Градус в минуту (градусы) → оборот в секунду (обороты)

Угловая скорость в космосе

Геостационарная орбита

На расстоянии 35 786 километров (22 236 миль) от Земли находится орбита, на которой вращаются спутники. Это особенная орбита, потому что тела, вращающиеся на ней в одном направлении с Землей, проходят всю орбиту примерно за такое же время, которое требуется Земле, чтобы совершить полный круг вокруг своей оси. Это немного меньше 24 часов, то есть один сидерический день. Так как угловая скорость вращения тел на этой орбите равна угловой скорости вращения Земли, то наблюдателям с Земли кажется, что эти тела не движутся. Такая орбита называется геостационарной.

На эту орбиту обычно выводят спутники, которые отслеживают изменения погоды (метеорологические спутники), спутники, следящие за изменениями в океане и спутники связи, которые обеспечивают телевизионное и радиовещание, телефонную связь и спутниковый Интернет. Геостационарную орбиту часто используют для спутников потому, что антенны, один раз направленные на спутник, не нужно направлять вторично. С другой стороны, с их использованием связаны такие неудобства, как необходимость иметь прямое поле видимости между антенной и спутником. Кроме того, геостационарная орбита находится далеко от Земли и для передачи сигнала необходимо использовать более мощные передатчики, чем те, что используются для передачи с более низких орбит. Сигнал приходит с задержкой приблизительно в 0,25 секунды, что заметно для пользователей. Например, во время трансляции новостей корреспонденты в удаленных районах обычно связываются со студией по спутниковому каналу; при этом заметно, что когда телеведущий задает им вопрос, они отвечают с задержкой. Несмотря на это, спутники на геостационарной орбите широко используются. Например, до недавнего времени связь между континентами осуществлялась, главным образом, с помощью спутников. Сейчас ее в основном заменили межконтинентальные кабели, проложенные по океанскому дну; однако спутниковую связь до сих пор применяют в отдаленных районах. В последние двадцать лет спутники связи также обеспечивают доступ к интернету, особенно в отдаленных местах, где нет наземной инфраструктуры связи.

Спутниковые антенны

Срок службы спутника в основном определяется количеством топлива на борту, требуемым для периодической коррекции орбиты. Количество топлива в спутниках ограничено, поэтому когда оно заканчивается, спутники выводят из эксплуатации. Чаще всего их переводят на орбиту захоронения, то есть орбиту, намного выше геостационарной. Это — дорогостоящий процесс; однако если оставлять ненужные спутники на геостационарной орбите, это грозит вероятностью столкновений с другими спутниками. Место на геостационарной орбите ограничено, поэтому старые спутники, оставленные на орбите, будут занимать место, которое мог бы использовать новый спутник. В связи с этим во многих странах существуют нормы, требующие от владельцев спутников подписать договор о том, что в конце эксплуатации спутник будет выведен на орбиту захоронения.

Автор статьи: Kateryna Yuri

Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолий Золотков

Нужные обороты

Масляный насос получает номинальный уровень производительности с 2,500 об. в мин. А вот при 1,500 – 1,800 оборотах нагрузка приводит к масляному голоданию, больше всего вреда наносится шатунным подшипникам(вкладышам) скольжения, а также поршневым компрессионным кольцам.

• Топливовоздушная смесь сжигается не в идеальных условиях. В камерах, на днищах поршней и тарелках клапанов остается нагар. При работе такая сажа нагревается и поджигает топливо, при этом искра на свече отсутствует.
• При необходимости быстро поднять обороты при езде с низких передач, водитель жмет на акселератор, однако авто почти не набирает скорость, до того времени как двигатель не получает нужный крутящий момент. Но после этого включается более высокая передача, а коленчатый вал снова понижает частоту вращения. Нагрузка при этом огромная, смазки мало, помпа вяло перекачивает антифриз, что и приводит к перегреву.
• И хотя многие так не считают, сэкономить горючее при этом не удастся. Когда мы жмем на газ, топливная жидкость обогащается, однако сгорает она не вся, и получается, что мы расходуем ее впустую.

В машине, имеющей бортовой компьютер, можно увидеть отсутствие экономии при езде «в натяг». Нужно лишь посмотреть на экране мгновенное потребление горючего.

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.

Международная система единиц

Согласно Международной системе Единиц (СИ), rpm не единица. Это вызвано тем, что революция слова — семантическая аннотация, а не единица. Аннотация вместо этого сделана как приписка знака формулы в случае необходимости. Из-за измеренного физического количества знак формулы должен быть f для (вращательной) частоты и ω или Ω для угловой скорости. Соответствующий основной СИ произошел, единица — s или Hz. Измеряя угловую скорость, радианы единицы в секунду используются.

Формально,

Даже при том, что у угловой скорости, угловой частоты и герц есть размеры s, угловая скорость и угловая частота не выражены в герц, а скорее в более соответствующем угловом радиусе единицы · s. Таким образом диск, вращающийся в 60 об/мин, как говорят, вращается или в 2π рад/с или в 1 Гц, где прежние меры угловая скорость и последний отражают число революций в секунду. Преобразование между частотой f в герц и угловой скоростью ω в радианах в секунду:

Как узнать скорость вращения шпинделя?

Определить этот параметр проще простого – он всегда указывается на наклейке на самом устройстве. Достаточно открыть корпус своего системного блока и взглянуть на наклейку. Там может быть много непонятных параметров, но всегда есть одна из следующих строк:

1. RPM HDD: 5400.
2. RPM: 7200.
3. RPM: 10000.

Если жесткий диск скрыт под корпусом ноутбука, который достаточно сложно вскрыть, то можно воспользоваться специальной программой тестирования «железа».

Популярными являются следующие:

1. Crystalmark.
2. Aida64.
3. Speccy.

Они доступны для скачивания из интернета совершенно бесплатно. Запустив одну из указанных программ, можно быстро найти информацию об устройстве хранения данных. Там будут детально отображены параметры жесткого диска. Нас в первую очередь интересует строка «Rotation Rate» и значение напротив нее. В русской версии программы Aida64 необходимо в левой части нажать на «Хранение данных» – «Хранение данных Windows», затем в верхней части нужно выделить жесткий диск, после чего снизу появится информация о нем, в том числе и строка «Скорость вращения».

Вращательное движение тела, формулы

Кроме того, эти величины связаны определенным образом с угловым перемещением ?, угловой скоростью ? и угловым ускорением ?.

Примечание:Формулы справедливы для постоянных, мгновенных и средних величин, во всех случаях движения тела по окружности.

Влияние RPM HDD на производительность

Винчестеры (так часто называют жесткие диски) могут быть формата LFF и SFF. Если говорить проще, то один тип дисков имеет формат 2.5 дюйма, другой – 3.5 дюйма. Первый часто используется в ноутбуках и серверах, второй – в обычных системных блоках. Именно этот тип жесткого диска чаще всего отличается высокой скоростью вращения шпинделя – 7200 оборотов в минуту. В таких моделях время совершения полуоборота составляет 4.2 мс, а среднее время поиска равно 8.5 мс. Следовательно, время доступа к данным будет составлять 12.7 мс.

Отметим, что в большинстве стационарных компьютерах используются винчестеры SATA. 7200 RPM – это стандартная скорость для таких моделей. Бывают также диски с 5400 RPM, но их не рекомендуется использовать на современных системах, хотя стоят они дешевле. Есть также диски параметром 10000 RPM – в таких моделях задержки на поиск и вращение составляют около 3 мс. Подобные устройства чаще всего применяются на игровых компьютерах, однако даже их можно назвать устаревшими. В современных настольных ПК и ноутбуках все чаще применяют диски SSD, принцип работы которых совершенно другой. Об этом расскажем немного позже.

Соотношение оборотов и качества

Скорость вращения шпинделя задается при создании жесткого диска, и превысить ее невозможно.

Жесткие диски с 5400 оборотов в минуту устанавливаются в ноутбуки по умолчанию, так как отвечают таким качествам, как низкое энергопотребление и высокая надежность. Иногда жесткие диски с такими показателями можно встретить и в настольных компьютерах, где они о, то есть экологичные за счет значительно более низкого энергопотребления.

Золотая середина по количеству оборотов — это жесткие диски со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Эти винчестеры достаточно быстры и разумно потребляют энергию. Жесткие диски с таким количеством оборотов можно встретить в 90 процентах настольных компьютеров.

Жесткие диски с оборотами от 10 до 15 тыс. в минуту зарекомендовали себя как самые высокоскоростные механические накопители. Однако с высокой производительностью пришел огромный риск потери данных, связанный с катастрофической ненадежностью конструкции. Дело в том, что такие большие обороты способны привести устройство в состояние перегрева, что понесет за собой необратимую потерю данных. На данный момент такие жесткие диски встречаются редко, и они очень дорогие.

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.

Нестандартный параметр RPM

Есть также на рынке модели со скоростью вращения шпинделя 15000 оборотов в минуту. Как вы догадались, там время задержек еще ниже – около 2 мс, а среднее время поиска равно 3.8 мс. Это позволяет обеспечить доступ к данным за 5.8 мс. Следовательно, диски с большим RPM имеют низкое время поиска нужной информации, за счет чего обеспечивается быстрый обмен между хранилищем информации и системой.

Однако важно заметить, что при доступе к данным большого размера разница в производительности между дисками с большим и низким параметрами RPM будет несущественная, так как задержки на доступ к информации будут отсутствовать вообще

Циклическая частота вращения (обращения)

Скалярная величина, измеряющая частоту вращательного движения, называется циклической частотой вращения. Это угловая частота, равная не самому вектору угловой скорости, а его модулю. Ещё её именуют радиальной или круговой частотой.

Циклическая частота вращения – это количество оборотов тела за 2*π секунды.

У электрических двигателей переменного тока это частота асинхронная. У них частота вращения ротора отстаёт от частоты вращения магнитного поля статора. Величина, определяющая это отставание, носит название скольжения – S. В процессе скольжения вал вращается, потому что в роторе возникает электроток. Скольжение допустимо до определённой величины, превышение которой приводит к перегреву асинхронной машины, и её обмотки могут сгореть.

Устройство этого типа двигателей отличается от устройства машин постоянного тока, где токопроводящая рамка вращается в поле постоянных магнитов. Большое количество рамок вместил в себя якорь, множество электромагнитов составили основу статора. В трёхфазных машинах переменного тока всё наоборот.

При работе асинхронного двигателя статор имеет вращающееся магнитное поле. Оно всегда зависит от параметров:

• частоты питающей сети;
• количества пар полюсов.

Скорость вращения ротора состоит в прямом соотношении со скоростью магнитного поля статора. Поле создаётся тремя обмотками, которые расположены под углом 120 градусов относительно друг друга.

Поездки с низкими оборотами

Часто автовладельцы совершают распространенную ошибку, они стараются держать обороты двигателя на отметке в 2000 в минуту, что, по их мнению, позволяет существенно снизить нагрузку на мотор. Действительно, расход топлива в подобном случае уменьшается, однако, как ни странно, нагрузка на силовой агрегат лишь увеличивается.

Дело в том, что на таких низких оборотах отмечается неправильное формирование топливной смеси, а на цилиндрах и в поршнях появляются многочисленные отложения, которые не сгорают полностью и загрязняют двигатель. На низких оборотах мотора могут отмечаться проблемы с циркуляцией масла, что объясняется особенностью вращения коленвала и низким давлением от масляного насоса. Поэтому, если вы хотите продлить срок службы двигателя вашего автомобиля, всё же постоянно передвигаться на низких оборотах не стоит.

При частой эксплуатации автомобиля на минимальных оборотах существенно увеличивается нагрузка на трансмиссию, так как автовладельцу приходится постоянно переключать передачи, соответственно существенно уменьшается её эксплуатационный ресурс. Поэтому водителю не рекомендуется постоянно держать обороты на бензиновых автомобилях у отметки в 2000 в минуту. В подобном случае буквально к пробегу в 100 тысяч километров потребуется выполнять уже капитальный ремонт мотора.

Угловая скорость и хранение данных на оптических носителях

Диски в накопителе на жестких магнитных дисках («винчестере») вращаются со скоростями от 4&nbsp200 оборотов в минуту на портативных устройствах с низким энергопотреблением до 15&nbsp000 оборотов в минуту на высокоэффективных серверах

Во время записи данных на оптических носителях, например на компакт дисках (CD), для измерения скорости записи и считывания данных в приводе также используются угловая и линейная скорости. Существует несколько способов записи данных, во время которых используют переменную или постоянную линейную или угловую скорость. Так, например, режим постоянной линейной скорости (по-английски — Constant Linear Velocity или CVL) — один из основных методов записи дисков, при котором данные записывают с одинаковой скоростью по всей поверхности диска. Во время записи в режиме зональной постоянной линейной скорости (по-английски — Zone Constant Linear Velocity или ZCLV) постоянная скорость поддерживается во время записи на определенной части, то есть зоне диска. В этом случае диск замедляет вращение при записи на внешних зонах. Режим частично постоянной угловой скорости (Partial Constant Angular Velocity или PCAV) позволяет осуществлять запись с постепенным увеличением угловой скорости, пока она не достигнет определенного порога. После этого угловая скорость становится постоянной.
Последний режим записи — режим постоянной угловой скорости (Constant Angular Velocity или CAV). В этом режиме во время записи по всей поверхности диска поддерживается одинаковая угловая скорость. При этом линейная скорость увеличивается по мере того, как записывающая головка перемещается все дальше и дальше к краю диска. Этот режим используется также при записи грампластинок и в компьютерных жестких дисках.

Номинальная скорость вращения

Прежде, чем дать определение этому понятию, необходимо определиться, что такое номинальный режим работы какого-либо устройства. Это такой порядок работы устройства, при котором достигаются наибольшая эффективность и надёжность процесса на продолжении длительного времени. Исходя из этого, номинальная скорость вращения – количество оборотов в минуту при работе в номинальном режиме. Время, необходимое для одного оборота, составляет 1/v секунд. Оно называется периодом вращения T. Значит, связь между периодом обращения и частотой имеет вид:

Т = 1/v.

К сведению. Частота вращения вала асинхронного двигателя – 3000 об./мин., это номинальная скорость вращения выходного хвостовика вала при номинальном режиме работы электродвигателя.

Как найти или узнать частоты вращений различных механизмов? Для этого применяется прибор, который называется тахометр.

Прибор для измерения частоты вращения – тахометр Testo 477

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.

Как это работает?

Чтобы понять точнее, что это – RPM, необходимо понять принцип работы самого устройства. При запросе определенной информации блок магнитных головок переходит к запрошенной дорожке. На это требуется определенное время для поиска (Seek latency). После того как считывающие головки перемещаются в нужный сектор, необходимо дождаться поворота дисков, чтобы нужный участок оказался под считывающей головкой. Этот участок времени называют задержкой на вращение. Именно этот параметр зависит от скорости вращения шпинделя, и чем он будет выше, тем задержка на вращение будет ниже.

Обе задержки (на перемещение шпинделя и на вращение дисков) определяют скорость доступа системы к данным. Многие программы тестирования производительности просчитывают данный параметр и выводят его под строками «Access to data time». Это позволяет определить реальную скорость работы диска. Данный параметр непосредственно влияет на производительность всей системы. Сегодня есть множество мощных ноутбуков, которые оснащаются мощными видеокартами и процессорами, большим объемом оперативной памяти. Но при этом совместно с хорошим «железом» используются очень медленные жесткие диски со скоростью вращения в 5400 оборотов в минуту. В результате все эти мощные комплектующие не работают на полную мощность из-за низкой скорости доступа к данным. Так что RPM диска важен наравне с частотой процессора и шириной шины видеокарты.

Когда следует проводить регулировки?

После некоторых манипуляций с авто рекомендуется обязательно проверять, сколько должно быть оборотов на холостом ходу. К одной из причин изменения показаний тахометра относят замену свечей и масла согласно проведенному плановому техосмотру. Аналогично поступают после промывки топливной системы, ремонта узлов двигателя, электронных блоков.

На любой СТО могут подсказать, сколько должно быть оборотов. На холостом ходу у отечественных двигателей допустимые значения тахогенератора находятся в пределах 800-1000. Идеальная система поддерживает стрелку возле отметки 800.

Если рассматривать, сколько должно быть оборотов на холостом ходу у иномарок, то можно обратить внимание на панель приборов — показания тахогенератора вообще отсутствуют. На СТО эти значения проверяют при помощи диагностического разъема, выводя информацию на экран ноутбука или специально предназначенного для этого прибора

Следует помнить, устойчивость работы двигателя зависит от качества заливаемого в бак бензина.

Что такое скорость и частота вращения шпинделя

Начнем с определений. В случае с подачей это динамика линейного перемещения – вала, каретки, портала – за единицу времени. Оказывает прямое влияние на объем снятия материала, поэтому ее стараются максимизировать, но так, чтобы целостность резца не подвергалась риску. Если задать избыточное значение характеристики, такое, какое инструмент не сможет выдержать на практике, это обернется сколами на лезвии или деформацией хвостовика. Также нужно учитывать чрезмерный нагрев: в погоне за производительностью не стоит жертвовать остротой и ресурсом кромок.

В свою очередь, частота вращения шпинделя – это то количество оборотов, которое он совершает за определенный срок. Чем она выше, тем большее количество деталей можно обработать за единицу времени, но и тем быстрее резец выходит из строя. Почему? Потому что выделяемое в процессе гравировки или расточки тепло просто не рассеивается до конца и негативно влияет на все элементы системы в принципе. На практике величина данного параметра автоматически регулируется встроенной электроникой – в портальном оборудовании, в том числе и с ЧПУ, в составе которого нет конструкционно сложных механических узлов (например, коробок передач).