电机功率与扭矩等相关计算

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1、功率:什么是功率?功率就是表示物体做功快慢的物理量,物理学里功率?=功W/时间t,单位是瓦w,我们在 媒体上常常看见的功率单位有kw、ps、hp、bhp、whp等,还有意大利以前用的cv,在这里边千瓦kw是 国际标准单位,1kw=1000w,用1秒做完1000焦耳的功,其功率就是1kw。日常生活中,我们常常把功 率俗称为马力,单位是匹,就像将扭矩称为扭力一样。在汽车上边,最大的做功机器就是引擎,引擎的功 率是由扭矩计算出来的,而计算的公式相当简单:功率(w) = 2”扭矩(Nm)x转速(rpm)/60,简化计算后成为: 功率(kw)=扭矩(Nm) x转速(rpm)/9549。然而功率kw要如何

2、转换成大家常见的多少匹马力的呢?由于英制 与公制的不同,对马力的定义基本上就不一样。英制的马力(hp)定义为:一匹马于一分钟内将200磅(lb)重 的物体拉动165英烈ft),相乘之后等于33,000lb-ft/min;而公制的马力(ps)定义则为一匹马于一分钟内将75kg 的物体拉动60米,相乘之后等于4500kgm/min。经过单位换算,(1lb=0.454kg;1ft=0.3048m)竟然发现 1hp=4566kgm/min,与公制的 1ps=4500kgm/min 有些许差异,而如果以瓦作单位(1w=1Nm/sec=9.8kgm/sec) 来换算的话,可得1 hp=746w;1ps=7

3、35w,两项不一样的结果,相差1.5%左右。到底世界上为什么会有英制 与公制的分别,就好像为什么有的汽车是右舵,有的却是左舵一样,是人类永远难以协调的差异点。若以 大家比较熟悉的几个测试标准来看,德国的DIN与欧洲共同体的新标准EEC有日本的JIS是以公制的ps 为马力单位,而SAE使用的是英制的hp为单位,但由于世界一体化经济的来临和为了避免复杂换算,越 来越多的原厂数据已改提供毫无争议的国际标准单位千瓦kw作为引擎输出的功率数值。小结:1hp=0.746kw 1ps=0.735kw 1hp= 1.014966ps与hp计算毛马力不同,whp和bhp则是用不同方法测得的以hp为基础的功率单位

4、,就是wheel horse power (车轮马力)和brake horse power (制动马力),whp是dyno (俗称跑步机,测功率用的)测出的车轮输出 功率,bhp则是引擎加上发电机,水泵等附件从engine shaft测量出来的功率数值,用bhp作单位,bhp和 hp的差别很小。扭矩:扭矩在物理学中就是力矩的大小,等于力和力臂的乘积,国际单位是牛米Nm,此外我们还可以看见kgm、 lb-ft这样的扭矩单位,由于G=mg,当g=9.8的时候,1kg = 9.8N,所以1kgm=9.8Nm,而磅尺lb-ft则是英 制的扭矩单位,1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m,可以

5、算出1lb-ft=0.13826kgm。在人们日常表达里,扭矩常常被 称为扭力(在物理学中这是2个不同的概念)。现在我们举个例子:8代Civic 1.8的扭矩为 173.5Nm4300rpm,表示引擎在4300转/分时的输出扭矩为173.5Nm,那173.5N的力量怎么能使1吨多的 汽车跑起来呢?其实引擎发出的扭矩要经过放大(代价就是同时将转速降低)这就要靠变速箱、终传和轮 胎了。引擎释放出的扭力先经过变速箱作“可调”的扭矩放大(或在超比挡时缩小)再传到终传(尾牙)里 作进一步的放大(同时转速进一步降低),最后通过轮胎将驱动力释放出来。如某车的1挡齿比(齿轮的齿 数比,本质就是齿轮的半径比)是

6、3,尾牙为4,轮胎半径为0.3米,原扭矩是200Nm的话,最后在轮轴 的扭力就变成200x3x4 = 2400Nm (设传动效率为100%)在除以轮胎半径0.3米后,轮胎与地面摩擦的部 分就有2400Nm/0.3m = 8000N的驱动力,这就足以驱动汽车了。若论及机械效率,每经过一个齿轮传输,都会产生一次动力损耗,手动变速箱的机械效率约在95%左右, 自排变速箱较惨,约剩88%左右,而传动轴的万向节效率约为98%。整体而言,汽车的驱动力可由下列公 式计算: 扭矩x变速箱齿比x最终齿轮比x机械效率驱动力=轮胎半径(单位:米)小结:1kgm=9.8Nm 1lb-ft=0.13826kgm 1lb

7、-ft= 1.355Nm一般来说,在排量一定的情况下,缸径小,行程长的汽缸较注重扭矩的发挥,转速都不会太高,适用于需 要大载荷的车辆。而缸径大,行程短的汽缸较注重功率的输出,转速通常较高,适用于快跑的车辆。简单 来说:功率正比于扭矩x转速补充一点:为什么引擎的功率能由扭矩计算出来呢?我们知道,功率?=功可:时间t功W=力Fx距离s所以,P = Fxs/t = Fx速度v这里的v是线速度,而在引擎里,曲轴的线速度=曲轴的角速度x曲轴半径r,代入上式得:功率?=力Fx 半径rx角速度;而力Fx半径r=扭矩得出:功率P =扭矩x角速度所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出来角速度的单位是弧度/秒,在弧度

8、制中一个派代表180度匀速圆周运动 1.线速度 V=s/t=2nR/T 2.角速度 =O/t=2n/T=2nf 3.向心加速度 a=V2/R=2R=(2n/T)2R 4.向心力 F 心=mV2/R=m2R=m(2n/T)2R 5.周期与频率 T=1/f 6.角速 度与线速度的关系V=sR 7.角速度与转速的关系3=2nn (此处频率与转速意义相同)8.主要物 理量及单位:弧长(S):米(m)角度():弧度(rad)频率(f):赫(Hz)周期(T):秒(s) 转速(n): r/s半径(R):米(m)线速度(V): m/s角速度():rad/s向心加速度:m/s2注:(1)向心力可以由具体某个力提

9、供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与 速度方向垂直。(2)做匀速度圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度 的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,但动量不断改变。首先要调查用电地方的电源电压,用户的实际用电负荷和所在地方的条件然后参照变压器铭牌标示的技术数据逐一选择,一般应从变压器容量、电压、电流及环境 条件综合考虑,其中容量选择应根据用户用电设备的容量、性质和使用时间来确定所需的负 荷量,以此来选择变压器容量。在正常运行时,应使变压器承受的用电负荷为变压器额定容量的7590%左 右。运行中如实测出变压器实际承受负荷50小于%时,应更换小容量变压器,如 大于变压器额定容量应立即更换大变压器。同时,在选择变压器根据线路电源决 定变压器的初级线圈电压值,根据用电设备选择次级线圈的电压值,最好选为低 压三相四线制供电。这样可同时提供动力用电和照明用电。对于电流的选择要注 意负荷在电动机起动时能满足电动机的要求(因为电动机起动电流要比下沉运行 时大47倍)。

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