Het verschil tussen koppel en vermogen...

Het verschil tussen koppel en vermogen is een vraag die veel nieuwsgierige mensen stellen. En dat is begrijpelijk, aangezien deze twee gegevens tot de meest bestudeerde behoren in de technische gegevensbladen van onze auto's. Het zou dus interessant zijn om daar even bij stil te staan, ook al hoeft dat niet per se de meest voor de hand liggende te zijn...

Laten we allereerst verduidelijken dat het paar zich uitdrukt in Newton. Meter en kracht erin paardenkracht (als we het over een auto hebben, want wetenschap en wiskunde gebruiken Watt)

Is het een verschil?

In feite zal het niet eenvoudig zijn om deze twee variabelen te scheiden, aangezien ze aan elkaar gerelateerd zijn. Het is alsof je vraagt ​​wat het verschil is tussen brood en meel. Het slaat nergens op, want meel is een onderdeel van brood. Het zou beter zijn om ingrediënten met elkaar te vergelijken (bijvoorbeeld water versus meel in een snuifje) dan een ingrediënt te vergelijken met een eindproduct.

Laten we proberen dit allemaal uit te leggen, maar tegelijkertijd duidelijk maken dat alle hulp van u (via de opmerkingen onderaan de pagina) welkom is. Hoe meer verschillende manieren om het uit te leggen, hoe meer internetgebruikers het verband tussen deze twee concepten gaan begrijpen.

Kracht is het resultaat van koppeling (een beetje zware bewoording, ik weet het goed...) rotatiesnelheid.

Wiskundig geeft dit het volgende:

( π X Koppel in Nm X-modus ) / 1000 / 30 = Vermogen in kW (wat zich vertaalt naar pk's als we later een "meer auto-concept" willen hebben).

Hier beginnen we ons te realiseren dat het bijna onzin is om ze te vergelijken.

De koppel-/vermogenscurve bestuderen

Er is niets beters dan een elektromotor om de relatie tussen koppel en vermogen volledig te begrijpen, of beter gezegd hoe er een relatie is tussen koppel en toerental.

Zie hoe logisch de koppelcurve van een elektromotor is, die veel gemakkelijker te begrijpen is dan de curve van een warmtemotor. Hier zien we dat we aan het begin van de omwenteling een constant en maximaal koppel leveren, waardoor de vermogenscurve toeneemt. Logischerwijs, hoe meer kracht ik op een draaiende as zet, hoe sneller hij zal draaien (en dus meer vermogen). Aan de andere kant, naarmate het koppel afneemt (als ik steeds minder op de draaiende as druk en toch blijf drukken), begint de vermogenscurve af te nemen (hoewel de rotatiesnelheid steeds verder afneemt). Toename). Koppel is in wezen de "versnellingskracht" en vermogen is de som die deze kracht combineert met de rotatiesnelheid van het bewegende deel (hoeksnelheid).

Krijgt het koppel alles?

Sommige mensen vergelijken motoren alleen op hun koppel, of bijna. Eigenlijk is dit misleidend...

Als ik bijvoorbeeld een benzinemotor die 350 Nm ontwikkelt bij 6000 tpm vergelijk met een dieselmotor die 400 Nm ontwikkelt bij 3000 tpm, zouden we kunnen denken dat het de diesel is die de meeste acceleratiekracht zal hebben. Nou nee, maar we gaan terug naar het begin, het belangrijkste is kracht! Om motoren te vergelijken moet alleen het vermogen worden gebruikt (idealiter met curven... Omdat een hoog piekvermogen niet alles is!).

Inderdaad, terwijl het koppel alleen het maximale koppel aangeeft, omvat het vermogen zowel het koppel als het motortoerental, dus we hebben alle informatie (alleen het koppel is slechts een gedeeltelijke indicatie).

Als we teruggaan naar ons voorbeeld, kunnen we zeggen dat de diesel trots kan zijn op het leveren van 400 Nm bij 3000 tpm. Maar vergeet niet dat hij bij 6000 tpm zeker niet meer dan 100 Nm kan produceren (laten we buiten beschouwing laten dat olie niet tot 6000 tpm kan gaan), terwijl benzine bij die snelheid nog steeds 350 Nm kan produceren. In dit voorbeeld vergelijken we een dieselmotor van 200 pk. met 400 pk benzinemotor (getallen afgeleid van gespecificeerde koppels), enkel tot dubbel.

We onthouden altijd dat hoe sneller een object draait (of naar voren beweegt), hoe moeilijker het is om het zelfs maar sneller te laten gaan. Een motor die bij hoge snelheden een aanzienlijk koppel ontwikkelt, laat dus zien dat hij over nog meer vermogen en middelen beschikt!

Uitleg met een voorbeeld

Ik had een klein idee om te proberen het allemaal uit te zoeken, in de hoop dat het niet al te erg was. Heb je ooit geprobeerd een motor met laag vermogen met je vingers te stoppen (kleine ventilator, Mecano-kitmotor toen je klein was, enz.).

Hij kan snel draaien (zeg maar 240 tpm of 4 omwentelingen per seconde), we kunnen hem gemakkelijk stoppen zonder hem te veel te beschadigen (hij zweept een beetje als er propellerbladen zijn). Dit komt omdat zijn koppel niet erg belangrijk is, en dus zijn vermogen in watt (dit geldt voor kleine elektromotoren voor speelgoed en andere kleine accessoires).

Aan de andere kant, als ik het bij dezelfde snelheid (240 tpm) niet kan stoppen, betekent dit dat het meer koppel zal hebben, wat ook zal resulteren in meer eindvermogen (beide zijn wiskundig gerelateerd, het is als communicerende vaten). Maar de snelheid bleef hetzelfde. Dus door het koppel van de motor te verhogen, verhoog ik het vermogen sinds ongeveer

Paar

X

Snelheid van rotatie

= Stroom. (willekeurig vereenvoudigde formule om te helpen begrijpen: Pi en sommige variabelen die zichtbaar zijn in de bovenstaande formule zijn verwijderd)

Dus voor hetzelfde gegeven vermogen (zeg 5 watt, maar wat maakt het uit) kan ik ofwel krijgen:

• Een motor die langzaam draait (zoals 1 omwenteling per seconde) met een hoog koppel dat iets moeilijker te stoppen is met je vingers (hij loopt niet snel, maar zijn hoge koppel geeft hem een ​​aanzienlijk vermogen)
• Of een motor die draait met 4 toeren maar met minder koppel. Hier wordt een laag koppel gecompenseerd door een hogere snelheid, waardoor het meer traagheid krijgt. Maar het zal gemakkelijker zijn om met je vingers te stoppen, ondanks de hogere snelheid.

Twee motoren hebben immers hetzelfde vermogen maar werken niet op dezelfde manier (vermogen komt anders binnen, maar het voorbeeld is daar niet erg representatief voor omdat het beperkt is tot een bepaalde snelheid. In een auto verandert de snelheid voortdurend , wat aanleiding gaf tot de beroemde vermogens- en koppelcurven. moment). De een draait langzaam en de ander draait snel... Het is een klein verschil tussen diesel en benzine.

En daarom rijden vrachtwagens op diesel, omdat diesel een hoog koppel heeft, wat ten koste gaat van het toerental (het maximale motortoerental is veel lager). Het is inderdaad nodig om vooruit te kunnen, ondanks de zeer zware aanhanger, zonder de motor te hoeven uitschelden, zoals in het geval van benzine (je zou torens moeten beklimmen en als een gek met de koppeling moeten spelen). De dieselmotor levert een maximaal koppel bij lage toerentallen, waardoor slepen eenvoudiger wordt en u kunt vertrekken vanuit een stilstaand voertuig.

Relatie tussen vermogen, koppel en motortoerental

Hier is een technische bijdrage die door een gebruiker is gedeeld in het opmerkingengedeelte. Het lijkt mij redelijk om het rechtstreeks in het artikel in te voegen.

Om het probleem met fysieke grootheden niet ingewikkelder te maken:

Vermogen is het product van het koppel op de krukas en de krukassnelheid in radialen/sec.

(onthoud dat voor 2 omwentelingen van de krukas 6.28° er 1 * pi radialen = 360 radialen zijn.

Dus P = M * W

P -> vermogen in [W]

M -> koppel in [Nm] (Newtonmeter)

W (omega) - hoeksnelheid in radialen / sec W = 2 * Pi * F

Met Pi = 3.14159 en F = krukassnelheid in t/s.

Praktisch voorbeeld

Motorkoppel M: 210 Nm

Motortoerental: 3000 tpm -> frequentie = 3000/60 = 50 tpm

W = 2 * pi * F = 2 * 3.14159 * 50 t/sec = 314 radialen/sec

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

Omrekenen naar CV (pk) 1 pk = 736 W

In CV krijgen we 65940W / 736W = 89.6CV.

(Bedenk dat 1 pk het gemiddelde vermogen is van een paard dat continu doorloopt zonder te stoppen (in de mechanica wordt dit nominaal vermogen genoemd).

Dus als we het hebben over een auto met 150 pk, is het noodzakelijk om het motortoerental te verhogen tot 6000 tpm met een koppel dat beperkt blijft of zelfs iets verlaagd tot 175 Nm.

Dankzij de versnellingsbak, die een koppelomvormer is, en het differentieel hebben we een koppeltoename van ongeveer 5 keer.

In de 1e versnelling geeft een motorkoppel op de krukas van 210 Nm bijvoorbeeld 210 Nm * 5 = 1050 Nm op een 30 cm spaakvelg, dit geeft een trekkracht van 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm.

In de natuurkunde, F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = versnelling van de aarde 9.81 m / s2 1G)

Dus 1 N komt overeen met 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg kracht.

3500 N * 0.102 = 357 kg kracht die een auto een steile helling op duwt.

Ik hoop dat deze paar verklaringen uw kennis van de concepten van vermogen en mechanisch koppel zullen verstevigen.