Parell motor

Archiu:Daewoo Matiz caps block 0 power, consumption and torque-sk.svg

Curva de parell i de potència del Daewoo Matís F8C

El parell motor és el moment de força que eixercix un motor sobre l'eix de transmissió de potència o, dit d'un atre modo, la tendència d'una força per a girar un objecte al voltant d'un eix, punt de respal o d'eix de pivot. La potència desenrollada pel parell motor és proporcional a la velocitat angular de l'eix de transmissió, venint donada per:

$P=M\omega$

a on:

• $P$ és la potència (en W)
• $M$ és el parell motor (en N·m)
• $\omega$ és la velocitat angular (en rad/s).

Eixemple

Gràfic dinàmic que mostra la relació entre força (F), parell motor (τ), moment llineal (p), moment angular (L) i posició (r) d'una partícula en rotació

Un eixemple pràctic per a comprendre la diferència entre parell i potència es pot observar en una bicicleta. Per a poder pujar una costera, a una certa velocitat, un cicliste deu realisar una força determinada sobre els pedals. Eixa força, multiplicada per la distància dels pedals a l'eix a on està estajat el plat, produïx un moment de força sobre l'eix, o parell motor. La potència desenrollada pel cicliste dependrà de quina velocitat estiga pedaleando. Pose's per cas que el cicliste en qüestió fa una força $F$ sobre els pedals, que estan a una distància $r$ de l'eix del plat. Esta força genera un moment de força, cridat parell motor:

$𝐌=𝐫\times 𝐅$

La potència desenrollada és:

$P=𝐌\cdot 𝝎$

En desenrollar una potència en un sistema mecànic, es desplaça al sistema a un punt d'equilibri entre el parell motor i el parell resistent, que és l'oposició que el propi sistema eixercix al moviment de sí mateixa. En l'eixemple, el parell resistent estaria format pels rozamientos entre els mecanismes de la bicicleta, el rozamiento de la roda en el sol, el rozamiento del conjunt bicicleta-ciclista en l'aire, la component paralela a la pendent de la força, pes que genera la pròpia pendent de la costera i la força d'inèrcia, duent els seus efectes a l'eix del plat. En atres paraules, és lo que "costaria" moure el pedal. L'equilibri alcançat és el cridat punt de funcionament del sistema, que en el cas propost seria la velocitat en la que el cicliste puja la pendent i seria particular per a la velocitat en la que gira el plat.

Note's que la velocitat màxima constant de la bicicleta estarà llimitada a la força màxima que el cicliste siga capaç d'eixercir sobre els pedals, que multiplicada pel braç dels pedals resulta el màxim parell motor, a la velocitat a la que el cicliste siga capaç de fer girar l'eix del plat i dels pedals, que multiplicada pel màxim parell motor resulta la màxima potència i a les resistències que determinaran els diàmetros requerits del plat i del piñón, impostes per l'inclinament de la pendent, pels rozamientos dels elements mecànics de la bicicleta, pel rozamiento dels neumàtics en el ferm i, proporcional al quadrat de la velocitat, pel rozamiento del conjunt cicliste-bicicleta en l'aire en el sentit opost al sentit de l'alvanç.

En l'eix d'abscisses, es mostra el règim de gir. La curva blava mostra el parell motor, la curva roja, la potència desenrollada i la verda, el consum específic o grams de combustible per kWh. Com es pot observar, la potència màxima generada pel motor té el seu màxim a un règim més elevat que el règim de parell màxim, concorde a la relació $P=𝐌\cdot 𝝎$ i el consum mínim a un règim intermig als règims de parell màxim i de potència màxima, molt propenc al règim de parell intermig.

Atres consideracions

El parell motor ve determinat en els motors de combustió interna alternatius, per la pressió mija efectiva de l'expansió dels gasés sobre la cap del pistón. Esta pressió la definix la massa de la mescla combustible-aire que s'expandix: quant major siga esta massa, a igual volum de cilindre, més parell. El control sobre esta massa de mescla la té el mando de l'accelerador, que regula l'entrada de més o menys combustible. Açò vol dir que a un règim de revolucions determinat, el motor pot estar produint més o menys parell. Imaginem per eixemple un vehícul que puja una costera a 3000 rpm i baixa la mateixa costera al mateix règim. En un cas el parell necessari per a moure-ho serà major que en l'atre: este parell és el que obtenim regulant en el mando d'accelerador. Açò és lo que es denomina carrega motor.

No obstant, en els motors elèctrics el parell motor és màxim a l'inici de l'arrancada, disminuint després paulatinament en el règim. Per este motiu és el tipo de motor idòneu para tracció ferroviària. Si es manté constant la tensió quan la resistència al gir aumenta, el parell deurà aumentar per a mantindre les revolucions per mig de l'aument de la corrent elèctrica consumida.

En els motors de vapor, hui dia en desús, el parell era màxim ya des de l'inici del moviment. No obstant, en els motors de combustió interna la zona del règim de revolucions en les que el parell és aprovechable és prou reduïda. Açò ve determinat sobretot pel tipo de combustió, que és molt curta en duració, especialment en el de cicle Otto.

En les turbines de gas la curva que dibuixa el parell màxim a lo llarc del règim de revolucions és més abrupta. Per este motiu i pel seu "gos" a l'hora de canviar de règim, les turbines de gas s'utilisen casi sempre a règim constant fix.

És interessant resaltar que el màxim aprofitament del combustible o consum específic, es conseguix al voltant del règim de parell màxim i en el motor casi a la màxima càrrega, és dir, donant el parell màxim.

Com normalment és desijable que el parell siga lo més regular possible en tot el règim de gir, s'han ideat métodos per a conseguir-ho: turbocompressor de baixa càrrega, distribució de vàlvules variable, admissió variable, etc.