График мощности и крутящего момента

График мощности и крутящего момента

На написание данной статьи подвигла частая путаница между такими понятиями как мощность и крутящий момент.

График мощности и крутящего момента — о чем он говорит?

Пример графика мощности и крутящего момента, полученный со стенда для испытания двигателей PowerTest.

Где

• ω — угловая скорость вращения вала
• M — крутящий момент
• π — число

3.1416

Важно отметить что мощность в этой формуле получается в ваттах, для получения результата в лошадиных силах мощность в кВт необходимо умножить на коэффициент 0,735499.

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ (TORQUE) — это произведение силы в Н, которая приложена к валу не напрямую, а через рычаг (плечо) длиной 1 м, прикрепленный к валу (точка измерения крутящего момента), отсюда и единица измерения Н*м. При такой нагрузке происходит деформация вала ,только не изгиб, который был бы при нулевой длине плеча, а скручивание, при котором отдельные сечения вала не повторяют друг друга, а оказываются повернутыми друг относительно друга на определённые углы, тем большие, чем больше приложенная сила, или чем больше рычаг при одной и той же силе. По этой причине момент называют крутящим. Не следует ожидать, что вы увидите эту закрутку стального вала диаметром, например, 20 мм, нанеся перед нагрузкой на поверхность вала линии, параллельные его оси. Величина закрутки будет в реальности настолько мала, что её непросто измерить даже с помощью специальных приборов, измерителей крутящего момента.

ОБОРОТЫ (RPM — Revolutions Per Minute) — здесь все еще проще, это число оборотов, которое совершает ВАЛ за одну минуту. Измеряется в об/мин.

Часто кажется, что люди не вполне понимают разницу между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ, тем более, последние связаны друг с другом через еще один ключевой параметр, как на стенде испытаний двигателя, так и в условиях реальной эксплуатации. Это угловая скорость вращения вала.

Например к нам часто приходят запросы «Нам нужно измерить параметры двигателя мощностью 200л.с.» или «какой гидротормоз вы посоветуете на 140 кВт?»

Ответить на этот вопрос можно, но это не гарантирует что заказчик получит желаемый результат. Потому что в вопросе отсутствует информация о скоростных режимах испытываемого на стенде двигателя.

Почему это важно?

При выборе нагружающего устройства это критически важно, так как одну и ту же мощность двигатель может выдавать на стенде как при 1500 об/мин (дизельный двигатель), так и на 20 000 об/мин (двигатель гоночного мотоцикла). Для каждого типа двигателя необходимо подбирать соответствующее нагружающее устройство. А иногда даже не одно, а тандем из двух, первое из которых работает при низких оборотах, а второе при высоких. Если речь идет об испытаниях вновь создаваемых двигателей с широким скоростным диапазоном вращения вала.

Что это означает на практике?

Если отойти от теории, то график мощности и крутящего момента — это основные характеристики двигателя. Когда вы въезжаете на своем автомобиле в горку и пытаетесь поддерживать одну и ту же скорость, вам приходится сильнее нажимать на педаль газа. Многим при этом кажется, что мощность останется та же, т.к. скорость не меняется. Но это не так!

При движении в горку двигатель выдает большую мощность при тех же оборотах.
(при неизменной передаче). Это легко проверить, взглянув на текущий расход топлива.

Также это объясняет, зачем двигателю нужна коробка передач, ведь для эффективного разгона и преодоления подъёмов нам необходимо поддерживать обороты в диапазоне максимальной мощности двигателя.

А вот электромобили обходятся без нее. Кривая крутящего момента и мощности у электродвигателя намного более линейна, и к тому же электродвигатель выдает куда большую мощность на низких оборотах.

Зачем измерять мощность и крутящий момент?

Во-первых это необходимая процедура при разработке и сертификации любого нового двигателя.

Во-вторых эти данные помогут при дальнейшей настройке и доработке двигателя, чтобы добиться наилучших эксплуатационных характеристик.

В третьих кривая мощности и крутящего момента, если её сравнить с паспортной — это прямой показатель технического состояния любого двигателя.

Графики мощности дизельного двигателя до ремонта и после ремонта, полученные с испытательного стенда на базе гидротормоза, который можно приобрести в нашей компании.

Электротехника

Электротехническое оборудование, приборы, инструменты все активнее входят в жизнь человека, делая ее комфортнее, безопаснее.

Торговый дом «Электростиль» 20 лет продает электротовары по прямым поставкам от ведущих российских и мировых производителей.

Покупателю предлагается электротехника:

• провода, кабели;
• светотехника;
• электрозащитные средства;
• трансформаторы;
• аккумуляторы;
• электродвигатели;
• сопутствующие электротехнические аксессуары.

Читать далее

Магазин инструментов

Мастер-любитель, электрик-профессионал может выбрать в каталоге ТД «Электростиль»:

• инструменты для опрессовки, резки, изоляции;
• электроинструменты;
• паяльное оборудование;
• оснастку, расходные материалы.

Здесь представлена продукция популярных брендов:

• Bosch;
• Makita;
• Bort,
• «Зубр»;
• «Инкар».

Чем мы лучше?

1. Ассортимент из 18 тыс. позиций, объединенных в 21 категорию.
2. Прямые договора с 5 крупнейшими российскими производителями электрооборудования.
3. Основной объем (70%) электротехники – от российских фирм-производителей, продукцию которых хорошо оценили покупатели.
4. Комплексные поставки электрооборудования и аксессуаров под запросы клиента.
5. Собственные склады с постоянно пополняемым запасом.
6. Сертифицированная продукция.
7. Скидки и отсрочки платежей для больших проектов.
8. Удобные информационные сервисы.
9. Быстрая, безопасная система заказа.

Ваши выгоды

Выбрав ТД «Электростиль», вы получите:

1. Экономию времени на поиск, сравнение характеристик и выбор электротехники или инструмента.
2. Уверенность, что заказанный товар будет получен в короткие сроки со складов ТД «Электростиль».
3. Экономию бюджета за счет низких цен на оборудование, приборы без накруток посредникам.
4. Гарантированно безопасный и качественный товар от официальных поставщиков.
5. Возможность комплексного заказа в одном стиле.

ТД «Электростиль» имеет склады и магазины в г. Омске и области (Калачинск, Оконешниково), Казахстане (Нур-Султан, Петропавловск).

Возможны розничные и оптовые покупки без ограничения объема.

Технические консультации по вопросам выбора, приобретения и эксплуатации электрооборудования менеджеры проведут в любой удобной для клиента форме:

• по телефонам;
• через форму обратной связи на сайте «Задайте вопрос»;
• по электронной почте.

Купить выбранную модель просто и быстро с помощью кнопок на сайте.

Доставка товара производится по г. Омску, а также в магазины в городах представительства ТД «Электростиль».

Частота вращения: формула

При проектировании оборудования необходимо знать число оборотов электродвигателя. Для расчёта частоты вращения есть специальные формулы, различные для двигателей переменного и постоянного напряжения.

Синхронные и асинхронные электромашины

Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.

Синхронная скорость

Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.

Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение «S». Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается. Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя. Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

• n – число оборотов в минуту,
• f – частота сети,
• p – число пар полюсов,
• s – скольжение.

Формула расчёта скорости асинхронного двигателя

Такие устройства есть двух типов:

• С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
• С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:

• Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
• Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
• Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Внимание! Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

Двигатели постоянного тока

Кроме машин переменного напряжения есть электродвигатели, подключающиеся к сети постоянного тока. Число оборотов таких устройств рассчитывается по совершенно другим формулам.

Номинальная скорость вращения

Число оборотов аппарата постоянного тока рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

• n – число оборотов в минуту,
• U – напряжение сети,
• Rя и Iя – сопротивление и ток якоря,
• Ce – константа двигателя (зависит от типа электромашины),
• Ф – магнитное поле статора.

Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электромашины, напряжению на обмотке возбуждения и якоре или вращательному моменту на валу двигателя. Их изменение позволяет регулировать частоту вращения. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов пользуются силой тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжения на якоре.

Формула расчёта числа оборотов двигателя постоянного тока

Число оборотов коллекторных электродвигателей переменного тока можно найти по той же формуле.

Регулировка скорости

Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Она возможна в двух диапазонах:

1. Вверх от номинальной. Для этого уменьшается магнитный поток при помощи добавочных сопротивлений или регулятора напряжения;
2. Вниз от номинальной. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электромотора или включить последовательно с ним сопротивление. Кроме снижения числа оборотов это делается при запуске электродвигателя.

Знание того, по каким формулам вычисляется скорость вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.

Видео

Выбираем садовый измельчитель: конструктивные особенности, типы двигателей, обзор лучших моделей

Садовый измельчитель — специализированная техника, предназначенная для утилизации растительного мусора: веток, листьев, травы, ботвы. Создана для облегчения уборки придомовых, садовых территорий, а также городских и общественных зон (парков, скверов). В отличие от сжигания, этот метод не наносит вреда окружающей среде — всё, что остаётся после измельчителя, быстро перегнивает, а опилки можно использовать для удобрения и мульчирования почвы, посыпки дорожек. Расскажем, как выбрать дробилку и на какие параметры обращать внимание.

Шредер — конструкция с приёмной воронкой, двигателем, режущим механизмом и отверстием для выхода остаточной массы. Модели садовых измельчителей различаются типом двигателя и мощностью, материалом изготовления, силой режущего механизма, наличием или отсутствием дополнительных функций.

Категории устройств

Для простоты выбора все садовые измельчители условно можно разделить на 3 вида:

1. Любительские — недорогие аппараты с электроприводом, мощностью двигателя до 1,5 кВт. Лёгкие, компактные, они эффективны для работы с тонкими ветками, травой, листьями и ботвой.

2. Измельчители среднего класса — могут работать от бензинового или электромотора. Их средняя мощность — от 2,5 до 3 кВт.

3. Профессиональные — большие, тяжёлые машины с крупными подающими воронками и более совершенной режущей частью. Подходят для утилизации даже крупных веток.

Выбор зависит от объёма работ на участке и финансовых возможностей покупателя.

Режущая система

Режущая часть — это главный рабочий инструмент садового измельчителя. Бывает 5 типов:

1. Лесочная — тонкая леска, которая на высокой скорости перемалывает листья и траву, но от веток порвётся.

2. Ножевая — на диске закреплены радиальные ножи, их количество зависит от модели (может быть 2, 4 или 8), система может быть дополнена парой косых лезвий, усиливающих силу резки. Подходит для работы с ветками небольшого диаметра и высохшей зеленью.

3. Турбинная — конусообразный барабан с торчащими лезвиями, работает не очень быстро, но с увеличенной силой удара. Устанавливается в универсальные измельчители, справляется с сырьём любых типов.

4. Фрезерная — шестерёнка с остро заточенными зубьями способна разрубить ветки объёмом 7 см и толще.

5. Шнековая — предназначена для утилизации веток толщиной от 5 см, от мягких отходов типа травы и листьев механизм может забиться.

Виды двигателей

От типа питания зависит мощность, возможности и комфорт эксплуатации садового измельчителя. А ещё — затраты на текущее и техническое обслуживание.

Электрический двигатель не обладает высокой производительностью, но с перемалыванием прошлогоднего мусора, остатков урожая и веток небольшого или среднего диаметра вполне справится.

Преимущества:

• почти полное отсутствие шума;

• экологичность (нет вредных выбросов в атмосферу);

• более низкие затраты на эксплуатацию (нужно только оплатить электроэнергию);

Оборудование под силу освоить даже неопытному садоводу. Для работы подключается к обычной электросети 220 В.

Бензиновые садовые измельчители используются там, где эксплуатация электрических невозможна по техническим причинам (нет доступа к розетке). Двигатель обладает большей мощностью, способен справиться даже с толстыми ветками и сучьями. Но такой агрегат требует постоянного и внимательного обслуживания. Нужно вовремя менять масло, подливать бензин, регулярно проверять техническое состояние устройства.

Главные преимущества:

• возможность свободно перемещать агрегат по участку без привязки к розетке;

• универсальность, подходят для измельчения листьев и веток;

• обладают высокой производительностью.

Для частного дома или садового участка, где растут кусты или небольшие молодые деревья, подойдёт оборудование с электрическим двигателем средней мощности. Бензиновые модели пригодятся в крупных хозяйствах, где требуется перерабатывать толстые ветки.

Материал корпуса

Для изготовления моделей любительского и среднего класса чаще всего используется ударопрочный пластик. Он лёгкий, прочный и значительно удешевляет стоимость оборудования.

Мощные, профессиональные агрегаты имеют металлический каркас, устойчивый к механическим повреждениям и атмосферным осадкам. Почти все устройства устанавливаются на колёса для быстрого и простого перемещения по участку. Чем больше ширина колёс, тем устойчивее будет конструкция, даже при перемещении по мягкому грунту или участку, усеянному ветками.

Мощность

Исходя из мощности двигателя и типа конструкции, садовые измельчители подразделяются на 3 типа:

• для мягких растительных остатков — недорогие, маломощные и лёгкие агрегаты, способные справиться только с листьями или травой, но не с ветками;

• для древесного мусора — используются для дробления веток небольшого и среднего диаметра, имеют более крепкий каркас и большую мощность;

• универсальный садовый измельчитель — полупрофессиональная техника, подходит для утилизации твёрдых и мягких материалов.

Выбор зависит от целей и интенсивности использования. Для временной сезонной уборки садового участка подойдёт оборудование 1-го или 2-го типа (зависит от вида мусора), для работы на больших (или нескольких) территориях лучше сразу брать универсальный агрегат.

Дополнительные критерии выбора

Опции, на которые также нужно обращать внимание при покупке садового измельчителя:

• объём топливного бака — 40–50 л достаточно для бесперебойной работы в течение нескольких часов;

• регулятор степени измельчения — позволяет настроить размер будущей щепы;

• реверс, или обратный ход, — необходим для быстрого и безопасного извлечения застрявшей ветки;

• уровень шума — если измельчитель с электродвигателем имеет низкий уровень шума, то бензиновый работает громко, при работе с ним желательно надевать специальные наушники;

• автоматический выключатель, срабатывающий, если устройство неактивно.

Электрические машины не загрязняют воздух и рекомендованы к использованию в экозонах — например, на территории детских садов, заповедников, зоопарков.

Топ-10: лучшие садовые измельчители 2021 года

Выбор измельчителей достаточно обширен. Рынок предлагает модели как бюджетного сегмента, для обычных садоводов, так и профессиональные аппараты с внушительным функционалом. Рассмотрим 10 самых популярных вариантов этого года.

1. ЗУБР ЗИЭ-44-2800 — недорогой, бесшумный и производительный садовый измельчитель для утилизации садового мусора разного типа. Без труда справляется с дроблением свежей травы, веток и твёрдой древесины. Оснащён электрическим двигателем мощностью 2800 Вт. Зубчатое режущее колесо автоматически затягивает материал и перемалывает до мелких фракций. Реализована защита электромотора от перегрузки.

2. ЗУБР ЗИЭ-40-2500 — ещё одна модель этого бренда. Садовый измельчитель с мощным электродвигателем (2500 Вт) с большим крутящим моментом за секунды уничтожает разные типы отходов. Лезвия хорошо перемалывают ветки деревьев и кустарников, траву или остатки овощей. Для безопасной подачи предусмотрен удобный толкатель.

3. Bosch AXT 2000 Rapid — садовый измельчитель мощностью 2000 Вт. Двигатель — электрический. Оборудование компактное, простое в устройстве и управлении, мобильно, благодаря небольшому весу и удобной ручке его можно без труда перемещать по территории. Способен перерабатывать в час до 80 кг небольших веток и другого мягкого сырья (листвы, травы).

4. 5 CHAMPION SH250 2,5 кВт — относится к категории бюджетных измельчителей. Это оборудование фрезерного типа с очень мощным двигателем в 4 тыс. оборотов в минуту. Реализована защита от скачков напряжения и перегрева. Модель отличает качественная сборка и продуманная ножевая система, минус — подходит для дробления веток диаметром до 40 мм.

5. AL-KO MH 2800 — садовый измельчитель полупрофессионального типа, легко «кромсает» даже толстые, твёрдые сучки. Электрический двигатель мощностью 2,5 кВт. Оснащён функцией реверса. Есть два задних колеса для удобной перевозки, спереди предусмотрены подножки для надёжной фиксации даже на неровной поверхности.

6. RYOBI RSH2545B — измельчитель веток диаметром до 45 мм, подходит для небольших садовых хозяйств. Компактный, весит всего 13,5 кг. Объём ёмкости для сбора мусора составляет 40 л. Корпус закреплён на металлическом каркасе, для манёвренности предусмотрено два колеса. Мощность установки — 2500 Вт.

7. BOSCH AXT 25 D — один из самых производительных и надёжных измельчителей. Аппарат практически бесшумный, оснащён съёмным бункером. Реализована барабанная система реза, позволяет утилизировать до 175 кг природного сырья в час. Небольшого размера — высота всего 67 см. Работает только с ветками малого диаметра.

8. CHAMPION SC2818 — относится к садовым измельчителям бензинового типа. Для своего класса модель малогабаритная и нетяжёлая. Работает на базе четырёхтактного двигателя мощностью 2,5 л. с. Быстро справляется с мусором, но используется только для веток толщиной до 28 мм. Загрузка носителя осуществляется в две воронки, в одной происходит дробление, в другой — измельчение.

9. BOSCH AXT 25 D 0600803100 — модель работает от электродвигателя мощностью 2500 Вт. Система режущего вала способна перемолоть большое количество веток — до 175 кг в час. Объём сборника мусора — 53 л. Сама машина тихая, манёвренная, оснащена удобной ручкой. Компактная, поместится даже в чулане.