Μέτρηση της πραγματικής ισχύος ενός ηλεκτροκινητήρα σε δυναμόμετρο

Η ισχύς που αναγράφεται στα τεχνικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα ή μιας πατίνι είναι σπάνια αυτή που παίρνουμε πραγματικά. Μπορεί να είναι μια στιγμιαία ισχύς αιχμής για λίγα δευτερόλεπτα, μια ηλεκτρική και όχι μηχανική ισχύς, ή μια εμπορική τιμή. Ο μόνος τρόπος για να ξέρουμε τι κάνει ένας κινητήρας είναι να τον μετρήσουμε. Αυτός είναι ο ρόλος του δυναμόμετρου κινητήρα, το οποίο χρησιμοποιούμε για να ρυθμίσουμε τα συστήματα κίνησής μας.

Τα βασικά

• Η μηχανική ισχύς υπολογίζεται από τη ροπή και την ταχύτητα περιστροφής, που μετρούνται ταυτόχρονα.
• Η ηλεκτρική ισχύς υπολογίζεται από την τάση και το ρεύμα της μπαταρίας.
• Η αναλογία μεταξύ των δύο δίνει την απόδοση του συστήματος κινητήρα και ελεγκτή.
• Μια μέτρηση έχει νόημα μόνο με τη διάρκειά της: η ισχύς που διατηρείται για ένα λεπτό δεν είναι ίδια με αυτή που διατηρείται για πέντε δευτερόλεπτα.

Τι μετράει ένα δυναμόμετρο

Ένα δυναμόμετρο κινητήρα περιστρέφει τον κινητήρα ενάντια σε ένα ρυθμιζόμενο φορτίο, ένα φρένο ή έναν δεύτερο κινητήρα που προβάλλει αντίσταση, και μετράει συνεχώς:

• τη ροπή, με έναν αισθητήρα τοποθετημένο μεταξύ του κινητήρα και του φορτίου·
• την ταχύτητα περιστροφής, με έναν αισθητήρα ταχύτητας·
• την τάση και το ρεύμα στην είσοδο του ελεγκτή, στην πλευρά της μπαταρίας·
• τις θερμοκρασίες του κινητήρα και του ελεγκτή.

Ο υπολογισμός της ισχύος

Η μηχανική ισχύς είναι το γινόμενο της ροπής επί την ταχύτητα περιστροφής, εκφρασμένη σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο. Στην πράξη: ισχύς σε watt = ροπή σε Newton-μέτρα × ταχύτητα σε στροφές ανά λεπτό × 2π ÷ 60. Ένας κινητήρας που αποδίδει 10 N·m στις 3.000 στροφές ανά λεπτό αναπτύσσει έτσι περίπου 3.140 W.

Η ηλεκτρική ισχύς είναι το γινόμενο της τάσης επί το ρεύμα της μπαταρίας. Είναι πάντα υψηλότερη από τη μηχανική ισχύ: η διαφορά χάνεται ως θερμότητα στον κινητήρα και στον ελεγκτή. Η αναλογία μεταξύ των δύο είναι η απόδοση του συστήματος. Ο οδηγός μας για την θέρμανση του κινητήρα αναλύει από πού προέρχονται αυτές οι απώλειες.

Οι καμπύλες που πρέπει να καταγραφούν

• Η καμπύλη ροπής σε συνάρτηση με την ταχύτητα: επίπεδη μέχρι μια ορισμένη ταχύτητα, στη συνέχεια φθίνουσα όταν η τάση της μπαταρίας δεν επαρκεί πλέον. Η αποδυνάμωση πεδίου επιτρέπει την υπέρβαση αυτού του ορίου.
• Η καμπύλη ισχύος, η οποία προκύπτει από αυτήν.
• Ο χάρτης απόδοσης, ο οποίος δείχνει σε ποιες ζώνες ροπής και ταχύτητας ο κινητήρας εργάζεται καλύτερα.
• Η θέρμανση με την πάροδο του χρόνου, η οποία καθορίζει την ισχύ που μπορεί να διατηρηθεί.

Η ισχύς αιχμής και η διαρκής ισχύς

Ένας κινητήρας μπορεί να αποδώσει μεγάλη ισχύ για λίγα δευτερόλεπτα, και στη συνέχεια πρέπει να μειώσει την απόδοση για να μην υπερθερμανθεί. Ένα ειλικρινές δεύλτιο τεχνικών χαρακτηριστικών δίνει και τα δύο, μαζί με τη διάρκειά τους. Σε ένα δυναμόμετρο, μετράμε την ισχύ αιχμής και στη συνέχεια διατηρούμε ένα φορτίο μέχρι να σταθεροποιηθεί η θερμοκρασία για να μάθουμε τη συνεχή ισχύ.

Γιατί το δυναμόμετρο εξοικονομεί χρόνο

Σε ένα δυναμόμετρο, οι συνθήκες είναι επαναλαμβανόμενες: ίδιο φορτίο, ίδιες θερμοκρασίες εκκίνησης, ίδιες ρυθμίσεις. Μπορεί κανείς να ρυθμίσει τον ελεγκτή, να συγκρίνει δύο κινητήρες, να επαληθεύσει την ανίχνευση των παραμέτρων του κινητήρα ή να αναζητήσει την αιτία ενός τινάγματος, χωρίς να θέσει σε κίνδυνο το μηχάνημα ή τον οδηγό. Δείτε τον οδηγό μας για την ανίχνευση κινητήρα.

Τι κάνει η Rage

Επικυρώνουμε τα συστήματα κίνησής μας σε δυναμόμετρο και στην πίστα, με καταγραφή δεδομένων. Για έναν κατασκευαστή, ένα σχολείο ή ένα εργαστήριο, το γραφείο μελετών μας προσφέρει αυτές τις δοκιμές και παρέχει τους ελεγκτές και την τηλεμετρία ενός δοκιμαστηρίου. Δείτε επίσης τη σελίδα μας σχολές μηχανικών και έρευνα.

Για τη γενική μέθοδο ενός έργου, δείτε τον οδηγό μας ηλεκτροκίνηση ενός μηχανήματος, από πού να ξεκινήσετε.

Συχνές ερωτήσεις

Μπορεί κανείς να μετρήσει την ισχύ ενός πατινιού χωρίς δυναμόμετρο;

Μπορούμε να εκτιμήσουμε την ηλεκτρική ισχύ από την τάση και το ρεύμα που εμφανίζονται στον ελεγκτή, ή την ισχύ στον τροχό μέσω μιας καταγραφής επιτάχυνσης. Αυτές οι εκτιμήσεις παραμένουν λιγότερο ακριβείς από μια μέτρηση σε δυναμόμετρο.

Γιατί η μετρούμενη ισχύς είναι χαμηλότερη από αυτή που ανακοινώνεται;

Συχνά επειδή η ανακοινωθείσα τιμή είναι μια ισχύς αιχμής, ή μια ηλεκτρική ισχύς που περιλαμβάνει τις απώλειες. Μια μισοφορτισμένη μπαταρία δίνει επίσης λιγότερη ισχύ από μια γεμάτη μπαταρία.

Τι είναι η απόδοση ενός κινητήρα;

Είναι η αναλογία μεταξύ της παρεχόμενης μηχανικής ισχύος και της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ισχύος. Το υπόλοιπο χάνεται ως θερμότητα στον κινητήρα και στον ελεγκτή.

Μπορείτε να δοκιμάσετε έναν κινητήρα για εμάς;

Για ένα επαγγελματικό ή σχολικό έργο, ναι: παρουσιάστε το έργο σας στο γραφείο μελετών μας.