Diferența dintre cuplu și putere ...

Diferența dintre cuplu și putere este o întrebare pe care și-o pun mulți curioși. Și acest lucru este de înțeles, deoarece aceste două date sunt printre cele mai studiate în fișele tehnice ale mașinilor noastre. Așa că ar fi interesant să ne oprim asupra asta, chiar dacă nu va fi neapărat cel mai evident...

În primul rând, să clarificăm că cuplul se exprimă în Newton. Metru și putere în Putere (când vorbim despre o mașină, pentru că știința și matematica folosesc watt)

Este cu adevărat o diferență?

De fapt, nu va fi ușor să separați aceste două variabile, deoarece sunt legate între ele. Este ca și cum ai întreba care este diferența dintre pâine și făină. Nu prea are sens, pentru că făina face parte din pâine. Ar fi mai bine să comparați ingredientele între ele (de exemplu, apă vs făină într-un praf) decât să comparați un ingredient cu un produs finit.

Să încercăm să explicăm toate acestea, dar în același timp să precizăm că orice ajutor din partea dvs. (prin comentariile din partea de jos a paginii) va fi binevenit. Cu cât există mai multe moduri diferite de a o explica, cu atât mai mulți utilizatori de internet vor ajunge să înțeleagă legătura dintre aceste două concepte.

Puterea este rezultatul împerecherii (formulare cam grea, știu bine...) vitezei de rotație.

Din punct de vedere matematic, acest lucru dă următoarele:

( π X Cuplu in Nm X Mode) / 1000/30 = Putere in kW (care se traduce in cai putere daca mai tarziu vrem sa avem un „concept mai auto”).

Aici începem să înțelegem că a le compara este aproape un nonsens.

Studierea curbei cuplu/putere

Nu există nimic mai bun decât un motor electric pentru a înțelege pe deplin relația dintre cuplu și putere, sau mai degrabă cum există o relație între cuplu și viteză.

Vedeți cât de logică este curba de cuplu a unui motor electric, care este mult mai ușor de înțeles decât curba unui motor termic. Aici vedem că oferim un cuplu constant și maxim la începutul revoluției, ceea ce crește curba puterii. În mod logic, cu cât pun mai multă forță pe o axă care se învârte, cu atât se va învârti mai repede (și prin urmare mai multă putere). Pe de altă parte, pe măsură ce cuplul scade (când apăs din ce în ce mai puțin pe axa rotativă, continuând să apăs oricum), curba puterii începe să scadă (deși viteza de rotație continuă să scadă). Crește). În esență, cuplul este „forța de accelerație”, iar puterea este suma care combină această forță și viteza de rotație a părții în mișcare (viteza unghiulară).

Reușește cuplul în toate acestea?

Unii oameni compară motoarele doar pentru cuplul lor sau aproape. De fapt, aceasta este o iluzie...

De exemplu, dacă compar un motor pe benzină care dezvoltă 350 Nm la 6000 rpm cu un motor diesel care dezvoltă 400 Nm la 3000 rpm, am putea crede că este dieselul care va avea cea mai mare forță de accelerație. Ei bine, nu, dar vom reveni la început, principalul lucru este puterea! Numai puterea ar trebui folosită pentru a compara motoarele (ideal cu curbe... Pentru că puterea de vârf mare nu este totul!).

Într-adevăr, în timp ce cuplul indică doar cuplul maxim, puterea include cuplul și turația motorului, așa că avem toate informațiile (doar cuplul este doar o indicație parțială).

Dacă ne întoarcem la exemplul nostru, atunci putem spune că motorina se poate mândri, dând 400 Nm la 3000 rpm. Dar nu uitați că la 6000 rpm cu siguranță nu va putea livra mai mult de 100 Nm (să sărim peste faptul că uleiul nu poate ajunge la 6000 de tone), în timp ce benzina poate livra totuși 350 Nm la viteza respectivă. În acest exemplu, comparăm un motor diesel de 200 CP. cu motor pe benzina 400 CP (cifre derivate din cuplurile specificate), de la simplu la dublu.

Ne amintim întotdeauna că cu cât un obiect se întoarce (sau se mișcă înainte) mai repede, cu atât este mai greu să-l faci să ia viteză. Astfel, un motor care dezvoltă un cuplu semnificativ la turații mari arată că are și mai multă putere și resurse!

Explicație prin exemplu

Am avut o mică idee să încerc și să-mi dau seama, sperând că nu a fost așa de rău. Ați încercat vreodată să opriți cu degetele un motor electric de putere redusă (ventilator mic, motor electric din trusa Mecano când erați mic etc.).

Se poate invarti repede (sa zicem 240 rpm sau 4 rotatii pe secunda), il putem opri usor fara sa-l stricam mult (se biciuieste putin daca sunt palete de elice). Acest lucru se datorează faptului că cuplul său nu este foarte important și, prin urmare, puterea sa (acest lucru se aplică motoarelor electrice mici pentru jucării și alte accesorii mici).

Pe de altă parte, dacă la aceeași turație (240 rpm) nu o pot opri, înseamnă că cuplul lui va fi mai mare, ceea ce va duce și la o putere finală mai mare (ambele sunt legate matematic, este ca niște vase comunicante). Dar viteza a rămas aceeași. Deci, prin creșterea cuplului motor, îi măresc puterea, deoarece aproximativ

Cuplu

X

Viteza de rotație

= Putere... (o formulă simplificată în mod arbitrar pentru a ajuta la înțelegerea: Pi și unele dintre variabilele vizibile în formula de sus au fost eliminate)

Deci, pentru aceeași putere dată (să zicem 5W, dar cui îi pasă) pot obține fie:

• Un motor care se rotește încet (de exemplu, 1 rotație pe secundă) cu un cuplu ridicat, care va fi puțin mai greu de oprit cu degetele (nu funcționează rapid, dar cuplul său ridicat îi conferă o forță semnificativă)
• Sau un motor care merge la 4 rpm, dar cu un cuplu mai mic. Aici, cuplul mai mic este compensat de viteza mai mare, ceea ce îi conferă mai multă inerție. Dar oprirea cu degetele va fi mai ușoară în ciuda vitezei mai mari.

Până la urmă, două motoare au aceeași putere, dar nu funcționează la fel (puterea vine în moduri diferite, dar exemplul nu este foarte reprezentativ pentru aceasta, deoarece este limitată la o anumită viteză. Într-o mașină, viteza se schimbă tot timpul, ceea ce dă naștere celebrului moment al curbelor de putere și cuplu). Una se întoarce încet și cealaltă se întoarce rapid ... Aceasta este o mică diferență între motorină și benzină.

Și de aceea camioanele funcționează cu motorină, deoarece motorina are un cuplu ridicat, în detrimentul turației sale de rotație (turația maximă a motorului este mult mai mică). Într-adevăr, este necesar să se poată înainta, în ciuda unei remorci foarte grele, fără a fi nevoit să ceartă motorul, așa cum este cazul benzinei (ar trebui să se urce pe turnuri și să se joace cu ambreiajul ca un nebun). Dieselul transmite cuplul maxim la turații mici, ceea ce face remorcarea mai ușoară și permite decolarea dintr-un vehicul staționar.

Relația dintre putere, cuplu și turația motorului

Iată contribuția tehnică pe care un utilizator a distribuit-o în secțiunea de comentarii. Mi se pare rezonabil să-l introduc direct în articol.

Pentru a nu complica problema cu mărimile fizice:

Puterea este produsul dintre cuplul de pe arborele cotit și viteza arborelui cotit în radiani/sec.

(rețineți că pentru 2 rotații ale arborelui cotit la 6.28 ° există 1 * pi radiani = 360 radiani.

Deci P = M * W

P -> putere în [W]

M -> cuplu în [Nm] (Newton metru)

W (omega) - viteza unghiulara in radiani / sec W = 2 * Pi * F

Cu Pi = 3.14159 și F = viteza arborelui cotit în t / s.

Exemplu practic

Cuplu motor M: 210 Nm

Viteza motorului: 3000 rpm -> frecventa = 3000/60 = 50 rpm

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

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

Conversie la CV (cai putere) 1 CP = 736 W

În CV obținem 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Reamintim că 1 cal putere este puterea medie a unui cal care aleargă continuu fără oprire (în mecanică, aceasta se numește putere nominală).

Așa că atunci când vorbim de o mașină de 150 CP, este necesar să creștem turația motorului la 6000 rpm cu un cuplu care rămâne limitat sau chiar ușor redus la 175 Nm.

Datorită cutiei de viteze, care este un convertor de cuplu, și diferențialului, avem o creștere a cuplului de aproximativ 5 ori.

De exemplu, în treapta 1, cuplul motorului la arborele cotit de 210 Nm va da 210 Nm * 5 = 1050 Nm la janta unei roți cu spițe de 30 cm, aceasta va da o forță de tracțiune de 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm .

În fizică F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = accelerația Pământului 9.81 m / s2 1G)

Astfel, 1 N corespunde la 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg de forță.

3500 N * 0.102 = 357 kg forță care împinge mașina pe o pantă abruptă.

Sper că aceste câteva explicații vă vor întări cunoștințele despre conceptele de putere și cuplu mecanic.