

обеспечивать в течение неограниченного времени ежегодно с перерывами на техническое

обслуживание в заданных условиях эксплуатации в соответствии с инструкциями изготовителя

Указывается для агрегатов, предназначенных для эксплуатации в непрерывном режиме работы. Может называться непрерывной мощностью или continuous operating power.

Номинальные мощности указываются на паспортной табличке ДЭС. Часто даже для электростанций, предназначенных к эксплуатации в резервном или длительном режимах работы, указывается только основная мощность. Определить мощность для применяемого режима эксплуатации возможно, зная соотношение мощностей.

Соотношение между номинальными мощностями ДЭС

Мощность ДЭС указывается в кВА/кВт .

S осн – полная мощность в основном режиме работы;

S рез – полная мощность в резервном режиме работы;

S длит – полная мощность в длительном режиме работы,

Тогда, в общем случае,

S рез = S осн + 10%

S длит = S осн — 25%

Такие же соотношения справедливы для активных мощностей ДЭС.

Еще один режим, еще одна номинальная мощность и еще одно соотношение

Существует еще один режим работы ДЭС, о котором не упоминалось выше ввиду его специфичности – резервное электроснабжение дата-центров, имеющих надёжное электроснабжение от городских сетей и спроектированных в соответствии с требованиями Uptime Institute уровня Tier III и IV.

Uptime Institute рассматривает ДЭС как основной источник электроэнергии для ЦОДов, сертифицируемых по Tier III и IV, и требует применения ДЭС в непрерывном режиме работы с номинальной мощностью S длит.

Ряд производителей двигателей (MTU, MMH) указывают для своих агрегатов длительную мощность для дата-центров (Data Center Continuous Power, DCCP). При этом устанавливают P dccp = P осн.

Длительная мощность для дата-центров никак не описана в нормативных документах (см. перечень выше), но вместе с тем, UTI официально допускает применение ДЭС на базе двигателей с мощностью P dccp = P осн для ЦОДов с уровнем надежности Tier III и IV.

Основным источником, например, будет электростанция, установленная на строительной площадке или в коттедже, удаленном от центральной электросети.

Резервным источником — ДГУ, установленная на производстве и обеспечивающая непрерывность технологического процесса при пропадании сети.

Дизельные электростанции, используемые в качестве основного источника питания, как правило, имеют ручное управление. Ручное управление подразумевает запуск и останов генератора вручную. Однако, поддержание частоты вращения двигателя и выходного напряжения генератора, подача аварийных сигналов и отработка аварийного останова в таких электростанциях производится автоматически.

Генераторные установки, используемые при пропадании основной сети, называются аварийными или резервными. Чаще всего резервные электростанции являются автоматическим. Это означает автоматический запуск и глушение генератора по сигналу пропадания сети и, разумеется, автоматическую подачу аварийных сигналов и автоматическое аварийное глушение.