A diferenza entre torque e potencia ...

A diferenza entre torque e potencia é unha pregunta que fan moitos curiosos. E isto é comprensible, xa que estes dous datos están entre os máis estudados nas fichas técnicas dos nosos coches. Así que sería interesante deterse niso, aínda que non sexa necesariamente o máis obvio...

Primeiro de todo, aclaremos que a parella se expresa Newton. Medidor e forza dentro Potencia (cando falamos dunha máquina, porque a ciencia e as matemáticas usan Watt)

¿É realmente unha diferenza?

De feito, non será doado separar estas dúas variables, xa que están relacionadas entre si. É como preguntar cal é a diferenza entre o pan e a fariña. Non ten moito sentido, porque a fariña forma parte do pan. Sería mellor comparar ingredientes entre si (por exemplo, auga vs fariña nunha pitada) que comparar un ingrediente cun produto acabado.

Intentemos explicar todo isto, pero ao mesmo tempo deixe claro que calquera axuda do seu lado (a través dos comentarios ao final da páxina) será benvida. Cantos máis xeitos de explicalo, máis usuarios de Internet chegarán a comprender a conexión entre estes dous conceptos.

A potencia é o resultado do emparellamento (redacción un pouco pesada, sei ben...) velocidade de rotación.

Matemáticamente, isto dá o seguinte:

( π Par motor X en modo X Nm) / 1000/30 = Potencia en kW (o que se traduce en cabalos de potencia se despois queremos ter un "concepto máis automotriz").

Aquí comezamos a comprender que comparalos é case un disparate.

Estudando a curva de par / potencia

Non hai nada mellor que un motor eléctrico para comprender completamente a relación entre torque e potencia, ou mellor, como hai unha relación entre torque e velocidade.

Vexa o lóxica que é a curva de par dun motor eléctrico, que é moito máis fácil de entender que a curva dun motor térmico. Aquí podemos ver que proporcionamos un par constante e máximo ao comezo da revolución, o que aumenta a curva de potencia. Loxicamente, canta máis forza poña nun eixe que xira, máis rápido xirará (e, polo tanto, máis potencia). Por outra banda, a medida que diminúe o par (a medida que premo cada vez menos sobre o eixe rotativo, seguindo presionando igual), a curva de potencia comeza a diminuír (aínda que a velocidade de rotación segue a diminuír). Aumentar). Esencialmente, o par é a "forza de aceleración" e a potencia é a suma que combina esta forza e a velocidade de rotación da parte móbil (velocidade angular).

Ten éxito a parella en todo isto?

Algunhas persoas só comparan os motores polo seu par ou case. De feito, isto é un delirio ...

Por exemplo, se comparo un motor de gasolina que desenvolve 350 Nm a 6000 rpm cun motor diésel que desenvolve 400 Nm a 3000 rpm, poderíamos pensar que é o diésel o que terá máis forza de aceleración. Pois non, pero volveremos ao principio, o principal é o poder! Só se debe usar a potencia para comparar motores (idealmente con curvas... Porque a potencia máxima non o é todo!).

De feito, aínda que o par só indica o par máximo, a potencia inclúe o par e a velocidade do motor, polo que temos toda a información (só o par é só unha indicación parcial).

Se volvemos ao noso exemplo, podemos dicir que o gasóleo pode estar orgulloso, dando 400 Nm a 3000 rpm. Pero non se debe esquecer que a 6000 rpm definitivamente non poderá producir máis de 100 Nm (saltemos o feito de que o petróleo non pode alcanzar as 6000 toneladas), mentres que a gasolina aínda pode entregar 350 Nm a esa velocidade. Neste exemplo, comparamos un motor diésel de 200 CV. con motor de gasolina de 400 CV (figuras derivadas dos torques especificados), de simple a dobre.

Sempre recordamos que canto máis rápido xira un obxecto (ou avanza), máis difícil é conseguir que aumente a velocidade. Así, un motor que desenvolve un par importante a altas rpm demostra que ten aínda máis potencia e recursos.

Explicación co exemplo

Tiven unha pequena idea para intentar descubrilo todo, esperando que non fose tan malo. Algunha vez intentou parar cos dedos un motor eléctrico de baixa potencia (pequeno ventilador, motor eléctrico no kit Mecano cando era pequeno, etc.).

Pode xirar rapidamente (digamos 240 rpm ou 4 revolucións por segundo), podemos detelo facilmente sen danalo moito (azouta un pouco se hai palas de hélice). Isto débese a que o seu par non é moi importante e, polo tanto, a súa potencia (isto aplícase a pequenos motores eléctricos para xoguetes e outros pequenos accesorios).

Por outra banda, se á mesma velocidade (240 rpm) non o podo parar, significa que o seu par será maior, o que tamén levará a unha potencia final máis (ambos están matemáticamente relacionados, é como buques comunicantes). Pero a velocidade mantívose a mesma. Entón, aumentando o par motor, aumento a súa potencia, porque aproximadamente

Casal

X

Velocidade de rotación

= Potencia... (unha fórmula arbitrariamente simplificada para axudar a comprender: elimináronse Pi e algunhas das variables visibles na fórmula superior)

Entón, para a mesma potencia dada (digamos 5W, pero a quen lle importa) podo obter calquera:

• Un motor que xira lentamente (por exemplo, 1 revolución por segundo) cun alto par que será un pouco máis difícil de parar cos dedos (non funciona rápido, pero o seu alto par dálle unha forza significativa)
• Ou un motor funcionando a 4 rpm pero con menos par. Aquí, o menor par compénsase coa maior velocidade, o que lle dá máis inercia. Pero parar cos dedos será máis doado a pesar da maior velocidade.

Á fin e ao cabo, dous motores teñen a mesma potencia, pero non funcionan igual (a potencia vén de diferentes xeitos, pero o exemplo non é moi representativo para iso, xa que se limita a unha velocidade determinada. Nun coche, a velocidade cambia todo o tempo, o que orixina o famoso momento das curvas de potencia e torque). Un xira lentamente e o outro xira rapidamente ... Esta é unha pequena diferenza entre o gasóleo e a gasolina.

E é por iso que os camións funcionan con combustible diésel, porque o diésel ten un par elevado, en detrimento da súa velocidade de xiro (a velocidade máxima do motor é moito menor). En efecto, é necesario poder avanzar, a pesar dun remolque moi pesado, sen ter que regañar o motor, como é o caso da gasolina (habería que subir ás torres e xogar co embrague coma un tolo). O diésel transmite o par máximo a baixas revolucións, o que facilita o remolque e permite despegar dun vehículo parado.

Relación entre potencia, par e velocidade do motor

Aquí tes a entrada técnica que un usuario compartiu na sección de comentarios. Paréceme razoable inserilo directamente no artigo.

Para non complicar o problema con cantidades físicas:

A potencia é o produto do torque no cigüeñal e a súa velocidade en radiáns/s.

(lembre que para 2 revolucións do cigüeñal a 6.28 ° hai 1 * pi radianes = 360 radianes.

Polo tanto, P = M * W

P -> potencia en [W]

M -> par en [Nm] (Newton metro)

W (omega) - velocidade angular en radianes/s W = 2 * Pi * F

Con Pi = 3.14159 e F = velocidade do cigüeñal en t / s.

Exemplo práctico

Par motor M: 210 Nm

Velocidade do motor: 3000 rpm -> frecuencia = 3000/60 = 50 rpm

W = 2 * pi * F = 2 * 3.14159 * 50 t / s = 314 radianes / s

Au final: P = M * W = 210 Nm * 314 rad / s = 65940 W = 65,94 kW

Conversión a CV (potencia) 1 CV = 736 W

En CV obtemos 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Lembre que 1 cabalo de potencia é a potencia media dun cabalo que corre continuamente sen parar (en mecánica chámase potencia nominal).

Entón, cando falamos dun coche de 150 CV, é necesario aumentar a velocidade do motor a 6000 rpm cun par que segue sendo limitado ou incluso lixeiramente reducido a 175 Nm.

Grazas á caixa de cambios, que é un convertedor de par, e ao diferencial, temos un aumento do par de aproximadamente 5 veces.

Por exemplo, en 1a marcha, o par motor do cigüeñal de 210 Nm dará 210 Nm * 5 = 1050 Nm no bordo dunha roda de raios de 30 cm, isto dará unha forza de tracción de 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm .

En física F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = aceleración da Terra 9.81 m / s2 1G)

Así, 1 N corresponde a 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg de forza.

3500 N * 0.102 = 357 kg de forza que empuxa o coche por unha forte pendente.

Espero que estas poucas explicacións fortalecen o seu coñecemento dos conceptos de potencia e par mecánico.