Мощность и крутящий момент: В чем разница между крутящим моментом и мощностью?

Крутящий момент и мощность двигателя. Что важнее? Пару слов про обороты. Простыми словами + формулы и видео

Знаю, что многих мучает этот вопрос, многие даже не понимают разницу — между крутящим моментом и мощностью двигателя. А ведь реально — что из них важнее? Мы привыкли выбирать машину по лошадиным силам, а вот крутящий момент как то не заслуженно опускается! Лично сам разговаривал со своими друзьями, многие даже не знают какой он на их автомобиле и при каких оборотах он максимальный! Правильно ли это? Конечно же нет, нужно точно знать и понимать все технические характеристики своего авто, особенно такие важные. Вот поэтому решил написать эту статью и разъяснить все простыми словами, как обычно будет видео версия в конце …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Что же постараюсь рассказать простыми словами, как я умею, но тема не такая простая, как кажется на первый взгляд, в интернете есть описания, но они крайне запутаны. Я же в этой статье буду оперировать такими понятиями как мощность двигателя и крутящий момент. По сути эта два обозначения идут «бок о бок» и одна характеристика напрямую зависит от другой.

Мощность двигателя

Измеряется в «Лошадиных Силах (л.с.)» или Киловаттах (Ваттах, «Вт»), как становится понятно — ей занимался Джеймс Ватт. Да, именно в Ваттах мы измеряем мощность лампочки накаливания у нас в «люстрах» и светильниках, но оказывается и мощность двигателя тоже. Я не буду вдаваться в подробности, как и что он открыл, просто характеристика идет именно от его фамилии. НО как же лошадиные силы? А все просто, Ватт «тренировался» на лошадях, а именно на переносимых грузах, одной лошадью в единицу времени и на определенное расстояние, так вот после определенных «терзаний» выяснилось — что одна лошадь (если ее заставить генерировать электрический ток, от динамомашины) способна выдавать 736 Ватт в секунду времени, либо 75 кгс м/с, что можно расшифровать так — 75 килограмм, на 1 метр высоты, за 1 секунду времени.

Чтобы перевести «ватты» в «лошадиные силы», существует достаточно большой расчет, но если утрировать, то получается 1кВт=1000Вт=1,36л.с.

Не все производители указывают мощность двигателя в «л.с.», например некоторые немецкие производители указывают именно в Ваттах.

Для того чтобы перевести «Л.С». в «Ватты», нужно их разделить на 1,36. Если нужно наоборот тогда мощность в «Вт» умножаем на 1,36, получаем «лошадиные силы».

Думаю это понятно, больше к этому возвращаться не будем.

Мощность двигателя внутреннего сгорания (будь то это бензин или дизель), величина не постоянная! ЭТО НУЖНО ПОНИМАТЬ! Меня просто умиляет то, как многие реагируют на эту величину: — у меня 150 л.с., я тебя сделаю как «два пальца», а у оппонента 145 л.с. и по теории он должен проиграть, но не учитывается крутящий момент и расстояние, на котором будут соревноваться автомобили.

Мощность изменяется от оборотов двигателя! Ваша номинальная величина, будет указана при определенных МАКСИМАЛЬНЫХ оборотах, у современных авто, обычно от 5000 до 6500 оборотов. ТО есть простыми словами, 150л.с. – выдаются при 6000 оборотов (для примера). Соответственно при 3000 или при 1500 оборотов, мощность будет уменьшаться в разы.

Мощность двигателя внутреннего сгорания, которая указана у вас в технических характеристиках, обычно выдается при максимальных оборотах двигателя. При 1500 – 2000 оборотах, она будет в 4 – 5 раз меньше (справедливо для бензиновых агрегатов).

ТО есть, для того чтобы получить весь «табун» силового агрегата, вам нужно активно «педалировать». Например — при обгонах или резких маневрах, вы должны держать почти вашу «полку» в 5000 – 6500 оборотов именно эти обороты вам помогут резко ускориться. Вот почему зачастую приходится понижать передачу, для того чтобы получить максимум мощности.

НО силовой агрегат не может мгновенно раскрутиться, ему на это нужно время, здесь то и приходит такое понятие как крутящий момент.

Крутящий момент двигателя

Стоит понимать, что мощность мотора – это энергия, которая вырабатывается двигателем. И именно эта энергия преобразуется в крутящий момент на выходном (коленчатом) валу двигателя, далее момент изменяется в трансмиссии (при помощи нужных передаточных чисел шестерен) и после передается на привода, или ведущие мосты и после на колеса.

ТО есть если утрировать – крутящий момент, это реально то, что толкает машину механически, а мощность – это то, что производит этот момент.

Тронуться и поехать, вы сможете даже на маломощном двигателе (причем для этого нам не нужно много мощности), здесь работают передаточные числа, которые точно подобраны в трансмиссии вашего авто.

НО мы же не хотим ездить со скоростью 20 – 40 км/ч, нам нужно ускорение, быстрое передвижение. А для этого просто необходим достаточный крутящий момент при всех диапазонах скоростей. Это достигается – достаточной мощностью двигателя и подбором шестерен в трансмиссии и приводах, мостах (если есть).

Если вывести определение:

Крутящий момент – это сила, которая умножена на плечо ее приложения, которую может предоставить мотор машине для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Измерения производят в ньютонах, а рычаг измеряется в метрах.

Если разобрать, просто «на пальцах формулу», то 1 Н·м – это сила с которой 0,1 кг, давят на конец рычага (это поршень) длиной в 1 метр. Как становится понятно, в двигателе роль рычага выполняет кривошип коленчатого вала, через который и производится крутящий момент. Понятно, что кривошип, длинной не 1 метр, но момент вычисляется из приложенных характеристик.

Именно от этого показателя и зависит время достижения силовым агрегатом максимальной мощности, а значит и динамики разгона авто.

Если образно утрировать — то момент, собирает все лошадиные силы в «кулак» который и раскручивает мотор, и чем больше этот кулак, тем быстрее раскручивается мотор и ускоряется автомобиль.

Обороты двигателя

Также важный показатель, для различных типов двигателя. Ведь максимальный крутящий момент может образовываться при различных оборотах силового агрегата. Как я писал выше, на бензине это может быть и 5000 и 6000! Поэтому чтобы выйти

Крутящий момент и зависимость крутящего момента

Как рассчитать крутящий момент, зная обороты и мощность двигателя?

Крутящий момент напрямую зависит от мощности и числа оборотов двигателя в минуту. Имеется общепринятая формула расчета крутящего момента, выражаемого в Ньютон-метрах ( русское обозначение Н·м, международное N·m ) 

 

M = P х 9550 / N

 

Где P — это мощность двигателя в киловаттах (кВт)

N

— обороты вала в минуту

 

 

Как рассчитать мощность двигателя, зная крутящий момент и обороты?

Для такого расчета существует формула:

 

P = M х N / 9550

 

Где M

— это крутящий момент двигателя

N — это обороты двигателя

 

Для скорости и простоты расчета воспользуйтесь удобным калькулятором крутящего момента. Впишите в ячейки калькулятора имеющиеся значения и калькулятор автоматически проставит результаты расчета.

 

Калькулятор крутящего момента

формула, правила расчета, виды и классификация электродвигателей

В электромеханике существует много приводов, которые работают с постоянными нагрузками без изменения скорости вращения. Их используют в промышленном и бытовом оборудовании как, например, вентиляторы, компрессоры и другие. Если номинальные характеристики неизвестны, то для расчетов используют формулу мощности электродвигателя. Вычисления параметров особенно актуальны для новых и малоизвестных приводов. Калькуляция выполняется с использованием специальных коэффициентов, а также на основе накопленного опыта работы с подобными механизмами. Данные необходимы для правильной эксплуатации электрических установок.

Что такое электродвигатель?

Электрический двигатель представляет собой устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Работа большинства агрегатов зависит от взаимодействия магнитного поля с обмоткой ротора, которая выражается в его вращении. Функционируют они от источников питания постоянного или переменного тока. В качестве питающего элемента может выступать аккумулятор, инвертор или розетка электросети. В некоторых случаях двигатель работает в обратном порядке, то есть преобразует механическую энергию в электрическую. Такие установки находят широкое применение на электростанциях, работающие от потока воздуха или воды.

Электродвигатели классифицируют по типу источника питания, внутренней конструкции, применению и мощности. Также приводы переменного тока могут иметь специальные щетки. Они функционируют от однофазного, двухфазного или трехфазного напряжения, имеют воздушное или жидкостное охлаждение. Формула мощности электродвигателя переменного тока

P = U х I,

где P — мощность, U — напряжение, I — сила тока.

Приводы общего назначения со своими размерами и характеристиками находят применение в промышленности. Самые большие двигатели мощностью более 100 Мегаватт используют на силовых установках кораблей, компрессорных и насосных станций. Меньшего размера используют в бытовых приборах, как пылесос или вентилятор.

Конструкция электрического двигателя

Привод включает в себя:

• Ротор.
• Статор.
• Подшипники.
• Воздушный зазор.
• Обмотку.
• Коммутатор.

Ротор — единственная подвижная деталь привода, которая вращается вокруг своей оси. Ток, проходя через проводники, образует индукционное возмущение в обмотке. Формируемое магнитное поле взаимодействует с постоянными магнитами статора, что приводит в движение вал. Их рассчитывают по формуле мощности электродвигателя по току, для которой берется КПД и коэффициент мощности, в том числе все динамические характеристики вала.

Подшипники расположены на валу ротора и способствуют его вращению вокруг своей оси. Внешней частью они крепятся к корпусу двигателя. Вал проходит через них и выходит наружу. Поскольку нагрузка выходит за пределы рабочей зоны подшипников, ее называют нависающей.

Статор является неподвижным элементом электромагнитной цепи двигателя. Может включать в себя обмотку или постоянные магниты. Сердечник статора выполнен из тонких металлических пластин, которые называют пакетом якоря. Он призван снижать потери энергии, что часто происходит с твердыми стержнями.

Воздушный зазор — расстояние между ротором и статором. Эффективным является небольшой промежуток, так как он влияет на низкий коэффициент работы электродвигателя. Ток намагничивания растет с увеличением размера зазора. Поэтому его всегда стараются делать минимальным, но до разумных пределов. Слишком маленькое расстояние приводит к трению и ослаблению фиксирующих элементов.

Обмотка состоит из медной проволоки, собранной в одну катушку. Обычно укладывается вокруг мягкого намагниченного сердечника, состоящего из нескольких слоев металла. Возмущение индукционного поля происходит в момент прохождения тока через провода обмотки. В этот момент установка переходит в режим конфигурации с явными и неявными полюсами. В первом случае магнитное поле установки создает обмотка вокруг полюсного наконечника. Во втором случае, в распределенном поле рассредотачивается слотов полюсного наконечника ротора. Двигатель с экранированными полюсами имеет обмотку, которое сдерживает магнитное возмущение.

Коммутатор используют для переключения входного напряжения. Состоит из контактных колец, расположенных на валу и изолированных друг от друга. Ток якоря подается на щетки контактов ротационного коммутатора, который приводит к изменению полярности и заставляет вращаться ротор от полюса к полюсу. При отсутствии напряжения мотор прекращает крутиться. Современные установки оборудованы дополнительными электронным средствами, которые контролируют процесс вращения.

Принцип действия

По закону Архимеда ток в проводнике создает магнитное поле, в котором действует сила F1. Если из этого проводника изготовить металлическую рамку и поместить ее в поле под углом 90°, то края будут испытывать силы, направленные в противоположную сторону относительно друг друга. Они создают крутящий момент относительно оси, который начинает ее вращать. Витки якоря обеспечивают постоянное кручение. Поле создается электрическими или постоянными магнитами. Первый вариант выполнен в виде обмотки катушки на стальном сердечнике. Таким образом, ток рамки генерирует индукционное поле в обмотке электромагнита, которое порождает электродвижущую силу.

Рассмотрим более подробно работу асинхронных двигателей на примере установок с фазным ротором. Такие машины работают от переменного тока с частотой вращения якоря, не равной пульсации магнитного поля. Поэтому их еще называют индукционными. Ротор приводится в движение за счет взаимодействия электрического тока в катушках с магнитным полем.

Когда во вспомогательной обмотке отсутствует напряжение, устройство находится в состоянии покоя. Как только на контактах статора появляется электрический ток, образуется постоянное в пространстве магнитное поле с пульсацией +Ф и -Ф. Его можно представить в виде следующей формулы:

n_пр = n_обр = f₁ × 60 ÷ p = n₁

где:

n_пр — количество оборотов, которое совершает магнитное поле в прямом направлении, об/мин;

n_обр — число оборотов поля в обратном направлении, об/мин;

f₁ — частота пульсации электрического тока, Гц;

p — количество полюсов;

n₁ — общее число оборотов в минуту.

Испытывая пульсации магнитного поля, ротор получает начальное движение. По причине неоднородности воздействия потока, он будет развиваться крутящий момент. По закону индукции, в короткозамкнутой обмотке образуется электродвижущая сила, которая генерирует ток. Его частота пропорциональна скольжению ротора. Благодаря взаимодействию электрического тока с магнитным полем создается крутящий момент вала.

Для расчетов производительности существуют три формулы мощности асинхронного электродвигателя. По сдвигу фаз используют

S = P ÷ cos (alpha), где:

S — полная мощность, измеряемая в Вольт-Амперах.

P — активная мощность, указываемая в Ваттах.

alpha — сдвиг фаз.

Под полной мощностью понимаются реальный показатель, а под активной — расчетный.

Виды электродвигателей

По источнику питания приводы разделяют на работающие от:

• Постоянного тока.
• Переменного тока.

По принципу работы их, в свою очередь, делят на:

• Коллекторные.
• Вентильные.
• Асинхронные.
• Синхронные.

Вентильные двигатели не относят к отдельному классу, так как их устройство является вариацией коллекторного привода. В их конструкцию входит электронный преобразователь и датчик положения ротора. Обычно их интегрируют вместе с платой управления. За их счет происходит согласованная коммутация якоря.

Синхронные и асинхронные двигатели работают исключительно от переменного тока. Управление оборотами происходит с помощью сложной электроники. Асинхронные делятся на:

• Трехфазные.
• Двухфазные.
• Однофазные.

Теоретическая формула мощности трехфазного электродвигателя при соединении в звезду или треугольником

P = 3 * U_ф * I_ф * cos(alpha).

Однако для линейных значений напряжения и тока она выглядит как

P = 1,73 × U_ф × I_ф × cos(alpha).

Это будет реальный показатель, сколько мощности двигатель забирает из сети.

Синхронные подразделяются на:

• Шаговые.
• Гибридные.
• Индукторные.
• Гистерезисные.
• Реактивные.

В своей конструкции шаговые двигатели имеют постоянные магниты, поэтому их не относят к отдельной категории. Управление работой механизмов производится с помощью частотных преобразователей. Существуют также универсальные двигатели, которые функционируют от постоянного и переменного тока.

Общие характеристики двигателей

Все моторы имеют общие параметры, которые используются в формуле определения мощности электродвигателя. На их основе можно рассчитать свойства машины. В разной литературе они могут называться по-разному, но означают они одно и то же. В список таких параметров входит:

• Крутящий момент.
• Мощность двигателя.
• Коэффициент полезного действия.
• Номинальное количество оборотов.
• Момент инерции ротора.
• Расчетное напряжение.
• Электрическая константа времени.

Вышеуказанные параметры необходимы, прежде всего, для определения эффективности электрических установок, работающих за счет механической силы двигателей. Расчетные величины дают лишь приблизительное представление о реальных характеристиках изделия. Однако эти показатели часто используют в формуле мощность электродвигателя. Именно она определяет результативность машин.

Вращательный момент

Этот термин имеет несколько синонимов: момент силы, момент двигателя, Вращательный момент, вертящий момент. Все они используются для обозначения одного показателя, хотя с точки зрения физики эти понятия не всегда тождественны.

В целях унификации терминологии были разработаны стандарты, которые приводят все к единой системе. Поэтому в технической документации всегда используются словосочетание «крутящий момент». Он представляет собой векторную физическую величину, которая равна произведению векторных значений силы и радиуса. Вектор радиуса проводится от оси вращения к точке приложенной силы. С точки зрения физики разница между крутящим и вращательным моментом заключается в точке прикладывания силы. В первом случае это внутреннее усилие, во втором — внешнее. Измеряется величина в ньютон-метрах. Однако в формуле мощности электродвигателя крутящий момент используется как основное значение.

Рассчитывается он как

M = F × r, где:

M — крутящий момент, Нм;

F — прикладываемая сила, H;

r — радиус, м.

Для расчета номинального вращающего момента привода используют формулу

Мном = 30Р_ном ÷ pi × н_ном, где:

Р_ном — номинальная мощность электрического двигателя, Вт;

н_ном — номинальное число оборотов, мин^-1.

Соответственно, формула номинальной мощности электродвигателя бедует выглядеть следующим образом:

Рном = М_ном * pi*н_ном / 30.

Обычно все характеристики указаны в спецификации. Но бывает, что приходится работать с совершенно новыми установками, информацию о которых найти очень сложно. Для расчета технических параметров таких устройств берут данные их аналогов. Также всегда известны только номинальные характеристики, которые даются в спецификации. Реальные данные необходимо рассчитывать самостоятельно.

Мощность двигателя

В общем смысле данный параметр представляет собой скалярную физическую величину, которая выражена в скорости потребления или преобразования энергии системы. Он показывает, какую работу механизм выполнит за определенную единицу времени. В электротехнике характеристика отображает полезную механическую мощность на центральном вале. Для обозначения показателя используют литеру P или W. Основной единицей измерения является Ватт. Общая формула расчета мощности электродвигателя может быть представлена как:

P = dA ÷ dt, где:

A — механическая (полезная) работа (энергия), Дж;

t — затраченное время, сек.

Механическая работа также является скалярной физической величиной, выражаемой действием силы на объект, и зависящей от направления и перемещения этого объекта. Она представляет собой произведение вектора силы на путь:

dA = F × ds, где:

s — пройденное расстояние, м.

Она выражает дистанцию, которую преодолеет точка приложенной силы. Для вращательных движений она выражается как:

ds = r × d(teta), где:

teta — угол оборота, рад.

Таким образом можно вычислить угловую частоту вращения ротора:

omega = d(teta) ÷ dt.

Из нее следует формула мощности электродвигателя на валу: P = M × omega.

Коэффициент полезного действия электромотора

КПД — это характеристика, которая отражает эффективность работы системы при преобразовании энергии в механическую. Выражается отношением полезной энергии к потраченной. По единой системе единиц измерений он обозначается как «eta» и является безразмерным значением, исчисляемым в процентах. Формула КПД электродвигателя через мощность:

eta = P₂ ÷ P₁, где:

P₁ — электрическая (подаваемая) мощность, Вт;

P₂ — полезная (механическая) мощность, Вт;

Также он может быть выражен как:

eta = A ÷ Q × 100 %, где:

A — полезная работа, Дж;

Q — затраченная энергия, Дж.

Чаще коэффициент вычисляют по формуле потребляемой мощности электродвигателя, так как эти показатели всегда легче измерить.

Снижение эффективности работы электродвигателя происходит по причине:

• Электрических потерь. Это происходит в результате нагрева проводников от прохождения по ним тока.
• Магнитных потерь. Вследствие излишнего намагничивания сердечника появляется гистерезис и вихревые токи, что важно учитывать в формуле мощности электродвигателя.
• Механических потерь. Они связаны с трением и вентиляцией.
• Дополнительных потерь. Они появляются из-за гармоник магнитного поля, так как статор и ротор имеют зубчатую форму. Также в обмотке присутствуют высшие гармоники магнитодвижущей силы.

Следует отметить, что КПД является одним из самых важных компонентов формулы расчета мощности электродвигателя, так как позволяет получить цифры, наиболее приближенные к действительности. В среднем этот показатель варьирует от 10% до 99%. Она зависит от конструктивного устройства механизма.

Номинальное количество оборотов

Еще одним ключевым показателем электромеханических характеристик двигателя является частота вращения вала. Он выражается в числе оборотов в минуту. Часто его используют в формуле мощности электродвигателя насоса, чтобы узнать его производительность. Но необходимо помнить, что показатель всегда разный для холостого хода и работы под нагрузкой. Показатель представляет физическую величину, равной количеству полных оборотов за некий промежуток времени.

Расчетная формула частоты оборотов:

n = 30 × omega ÷ pi, где:

n — частота вращения двигателя, об/мин.

Для того, чтобы найти мощность электродвигателя по формуле оборотистости вала, необходимо привести ее к расчету угловой скорости. Поэтому P = M × omega будет выглядеть следующим образом:

P = M × (2pi × n ÷ 60) = M × (n ÷ 9,55), где

t = 60 секунд.

Момент инерции

Этот показатель представляет собой скалярную физическую величину, которая отражает меру инертности вращательного движения вокруг собственной оси. При этом масса тела является величиной его инертности при поступательном движении. Основная характеристика параметра выражена распределением масс тела, которая равна сумме произведений квадрата расстояния от оси до базовой точки на массы объекта. В Международной системе единиц измерения он обозначается как кг·м² и имеет рассчитывается по формуле:

J = ∑ r² × dm, где

J — момент инерции, кг·м² ;

m — масса объекта, кг.

Моменты инерции и силы связаны между собой соотношением:

M — J × epsilon, где

epsilon — угловое ускорение, с^-2.

Показатель рассчитывается как:

epsilon = d(omega) × dt.

Таким образом, зная массу и радиус ротора, можно рассчитать параметры производительности механизмов. Формула мощности электродвигателя включает в себя все эти характеристики.

Расчетное напряжение

Его еще называют номинальным. Оно представляет собой базовое напряжение, представленное стандартным набором вольтажа, которые определяется степенью изоляции электрического оборудования и сети. В действительности оно может отличаться в разных точках оборудования, но не должно превышать предельно допустимых норм рабочих режим, рассчитанных на продолжительное функционирование механизмов.

Для обычных установок под номинальным напряжением понимают расчетные величины, для которых они предусмотрены разработчиком в нормальном режиме работы. Перечень стандартного вольтажа сети предусмотрен в ГОСТ. Эти параметры всегда описаны в технических характеристиках механизмов. Для расчета производительности используют формулу мощности электродвигателя по току:

P = U × I.

Электрическая константа времени

Представляет собой время, необходимое для достижения уровня тока до 63 % после подачи напряжения на обмотки привода. Параметр обусловлен переходными процессами электромеханических характеристик, так как они быстротечны ввиду большого активного сопротивления. Общая формула расчета постоянной времени:

t_e = L ÷ R.

Однако электромеханическая константа времени t_m всегда больше электромагнитной t_e. Первый параметр получается из уравнения динамических характеристики двигателя при сохранении условии, когда ротор разгоняется с нулевой скоростью до максимальных оборотов холостого хода. В этом случае уравнение принимает вид

M = M_ст + J × (d(omega) ÷ dt), где

M_ст = 0.

Отсюда получаем формулу:

M = J × (d(omega) ÷ dt).

По факту электромеханическую константу времени рассчитывают по пусковому момент — M_п. Механизм, работающий в идеальных условиях, с прямолинейными характеристиками будем иметь формулу:

M = M_п × (1 — omega ÷ omega₀), где

omega₀ — скорость на холостом ходу.

Такие расчеты используют в формуле мощности электродвигателя насоса, когда ход поршня напрямую зависит от оборотистости вала.

Основные формулы расчета мощности двигателей

Для вычисления реальных характеристик механизмов всегда нужно учитывать много параметров. в первую очередь нужно знать, какой ток подается на обмотки электродвигателя: постоянный или переменный. Принцип их работы отличается, следовательно, отличаются метод вычислений. Если упрощенный вид расчета мощности привода выглядит как:

P_эл = U × I, где

I — сила тока, А;

U — напряжение, В;

P_эл — подведенная электрическая мощность. Вт.

В формуле мощности электродвигателя переменного тока необходимо также учитывать сдвиг фаз (alpha). Соответственно, расчеты для асинхронного привода выглядят как:

P_эл = U × I × cos(alpha).

Кроме активной (подведенной) мощности существует также:

• S — реактивная, ВА. S = P ÷ cos(alpha).
• Q — полная, ВА. Q = I × U × sin(alpha).

В расчетах также необходимо учитывать тепловые и индукционные потери, а также трение. Поэтому упрощенная модель формулы для электродвигателя постоянного тока выглядит как:

P_эл = Pмех + Ртеп +Ринд + Ртр_, где

Рмех — полезная вырабатываемая мощность, Вт;

Ртеп — потери на образование тепла, ВТ;

Ринд — затраты на заряд в индукционной катушке, Вт;

Рт — потери в результате трения, Вт.

Заключение

Электродвигатели находят применение практически во всех областях жизни человека: в быту, в производстве. Для правильного использования привода необходимо знать не только его номинальные характеристики, но и реальные. Это позволит повысить его эффективность и снизить затраты.

Что такое крутящий момент, и почему он важен?

Добавлено 28 июля 2019 в 14:30

Сохранить или поделиться

Узнайте о крутящем моменте, его применении к двигателям, и почему значения крутящего момента так важны для ваших проектов.

В базовой физике вы, вероятно, привыкли думать о линейных силах, например, о силе тяжести, притягивающей предметы вниз, или о силе, которую вы прикладываете к тележке для покупок, толкая ее. Крутящий момент аналогичен линейным силам, но в то время как линейные силы заставляют объект двигаться по прямой линии, крутящий момент заставляет объекты вращаться.

Если вы когда-либо открывали дверь, у вас должно быть интуитивное понимание крутящего момента. Когда вы открываете дверь, вы прикладываете силу на той стороне двери, которая находится дальше всего от петель. Поскольку дверь твердая, ваша сила, действующая на расстоянии от центра вращения двери (петли), заставляет дверь вращаться и открываться. Вы можете открыть дверь, нажав на сторону двери, ближайшую к петлям, однако, как вы знаете, для открытия двери в этом случае потребуется гораздо больше усилий. Это потому, что, уменьшая расстояние между вами и центром вращения двери, вы создаете меньший крутящий момент.

Крутящий момент рассчитывается путем умножения линейной силы на расстояние, на котором эта сила действует от центра вращения. Классическим примером крутящего момента является гаечный ключ при откручивании гайки. Если у вас есть гаечный ключ длиной 20 см, и вы нажимаете на ключ с силой 2 кг, крутящий момент на гайке составит (20 см x 2 кг =) 40 кг·см.

Рисунок 1 – Классический пример крутящего момента можно увидеть, когда вы используете гаечный ключ для закручивания гайки.

Когда мы смотрим на двигатели, расчет крутящего момента аналогичен – сила, умноженная на расстояние.

Единственное отличие состоит в том, что в отличие от гаечного ключа, где сила прикладывается к рычагу, в случае с двигателем крутящий момент прикладывается непосредственно в центре вращения, создавая линейную силу на конце рычага. Размышляя о крутящем моменте двигателя, вы можете представить себе двигатель, использующий руку для поднятия веса. Максимальный вес, который может поднять двигатель, будет соответствовать максимальному крутящему моменту.

Рисунок 2 – В двигателях крутящий момент прикладывается в центре вращения для создания линейной силы.

Двигатели, предназначенные для обеспечения большего крутящего момента, способны оказывать большее воздействие на другие объекты.

Почему крутящий момент важен?

Крутящий момент, в особенности при разработке систем с двигателями, которые обеспечивают правильную величину крутящего момента, невероятно важен в широком диапазоне различных применений.

Допустим, вы строите робота. Если вы хотите построить более крупного робота или робота, способного поднимать тяжелые предметы, вам понадобятся более мощные двигатели, способные создавать больший крутящий момент, чтобы заставить робота двигаться.

Для летательных аппаратов крутящий момент, создаваемый двигателями, напрямую определяет максимальную подъемную силу, которую могут создавать пропеллеры.

Рисунок 3 – Создание подъемной силы крутящим моментом.

Если вы строите автомобиль и хотите, чтобы он ускорялся быстрее, вам потребуется от двигателей больший крутящий момент – в автомобиле сила, движущая его вперед, равна (примерно) крутящему моменту двигателя, деленному на радиус колес.

Электромобили, такие как Tesla Model S, известны своим быстрым ускорением, потому что их электродвигатели генерируют огромную величину крутящего момента. Этот крутящий момент непосредственно передается в большую силу, применяемую колесами к поверхности дороги. Как учат основы физики, воздействие на объект большей силы заставит его ускоряться быстрее.

Какие факторы влияют на крутящий момент двигателя

Когда речь идет о максимальном значении крутящего момента двигателя, существует три разных, но взаимосвязанных ограничивающих фактора.

Механические свойства материалов

Во-первых, это механические свойства материалов. Хорошим примером такого подхода к проектированию являются разные серводвигатели.

Более дешевые сервоприводы с более низким крутящим моментом используют пластиковые шестерни, обычно сделанные из нейлона. Производство пластиковых шестеренок недорогое, что делает сервоприводы с нейлоновыми шестеренками более дешевыми в производстве, и, следовательно, их можно дешевле купить. Нейлоновые шестерни также более легкие, по сравнению с металлическими, что является важным фактором для робототехники и летательных аппаратов. Однако если на эти нейлоновые шестерни будет приложен слишком большой крутящий момент, они сломаются.

Сервоприводы с более высоким крутящим моментом содержат металлические шестерни, поэтому они могут выдавать более высокий крутящий момент без поломок.

Материалы, используемые в конструкции двигателя, играют огромную роль в определении того, какой крутящий момент двигатель будет способен создать.

Рисунок 4 – Двигатели изготавливаются из различных материалов, но, как правило, те, что изготовлены из металла, имеют более высокий крутящий момент, чем те, что изготовлены из нейлона или другого пластика.

Максимальное напряжение двигателя

Вторым фактором, влияющим на максимальный крутящий момент двигателя, является максимальное напряжение, на которое рассчитан двигатель. Если вы посмотрите на страницу характеристик любого сервопривода, вы найдете разные значения крутящего момента для разных напряжений. Более высокие напряжения дают двигателю большую мощность для обеспечения более высокого крутящего момента. Тем не менее, двигатель и его схема управления могут принимать ограниченное напряжение из-за возможности перегрева и сгорания. Максимальное напряжение, которое двигатель может принять без сбоев, влияет на величину его максимального крутящего момента.

Рисунок 5 – Максимальное напряжение двигателя указывается в технических характеристиках, представленных производителями. Связь между рабочим напряжением и крутящим моментом.

Тепловыделение двигателя

Это подводит нас к последнему фактору, ограничивающему максимальный крутящий момент двигателя. Поскольку двигатели работают, они генерируют ненужное тепло. Чем тяжелее работает двигатель, тем больше тепла он выделяет.

Для большинства двигателей, используемых в любительских проектах, от двигателей постоянного тока до сервоприводов и шаговых двигателей, создаваемое тепло просто излучается в воздух. У них нет активного охлаждения, как, например, в электромобиле. Следовательно, двигатель ограничен тем, какой крутящий момент (а также скорость) он может генерировать без риска сбоя по температуре.

Измерьте крутящий момент двигателя сами

Мы рассмотрели, почему так важно оставаться в пределах максимального крутящего момента двигателя. Так что же делать, если вы думаете, что ваш двигатель не соответствует требованиям? Не бойтесь! У нас есть проект, который может показать вам, как измерить крутящий момент серводвигателя (в следующей статье).

Дважды проверьте крутящий момент вашего серводвигателя перед тем, как добавить его в свой проект. Это поможет вам избавиться от разочарований от сборки и от повторного переделывания.

Оригинал статьи:

Теги

ДвигательКрутящий моментТепловыделениеЭлектродвигатель

Сохранить или поделиться

Крутящий момент и мощность — что это?

Чем отличается крутящий момент от мощности? Как двигатель может быть одним и тем же, но с разной отдачей? Автоинструкторы отвечают на эти вопросы подробно.

Измерение л.с.

Когда речь идет о грузовиках, говорят о большом крутящем моменте мотора и о количестве лошадиных сил. Причем чем больше эти цифры, тем лучше. Инструкторы по вождению объяснили нам, что означают эти два показателя?

Лошадиная сила — это мощность, которая вырабатывается двигателем. Если говорить с математической точки зрения, то одной лошадиной силы хватит для того, чтобы поднять вес в 75 кг за 1 секунду на высоту один метр.

Мощность в лошадиных силах замеряется динамометром. При этом данный прибор измеряет эффективный крутящий момент мотора на разных скоростях его вращения или в об/мин. Чтобы получить мощность в л.с., нужно об/мин умножить на крутящий момент и разделить на число 5252.

Эксперты высчитывают л.с. двумя вариантами: брутто и нетто. В первом случае с двигателя убирают некоторые нагрузки, например, управление выхлопом (самый частый вариант). Мощность нетто определяется в рекламных целях и указывается в технической документации на автомобиль.

Почему мощность в л.с. замеряется через крутящий момент? Потому, что его проще определить. Крутящий момент замеряется как вращающая сила, которая вызывает движение или не вызывает. Если движение объекта вызвано, то оно становится уже «работой», которая и считается крутящим моментом двигателя. Чем он выше, тем больше потенциальной работы можно получить.

Как связан момент с мощностью?

Мощности и крутящему моменту уделяют много внимания, ведь именно они наглядно показывают важнейшие характеристики грузового и легкового транспорта. Более того, эти цифры важны для определения поведения автомобиля в реальных условиях езды.

Крутящий момент — показатель работы двигателя, а мощность — основной показатель выполнения этой работы. Например, редуктор может напрямую влиять на функционирование мотора. Так, пикап для большего крутящего момента способен работать на низкой передаче, к примеру, при выполнении каких-либо задач: транспортировка очень больших и тяжелых грузов. Но если Dodge RAM 1500 или Saturn SL1 поедут на одной передаче, то грузоподъемность первого будет значительно выше по причине большего числа лошадиных сил. Получается, что чем больше производится л.с., тем больше потенциал крутящего момента.

Отметим, что это именно потенциал, который применяется в реальных условиях через трансмиссию и полуоси автомобиля. Соединение этих элементов вместе определяет, как мощность может переходить в крутящий момент.

Гоночное авто и трактор — отличия

Чтобы понять всё вышесказанное, рассмотрим отличия трактора от гоночного автомобиля.

У гоночного автомобиля л.с. много, однако крутящий момент здесь нужен для увеличения скорости через редуктор. Чтобы такая машина двигалась вперед, нужно совсем немного работы, так что основная часть мощности направлена на развитие скорости.

Что касается трактора, то у него может быть мотор с таким же объемом, который вырабатывает столько же л.с. Мощность здесь необходима для работы через редуктор. Как известно, трактор не развивает высоких скоростей, но он может легко буксировать и толкать немалые грузы.

Крутящий момент и мощность двигателя тесно связаны, но они выполняют абсолютно разные функции в работе легкового и грузового транспорта.

Видео о том, как можно точно замерить мощность и крутящий момент авто:

Будьте внимательны на дорогах и счастливого пути

В статье использовано изображение с сайта luxfon.com

«Понимание взаимосвязи между двумя», EPI Inc.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:
Крутящий момент измеряется; Мощность рассчитана

ПРИМЕЧАНИЕ: Все наши продукты, конструкции и услуги являются ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗ ГЛЮТЕНА, НЕ СОДЕРЖАТ ГМО и не нарушают чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА.

Для того, чтобы подробно обсудить силовые установки, важно понимать концепции POWER и TORQUE .

ОДНАКО, чтобы понять POWER , вы должны сначала понять ENERGY и WORK .

Если вы какое-то время не рассматривали эти концепции, было бы полезно сделать это перед изучением этой статьи. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы получить быстрый обзор Energy and Work.

Часто кажется, что люди не понимают отношения между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ. Например, мы слышали, как производителей двигателей , консультантов по распределительным валам и другие « технических экспертов» спрашивали клиентов:

«Вы хотите, чтобы ваш двигатель выдавал ЛОШАДЬ или МОМЕНТ?»

И этот вопрос обычно задают тоном, который убедительно свидетельствует о том, что эти «эксперты» верят, что мощность и крутящий момент каким-то образом исключают друг друга.

На самом деле верно обратное, и вы должны четко понимать следующие факты:

1. МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТ) зависит от МОМЕНТА и ОБ / МИН .
2. МОМЕНТ и ОБ / МИН являются ИЗМЕРЕННЫМИ величинами выходной мощности двигателя.
3. МОЩНОСТЬ ВЫЧИСЛЯЕТСЯ от крутящего момента и числа оборотов в минуту по следующему уравнению:

л.с. = крутящий момент x об / мин ÷ 5252

(Внизу страницы показан вывод этого уравнения для всех, кто интересуется.)

Двигатель производит МОЩНОСТЬ за счет ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, который может приложить заданное значение МОМЕНТ на нагрузку при заданных об / мин . Величина МОМЕНТА, которую может проявить двигатель, обычно зависит от числа оборотов.

МОМЕНТ

МОМЕНТ определяется как СИЛА вокруг данной точки, приложенная на РАДИУС от этой точки. Обратите внимание, что единицей МОМЕНТА является один фунт-фут (часто неверно), а единицей РАБОТА является один фут-фунт .

Рисунок 1

Ссылаясь на , рис. 1 , предположим, что ручка прикреплена к шатуну так, чтобы она была параллельна поддерживаемому валу и расположена на радиусе 12 дюймов от центра вала. В этом примере рассмотрим вал должен быть прикреплен к стене. Пусть стрелка представляет силу 100 фунтов, приложенную в направлении, перпендикулярном ручке и шатуну, как показано на рисунке.

Поскольку вал прикреплен к стене, вал не вращается, но к валу прилагается крутящий момент , равный 100 фунт-фут (100 фунтов на 1 фут).

ПРИМЕЧАНИЕ , что ЕСЛИ шатун на эскизе был вдвое длиннее (т. Е. Рукоятка была расположена на расстоянии 24 дюймов от центра вала), то же усилие в 100 фунтов, приложенное к рукоятке, дало бы 200 фунт-фут. крутящего момента (100 фунтов на 2 фута).

МОЩНОСТЬ

МОЩНОСТЬ — это показатель того, сколько РАБОТ можно выполнить за указанное ВРЕМЯ. В примере на странице «Работа и энергия» парень, толкающий машину, сделал 16 500 фут-фунтов из РАБОТЫ .Если бы он проделал эту работу за две минуты, он произвел бы 8250 фут-фунтов в минуту POWER (165 футов x 100 фунтов ÷ 2 минуты). Если вам неясно, что такое РАБОТА и ЭНЕРГИЯ, было бы полезно ознакомиться с этими концепциями ЗДЕСЬ.

Точно так же, как один тонны — это большой вес (по определению, 2000 фунтов), один лошадиных сил, — это большой объем мощности. Определение одной лошадиных сил составляет 33000 фут-фунтов в минуту . Мощность, которую парень произвел, толкая свою машину по участку (8250 футов фунтов в минуту), равна ¼ лошадиных сил (8 250 ÷ 33 000).

Хорошо, все в порядке, но как толкание машины через парковку связано с вращающимися механизмами?

Рассмотрим следующее изменение в приведенном выше эскизе рукоятки и кривошипа . Рукоятка все еще находится на расстоянии 12 дюймов от центра вала, но теперь, вместо того, чтобы быть прикрепленным к стене, вал теперь проходит через стену, опираясь на подшипники качения, и прикреплен к генератору за стеной.

Предположим, как показано на Рис. 2 , что постоянная сила 100 фунтов.каким-то образом прикладывается к рукоятке, так что сила всегда перпендикулярна как рукоятке, так и шатуну при вращении рукоятки. Другими словами, «стрелка» вращается вместе с ручкой и остается в том же положении относительно кривошипа и ручки, как показано в последовательности ниже. (Это называется «касательной силой»).

Рисунок 2

Если эта постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов, приложенная к 12-дюймовой рукоятке (крутящий момент 100 фунт-фут), заставляет вал вращаться со скоростью 2000 об / мин, тогда мощность , , которую вал передает генератору за стеной, равна 38 HP , рассчитывается следующим образом:

100 фунт-фут крутящего момента (100 фунт-футов)x 1 фут), умноженное на 2000 об / мин, деленное на 5252, составляет 38 л.с.

Следующие примеры иллюстрируют несколько различных значений МОМЕНТА, которые обеспечивают 300 л.с.

Пример 1 : Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 2700 об / мин?

, поскольку HP = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252
, затем переформулируя уравнение:
МОМЕНТ = HP x 5252 ÷ ОБ / МИН

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 2700 = 584 фунт-фут.

Пример 2: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 4600 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 4600 = 343 фунт-фут.

Пример 3: Какой МОМЕНТ требуется для производства 300 л.с. при 8000 об / мин?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 8000 = 197 фунт-фут.

Пример 4: Какой МОМЕНТ дает секция турбины 41 000 об / мин газотурбинного двигателя мощностью 300 л.с.?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 41000 = 38,4 фунт-фут.

Пример 5: Выходной вал коробки передач двигателя в Примере 4 выше вращается со скоростью 1591 об / мин.Какой МОМЕНТ доступен на этом валу?

Ответ: МОМЕНТ = 300 x 5252 ÷ 1591 = 991 фунт-фут.
(без учета потерь в редукторе, конечно).

Из этих чисел следует сделать вывод, что определенное количество лошадиных сил может быть получено из бесконечного числа комбинаций крутящего момента и числа оборотов в минуту.

Подумайте об этом по-другому: в автомобилях равного веса 2-литровый двигатель с двумя распредвалами, развивающий 300 л.с. при 8000 об / мин (197 фунт-фут) и 400 л.с. при 10000 об / мин (210 фунт-фут), поможет вам. угла точно так же, как и 5-литровый двигатель, который развивает 300 л.с. при 4000 об / мин (394 фунт-фут) и 400 л.с. при 5000 об / мин (420 фунт-фут).Фактически, в автомобилях равного веса меньший двигатель, вероятно, будет гоняться ЛУЧШЕ, потому что он намного легче и, следовательно, снижает нагрузку на переднюю часть. И, в действительности, автомобиль с более легким 2-литровым двигателем, вероятно, будет весить меньше, чем большой автомобиль с двигателем V8, поэтому он будет лучшим гоночным автомобилем по нескольким причинам.

Измерение мощности

Динамометр определяет мощность POWER , которую производит двигатель, прикладывая нагрузку к выходному валу двигателя с помощью водяного тормоза, генератора, поглотителя вихревых токов или любого другого управляемого устройства, способного поглощать мощность.Система управления динамометром заставляет поглотитель точно соответствовать количеству МОМЕНТ , которое двигатель производит в этот момент, затем измеряет , что МОМЕНТ и об / мин вала двигателя, и на основе этих двух измерений он вычисляет наблюдается мощность. Затем он применяет различные факторы (температура воздуха, барометрическое давление, относительная влажность), чтобы скорректировать наблюдаемую мощность до значения, которое было бы, если бы оно было измерено при стандартных атмосферных условиях , называемое скорректированной мощностью .

Мощность для привода насоса

В ходе работы с множеством различных проектов двигателей мы часто слышим предположение о том, что мощность двигателя может быть увеличена за счет использования «лучшего» масляного насоса. В этом предположении подразумевается вера в то, что «лучший» масляный насос имеет более высокую эффективность перекачивания и, следовательно, может обеспечить требуемый поток при требуемом давлении, потребляя при этом меньшую мощность от коленчатого вала. Хотя с технической точки зрения это верно, величина улучшения на удивление мала.

Сколько мощности требуется, чтобы привести в действие насос, подающий известный поток при известном давлении? Мы уже показали, что мощность — это работа в единицу времени, и пока мы будем придерживаться старых добрых американских единиц (фут-фунт в минуту и ​​дюйм-фунт в минуту). И мы знаем, что расход умножить на давление равно МОЩНОСТЬ , как показано:

Расход (кубических дюймов / минуту) умноженный на давление (фунты / квадратный дюйм) = МОЩНОСТЬ (дюйм-фунты / минуту)

Далее достаточно просто умножить на соответствующие константы, чтобы получить уравнение, которое вычисляет HP по давлению, умноженному на расход.Поскольку расход чаще всего указывается в галлонах в минуту, и поскольку хорошо известно, что в галлоне содержится 231 кубический дюйм, то:

Расход (галлонов в минуту) x 231 (кубический дюйм / галлон) = расход (кубический дюйм в минуту).

Поскольку, как объяснялось выше, 1 л.с. — это 33 000 фут-фунтов работы в минуту, умножение этого числа на 12 дает количество дюйм-фунтов работы в минуту в одном HP (396 000). Разделив 396 000 на 231, мы получим коэффициент преобразования единиц 1714,3. Следовательно, простое уравнение:

Насос HP = расход (галлонов в минуту) x давление (PSI) / 1714.

Это уравнение представляет мощность, потребляемую насосом со 100% КПД. Когда в уравнение включается КПД насоса, оно становится:

Насос HP = (расход {GPM} x давление {PSI} / (1714 x КПД)

Обычные шестеренчатые насосы обычно работают с КПД от 75 до 80%. Итак, предположим, что вашему полностью алюминиевому двигателю V8 требуется 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм. Масляный насос будет рассчитан на поддержание некоторого предпочтительного уровня давления масла на холостом ходу, когда двигатель и масло горячие, поэтому насос будет иметь гораздо большую производительность, чем требуется для поддержания 10 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм при рабочей скорости.(Это то, что делает «предохранительный» клапан: отводит избыточную пропускную способность обратно на вход насоса, что, в качестве дополнительного преимущества, также резко снижает предполагаемую кавитацию во входной линии насоса.)

Итак, предположим, что ваш насос с КПД 75% поддерживает 50 фунтов на квадратный дюйм при рабочей скорости и обеспечивает 10 галлонов в минуту, необходимые двигателю. Фактически он перекачивает примерно 50 галлонов в минуту (10 из которых проходят через двигатель, а остальные 40 — через предохранительный клапан) при 50 фунтах на квадратный дюйм. Мощность для привода этой ступени нагнетательного насоса:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (1714 x 0.75 КПД) = 1,95 л.с.

Предположим, вы поддались шумихе и выложили действительно большие деньги за помпу с эффективностью 90%. Этот насос (при том же расходе и давлении) потребляет:

л.с. = (50 галлонов в минуту x 50 фунтов на кв. Дюйм) / (эффективность 1714 x 0,90) = 1,62 л.с.

ВАУ. Чистый прирост 1/3 HP. Может ли ВАШ дино измерить разницу в 1 л.с. точно и с повторяемостью?

Общие наблюдения

Чтобы спроектировать двигатель для конкретного применения, полезно построить график оптимальной кривой мощности для этого конкретного приложения, а затем на основе этой проектной информации определить кривую крутящего момента, которая требуется для получения требуемой кривой мощности.Оценивая требования к крутящему моменту по сравнению с реалистичными значениями BMEP, вы можете определить разумность целевой кривой мощности.

Обычно пик крутящего момента происходит при значительно более низких оборотах в минуту, чем пиковая мощность. Причина в том, что, как правило, кривая крутящего момента не спадает (в%) так быстро, как увеличивается число оборотов в минуту (в%). Для гоночного двигателя часто бывает выгодно (в рамках граничных условий приложения) эксплуатировать двигатель значительно выше пикового значения мощности, чтобы обеспечить максимальную среднюю мощность в требуемом диапазоне оборотов.

Однако для двигателя, который работает в относительно узком диапазоне оборотов, такого как авиационный двигатель, обычно требуется, чтобы двигатель вырабатывал максимальную мощность при максимальных оборотах. Это требует, чтобы пик крутящего момента был достаточно близок к максимальным оборотам в минуту. Для авиационного двигателя вы обычно проектируете кривую крутящего момента таким образом, чтобы она была максимальной при нормальном крейсерском режиме и оставалась ровной до максимальных оборотов. Такое расположение кривой крутящего момента позволило бы двигателю производить значительно большую мощность, если бы он мог работать на более высоких оборотах, но цель состоит в том, чтобы оптимизировать характеристики в пределах рабочего диапазона.

Пример этой концепции показан на Рисунке 3 ниже. Три пунктирные линии представляют три разные кривые крутящего момента, каждая из которых имеет точно такую ​​же форму и значения крутящего момента, но с пиковыми значениями крутящего момента, расположенными при разных значениях числа оборотов в минуту. Сплошные линии показывают мощность, создаваемую кривыми крутящего момента того же цвета.

Рисунок 3

Обратите внимание, что с пиковым крутящим моментом 587 фунт-футов при 3000 об / мин розовая линия электропередачи достигает пика примерно 375 л.с. между 3500 и 3750 об / мин.С той же кривой крутящего момента, перемещенной вправо на 1500 об / мин (черный, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 4500 об / мин), пиковая мощность подскакивает примерно до 535 л.с. при 5000 об / мин. Опять же, перемещение той же кривой крутящего момента вправо еще на 1500 об / мин (синий, пик крутящего момента 587 фунт-фут при 6000 об / мин) приводит к максимальной мощности около 696 л.с. при 6500 об / мин

Используя в качестве примера черные кривые, обратите внимание, что двигатель выдает 500 л.с. при 4500 и 5400 об / мин, что означает, что двигатель может выполнять такой же объем работы за единицу времени (мощности) при 4500, как и при 5400.ОДНАКО, он будет сжигать меньше топлива для выработки 450 л.с. при 4500 об / мин, чем при 5400 об / мин, потому что паразитные потери мощности (мощность, потребляемая для вращения коленчатого вала, компонентов возвратно-поступательного движения, клапанного механизма) увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения коленчатого вала.

Диапазон оборотов, в котором двигатель развивает максимальный крутящий момент, ограничен. Вы можете настроить двигатель так, чтобы он имел высокий пиковый крутящий момент с очень узким диапазоном или более низкое значение пикового крутящего момента в более широком диапазоне. Эти характеристики обычно определяются параметрами приложения, для которого предназначен двигатель.

Пример этого показан на Рисунке 4 ниже. Это то же самое, что и график на Рисунке 3 (выше), ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ, синяя кривая крутящего момента была изменена (как показано зеленой линией), поэтому она не спадает так быстро. Обратите внимание, как это приводит к тому, что зеленая линия электропередачи выходит за пределы пика крутящего момента. Такого рода изменение кривой крутящего момента может быть достигнуто путем изменения различных ключевых компонентов, включая (но не ограничиваясь ими) профили выступов кулачков, разделение выступов кулачков, длину впускных и / или выпускных направляющих, поперечное сечение впускных и / или выпускных направляющих.Изменения, направленные на расширение пика крутящего момента, неизбежно уменьшат значение пикового крутящего момента, но желательность данного изменения определяется применением.

Рисунок 4

Вывод уравнения мощности
(для всех, кому интересно)

Эта часть может не представлять интереса для большинства читателей, но несколько человек спрашивали:

«Хорошо, если л.с. = ОБ / МОМ x МОМЕНТ ÷ 5252 , то откуда 5252?»

Вот ответ.

По определению МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ (как объяснено выше под заголовком МОЩНОСТЬ )

Используя пример на Рисунке 2 выше, где постоянная тангенциальная сила в 100 фунтов была приложена к 12-дюймовой рукоятке, вращающейся со скоростью 2000 об / мин, мы знаем задействованную силу , поэтому для расчета мощности нам потребуется расстояние до ручки перемещений на единицу время , выражается как:

Мощность = 100 фунтов x расстояние в минуту

Хорошо, как далеко перемещается рукоятка кривошипа за одну минуту? Сначала определите расстояние, на которое он проходит за один оборот :

РАССТОЯНИЕ за оборот = 2 x π x радиус

РАССТОЯНИЕ за оборот.= 2 x 3,1416 x 1 фут = 6,283 фута

Теперь мы знаем, как далеко кривошип перемещается за один оборот. Как далеко заводится за одну минуту ?

РАССТОЯНИЕ в мин. = 6,283 фута на оборот х 2000 изм. за мин. = 12,566 футов в минуту

Теперь мы знаем достаточно, чтобы вычислить мощность, определенную как:

МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ ÷ ВРЕМЯ
, так что
Мощность = 100 фунтов x 12566 футов в минуту = 1256600 фут-фунтов в минуту

Пухло, а как насчет ЛОШАДЕЙ? Помните, что одна ЛОШАДЬ определяется как 33000 фут-фунтов работы в минуту .Следовательно, HP = МОЩНОСТЬ (фут-фунт в минуту) ÷ 33000. Мы уже подсчитали, что мощность, подаваемая на кривошипно выше, составляет 1 256 600 фут-фунтов в минуту.

Сколько это HP?

л.с. = (1,256,600 ÷ 33,000) = 38,1 л.с.

Теперь мы объединяем кое-что, что мы уже знаем, чтобы произвести магию 5252. Мы уже знаем это:

МОМЕНТ = СИЛА x РАДИУС.

Если мы разделим обе части этого уравнения на РАДИУС, мы получим:

(a) СИЛА = МОМЕНТ ÷ РАДИУС

Теперь, если РАССТОЯНИЕ на оборот = РАДИУС x 2 x π, то

(b) РАССТОЯНИЕ в минуту = РАДИУС x 2 x π x об / мин

Мы уже знаем

(c) МОЩНОСТЬ = СИЛА x РАССТОЯНИЕ в минуту

Итак, если мы подставим эквивалент FORCE из уравнения (a) и расстояние в минуту из уравнения (b) в уравнение (c), мы получим:

МОЩНОСТЬ = (МОМЕНТ ÷ РАДИУС) x (ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π)

Разделив обе стороны на 33000, чтобы найти HP,

л.с. = МОМЕНТ ÷ РАДИУС x ОБ / МИН x РАДИУС x 2 x π ÷ 33,000

При уменьшении получаем

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН x 6.28 ÷ 33,000

с

33000 ÷ 6.2832 = 5252

Следовательно

л.с. = МОМЕНТ x ОБ / МИН ÷ 5252

Обратите внимание, что при 5252 об / мин крутящий момент и л.с. равны. При любых оборотах ниже 5252 значение крутящего момента больше, чем значение HP; Выше 5252 об / мин значение крутящего момента меньше значения л.с.

Электродвигатели

— мощность и крутящий момент в зависимости от скорости

Движущая сила электродвигателя составляет крутящего момента, — не лошадиных сил.

Крутящий момент — это крутящая сила, которая заставляет двигатель вращаться, и крутящий момент активен от 0% до 100% рабочей скорости.

Мощность, производимая двигателем, зависит от скорости двигателя и составляет

• ноль при 0% скорости и
• обычно на максимальной скорости при рабочей скорости

Примечание ! — полный крутящий момент с нулевой скорости является большим преимуществом для электромобилей.

Для полного стола — поворот экрана!

(фунт _на дюйма) 905 158 905 905 905 905 905 7982 905 905 9058 2 41 905 9058 2 142 905 82 982 905 9 0582 210 905 905 905 905 905 905 70582 343 9082 8665 86625 1282 533

Мощность		Скорость двигателя (об / мин)
		3450			2000			1750			1000			500
		л.с.															(фунт на дюйма)	(фунт на фут)	(Нм)	(фунт на дюйм)	f фута)	(Нм)	(фунт f дюйм)	(фунт f фут)	(Нм)	(фунт на фут)	(Нм)	(фунт на дюйм) 90 449	(фунт на фута)	(Нм)
1	0.75	18	1,5	2,1	32	2,6	3,6	36	3,0	4,1	63	5,3	7,1	126 1482 9045 9045	126 1482 9045 9045 1,5	1,1	27	2,3	3,1	47	3,9	5,3	54	4,5	6,1	95	7.9	10,7	189	15,8	21,4
2	1,5	37	3,0	4,1	63	5,3	7,1	5,3	9,0 126	10,5	14,2	252	21,0	28,5
3	2,2	55	4,6	6,2	95	7.9	10,7	108	9,0	12	189	15,8	21,4	378	31,5	42,7
82 5	5	13,1	18	180	15	20	315	26,3	36	630	52,5	71
5	5,6	137	11	15	236	20	27	270	23	31	473	39		53 9058
10	7,5	183	15	21	315	26	36	360	30	41	630	142
15	11	274	23	31	473	39	53	540	45	61	158	214
20	15	365	30	630	53	71	720	60	81	1260	105	142	2521	210	285	38	52	788	66	89	900	75	102	1576	131	178	3151	263 9082 9045		548	46	62	945	79	107	1080	90	122	1891	158	1891	158	214	905 905 905	30	731	61	83	1260	105	1441	120	163	2521	210	285	5042	420	570
50	982	131	178	1801	150	204	3151	263	356	6302	525	712
124 905 905 905 82 712
905 905 905	1891	158	214	2161	180	244	3781	315	427	7563	630	855	855	145	2206	184	249	2521	285	4412	368	499	8823	735	997
80	60	1461	16582	1461	16582 9058 9058	2881	240	326	5042	420	570	10084	840	1140
90	67	1644 9058	1644 9058	321	3241	270	366	5672	473	641	11344	945	1282
100	263	356	3601	300	407	6302	525	712	12605	1050	1425
125	93	2283	190	2582 4582	190	2582 4582 905	509	7878	657	891	15756	1313	1781
150	112	2740	112	2740	228	228	450	611	9454	788	1069	18907	1576	2137
175	131	3182 2682 9058	131	3197682	6302	525	712	1 1029	919	1247	22058	1838	2494
200	149	3654			413			413		9058 3 814	12605	1050	1425	25210	2101	2850
225	168		4110	908 675	916	14180	1182	1603	28361	2363	3206
250	187	4567	905 905	905 9003	750	1018	15756 90 583	1313	1781	31512	2626	3562
275	205	5024	419	568	568	8662 9022	17332	1444	1959	34663	2889	3918
300	224	5480	457	605 905 905 905 905 905 905 905	1221	18907	1576	2137	37814	3151	4275
350	261	6394	6394	533 9058	1050	1425	22058	1838	2494	44117	3676	4987
400	298	7307	1052 609	826	12605	12605	826	12605 9058	25210	2101	2850	50419	4202	5699
450	336	8221	685	929 8221	685	929 905	929	1832	28361	2363	3206	56722	4727	6412
550	410	10047	837 9058	837	1651	2239	34663	2889	3918	69326	5777	7837
600	448	10961	448	10961	913	1282 9082	2443	37814	3151	4275	75629	6302	8549

Мощность электродвигателя, скорость и крутящий момент в уравнениях 9

Момент _{дюйм-фунт} = P _л.с. 63025 / n (1)

, где

T _{дюйм-фунт} = крутящий момент (фунт _{фунт-сила} )

P _л.с. = мощность, выдаваемая электрическим приводом двигатель (л.с.)

n = число оборотов в минуту (об / мин)

Альтернативно

T _{фут-фунт} = P _л.

Крутящий момент в единицах СИ можно рассчитать как

T _Нм = P _W 9.549 / n (2)

где

T _Нм = крутящий момент (Нм)

P _Вт = мощность (Вт)

n = обороты в минуту (об / мин)

Электродвигатель — зависимость крутящего момента от мощности и скорости

мощность (кВт)

скорость (об / мин)

Электродвигатель — мощность от крутящего момента и скорости

крутящий момент (Нм)

скорость (об / мин)

Электродвигатель — Зависимость скоростиМощность и крутящий момент

мощность (кВт)

крутящий момент (Нм)

Пример — крутящий момент электродвигателя

крутящий момент, передаваемый электродвигателем мощностью 0,75 кВт (750 Вт) при скорости 2000 об / мин можно рассчитать как

T = ( 750 Вт ) 9,549 / (2000 об / мин)

= 3,6 (Нм)

Пример — крутящий момент от электродвигателя

Крутящий момент, передаваемый от электродвигателя мощностью 100 л.с. при скорости 1000 об / мин можно рассчитать как

T = (100 л.с.) 63025 / (1000 об / мин)

= 6303 (фунт _f дюйм)

Для преобразования в фунт-сила-фут — разделите крутящий момент на 12 .

Выполненная работа и переданная мощность

Выполненная работа

Выполненная работа — это сила, умноженная на расстояние, перемещенное на силу , и может быть выражена как

W = F s (1)

где

W = выполненная работа (Дж, Нм)

F = сила (Н)

s = расстояние, перемещаемое силой (с)

Для углового перемещения

работа done может быть выражено как

W = F θ r

= T θ (2)

, где

W = работа (Джоули)

θ = угол (радианы)

r = радиус (м)

T = крутящий момент или момент (Нм)

Передаваемая мощность

Мощность — это соотношение между выполненная работа и затраченное время могут быть выражены как

P = W / dt

= T θ / dt

= T ω

= 2 π n T

= 2 π (n _{об / мин} /60) T

= 0.105 n _{об / мин} T (3)

где

P = мощность (Вт)

dt = затраченное время (с)

ω = θ / dt = 2 π n = угловая скорость (рад / с)

n = скорость (об / с)

n _{об / мин} = скорость (об / мин, об / мин)

Примечание! — машина должна вращаться, чтобы производить энергию! Машина без вращения может передавать крутящий момент, как электродвигатель, но поскольку расстояние не перемещается силой, мощность не производится.Как только машина начинает вращаться, вырабатывается мощность.

Пример — необходимый крутящий момент для выработки мощности

Машина вращается со скоростью 3000 об / мин (об / мин) и потребляет 5 кВт . Крутящий момент на валу можно рассчитать, изменив (3) на

T = P / 2 π n

= (5 кВт) (1000 Вт / кВт) / 2 π (3000 об / мин) / (60 с / мин)

= 15,9 Нм

Лучшая мощность и крутящий момент — отличные предложения по мощности и крутящему моменту от мировых продавцов мощности и крутящего момента

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте по мощности и крутящему моменту.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта максимальная мощность и крутящий момент должны в кратчайшие сроки стать одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что у вас есть сила и крутящий момент на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в мощности и крутящем моменте и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести мощность и крутящий момент по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Лучшее соотношение цены и качества больше крутящего момента — отличные предложения по увеличению крутящего момента от мировых продавцов большего крутящего момента

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для увеличения крутящего момента.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот максимальный крутящий момент с большей мощностью в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что у вас больше крутящего момента на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в увеличении крутящего момента и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы сможете приобрести more power moment по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Уравнение крутящего момента асинхронного двигателя — пусковой момент

Разработанное уравнение крутящего момента или индуцированного крутящего момента в машине определяется как крутящий момент, создаваемый преобразованием электрической энергии в механическую. Крутящий момент также известен как электромагнитный момент . Этот развиваемый крутящий момент в двигателе отличается от фактического крутящего момента на выводах двигателя, который почти равен моментам трения и сопротивления воздуха в машине.

Уравнение развиваемого крутящего момента представлено как

Вышеприведенное уравнение выражает развиваемый крутящий момент непосредственно через мощность воздушного зазора P _g и синхронную скорость ω _s . Поскольку ω _s постоянна и не зависит от условий нагрузки. Если значение P _g известно, то развиваемый крутящий момент можно определить напрямую.Мощность воздушного зазора P _g также называется крутящим моментом в синхронных ваттах.

Синхронный ватт — это крутящий момент, который развивает мощность в 1 Вт, когда машина работает на синхронной скорости.

Теперь электрическая мощность, генерируемая в роторе, определяется уравнением, показанным ниже.

Эти электрические мощности рассеиваются в виде потерь I ² R или потерь меди в цепи ротора.

Мощность на входе ротора равна

.

Где,

Пусковой крутящий момент асинхронного двигателя

В начальном состоянии значение s = 1.Следовательно, запуск получается, если подставить значение s = 1 в уравнение (6), мы получаем

Пусковой крутящий момент также известен как крутящий момент в состоянии покоя .

Уравнение крутящего момента при синхронной скорости

При синхронной скорости s = 0 и, следовательно, развиваемый крутящий момент Ʈd = 0. При синхронной скорости развиваемый крутящий момент равен нулю.

Поскольку E ₁ почти равно V ₁ , уравнение (12) принимает вид

Пусковой крутящий момент получается положением s = 1 в уравнение (13)

Следовательно, из приведенного выше уравнения ясно, что пусковой крутящий момент пропорционален квадрату приложенного напряжения статора.

No related posts.