Torque
Torque é o momento de força exercido por um motor no eixo de transmissão de energia ou, dito de outra forma, a tendência de uma força para girar um objeto em torno de um eixo, fulcro ou pivô. A potência desenvolvida pelo torque do motor é proporcional à velocidade angular do eixo de transmissão, sendo dada por:
Onde:
- é a potência (em W )
- é o torque (em N m )
- é a velocidade angular (em rad/s ).
Exemplo
Um exemplo prático para entender a diferença entre torque e potência pode ser visto com uma bicicleta. Para subir uma ladeira a uma certa velocidade, um ciclista deve exercer uma certa força nos pedais. Essa força, multiplicada pela distância dos pedais ao eixo onde está alojada a placa, produz um momento de força sobre o eixo, ou torque motor. A potência desenvolvida pelo ciclista dependerá de quão rápido ele está pedalando. Tomemos por exemplo que o ciclista em questão exerce uma força sobre os pedais, que estão a uma distância do eixo da coroa. Essa força gera um momento de força, chamado torque do motor:
A potência desenvolvida é:
Ao desenvolver uma potência em um sistema mecânico, o sistema é movido para um ponto de equilíbrio entre o torque motor e o torque resistente, que é a oposição que o próprio sistema exerce ao seu próprio movimento. No exemplo, o torque resistente seria formado pelo atrito entre os mecanismos da bicicleta, o atrito da roda com o solo, o atrito do conjunto bicicleta-ciclista com o ar, a componente paralela à inclinação da força , peso que gera a inclinação do próprio talude e a força de inércia, levando seus efeitos ao eixo da plataforma. Em outras palavras, é o que "custaria" para mover o pedal. O equilíbrio alcançado é o chamado ponto de operação do sistema, que no caso proposto seria a velocidade com que o ciclista sobe a ladeira, e seria particular à velocidade com que a coroa gira.
Observe que a velocidade máxima constante da bicicleta será limitada à força máxima que o ciclista é capaz de exercer sobre os pedais, que multiplicada pelo braço do pedal resulta no torque máximo, na velocidade em que o ciclista é capaz. girando o eixo da coroa e dos pedais, que multiplicado pelo torque máximo do motor resulta na potência máxima, e às resistências que determinarão os diâmetros necessários da coroa e do pinhão, impostos pela inclinação da inclinação, pela atrito dos elementos mecânicos da bicicleta, pelo atrito dos pneus com a superfície da estrada e, proporcional ao quadrado da velocidade, pelo atrito do conjunto ciclista-bicicleta com o ar na direção oposta à direção de avanço .
No eixo das abcissas, a taxa de rotação é mostrada. A curva azul mostra o torque do motor, a curva vermelha, a potência desenvolvida e a verde, o consumo específico ou gramas de combustível por kWh. Como pode ser visto, a potência máxima gerada pelo motor tem seu máximo em uma rotação superior à rotação de torque máximo, conforme a relação , e o consumo mínimo em uma rotação intermediária nas velocidades de torque máximo e potência máxima. , muito próximo para o regime de torque intermediário
Outras considerações
O torque do motor é determinado em motores alternativos de combustão interna , pela pressão efetiva média da expansão do gás na cabeça do pistão. Essa pressão é definida pela massa da mistura ar-combustível que se expande: quanto maior essa massa, para o mesmo volume do cilindro, mais torque. O controle sobre essa massa de mistura é o controle do acelerador, que regula a entrada de mais ou menos combustível . Isso significa que a uma determinada rpm, o motor pode estar produzindo mais ou menos torque. Imaginemos, por exemplo, um veículo que sobe uma ladeira a 3.000 rpm e desce a mesma ladeira com a mesma velocidade. Em um caso, o torque necessário para movê-lo será maior que no outro: esse torque é o que obtemos ajustando com o controle do acelerador. Isso é o que se chama de carga do motor .
Nos motores elétricos , no entanto, o torque do motor é máximo no início da partida, depois diminui gradativamente com a velocidade. Por isso é o tipo de motor ideal para tração ferroviária. Se a tensão é mantida constante quando a resistência à rotação aumenta, o torque deve aumentar para manter as rotações aumentando a corrente elétrica consumida.
Nas máquinas a vapor, hoje em desuso, o torque já era máximo desde o início do movimento. Nos motores de combustão interna , no entanto, a área do regime de revolução em que o torque é utilizável é bastante pequena. Isso é determinado principalmente pelo tipo de combustão, que é muito curta em duração, especialmente no ciclo Otto .
Nas turbinas a gás, a curva que desenha o torque máximo ao longo do regime de revolução é mais abrupta. Por esta razão, e devido à sua "preguiça" na hora de mudar de velocidade, as turbinas a gás são quase sempre utilizadas a uma velocidade constante fixa.
É interessante notar que o uso máximo de combustível ( consumo específico ) é alcançado em torno do regime de torque máximo e com o motor quase na carga máxima, ou seja, dando torque máximo.
Como normalmente é desejável que o torque seja o mais uniforme possível em toda a rotação do motor, métodos foram desenvolvidos para conseguir isso: turboalimentação de baixa carga , comando de válvulas variável , admissão variável , etc.
