Faixa de potência - Power band
A faixa de potência de um motor de combustão interna ou motor elétrico é a faixa de velocidades operacionais sob as quais o motor ou motor é capaz de operar com mais eficiência. Embora os motores e motores tenham uma grande faixa de velocidades operacionais, a faixa de potência é geralmente uma faixa muito menor de rotação do motor, apenas metade ou menos da faixa total de rotação do motor (motores elétricos são uma exceção - consulte a seção sobre motores elétricos abaixo) .
Especificamente, a faixa de potência é a faixa de RPM em torno da saída de potência de pico . A faixa de potência de um motor de automóvel a gasolina de combustão interna normalmente começa em velocidades de motor de médio porte (cerca de 4.000 RPM), onde o torque máximo é produzido, e termina perto da linha vermelha após atingir a potência máxima entre 5.000 e 6.500 RPM. Os motores a diesel em carros e caminhões pequenos podem desenvolver torque máximo abaixo de 2.000 RPM com o pico de potência abaixo de 5.000 RPM.
Formulários
Uma transmissão mecânica com uma seleção de diferentes relações de marcha é projetada para disponibilizar potência satisfatória em toda a faixa de velocidades do veículo. O objetivo da seleção das relações de transmissão é manter o motor operando em sua faixa de potência. Quanto mais estreita a banda, mais engrenagens são necessárias, em proporção mais próxima. Por meio da seleção cuidadosa de marcha, um motor pode ser operado em sua faixa de potência, em todas as velocidades do veículo. Tal uso evita que o motor trabalhe em baixas velocidades ou que exceda as velocidades de operação recomendadas.
Uma banda estreita de potência é freqüentemente compensada por um dispositivo de divisão de potência, como uma embreagem ou conversor de torque, para atingir com eficiência uma ampla faixa de velocidades. Uma transmissão continuamente variável também pode evitar os problemas de uma faixa estreita de potência, mantendo o motor funcionando em uma velocidade ideal.
Motores de combustão interna
Em motores de combustão típicos encontrados em veículos, o torque é baixo em marcha lenta, atinge um valor máximo entre 1.500 e 6.500 RPM e, em seguida, cai mais ou menos bruscamente em direção à linha vermelha. Abaixo da RPM de torque máximo, a compressão não é ideal. Acima dessa velocidade, vários fatores passam a limitar o torque, como o atrito crescente, o tempo necessário para o fechamento das válvulas e a combustão e o fluxo insuficiente de admissão. Devido ao aumento da vibração e do calor, uma limitação externa de RPM também pode ser instalada. A potência é o produto do torque multiplicado pela velocidade de rotação (análogo à força multiplicada pela velocidade em um sistema linear), então a potência de pico é produzida na faixa de velocidade superior, onde há alto torque e alto RPM.
Em motores turboalimentados e sobrealimentados com potencial para torque abundante, um sistema de regulação da pressão de admissão muitas vezes limita o torque a um valor quase constante em toda a faixa de rotação do motor para reduzir tensões no motor e fornecer manuseio consistente sem diminuir a potência de pico.
Motores a gasolina
Powerbands podem ultrapassar 14.000 RPM em motocicletas e alguns automóveis de corrida, como os carros de Fórmula Um . Essas velocidades altas são alcançadas usando pistões leves e bielas com cursos curtos para reduzir a inércia e, portanto, as tensões nas peças. Avanços na tecnologia de válvulas reduzem similarmente a flutuação da válvula em tais velocidades. À medida que um motor fica maior (seu curso em particular), sua faixa de potência se move para velocidades mais baixas.
Em aplicações mais comuns, um motor a gasolina moderno, bem projetado e projetado com injeção de combustível , controlado por computador , multiválvulas e opcionalmente com válvula de válvula variável equipada com um bom combustível pode alcançar notável flexibilidade em aplicações automotivas, com torque suficiente mesmo em baixa velocidades do motor e uma saída de potência relativamente plana de 1.500 a 6.500 RPM, permitindo fácil cruzeiro e comportamento tolerante em baixa velocidade. No entanto, alcançar a potência máxima para forte aceleração ou alta velocidade na estrada ainda requer alta RPM. Embora a faixa de potência literal cubra a maior parte da faixa de RPM operacional, particularmente na primeira marcha (como não há marcha mais baixa para mudar, e nenhum "ponto plano" em que o motor não produz qualquer potência), a faixa efetiva muda em cada marcha, tornando-se a faixa limitada na extremidade superior pelo limitador ou um ponto localizado aproximadamente entre a potência de pico e a linha vermelha onde a potência cai, e na extremidade inferior a velocidade de marcha lenta do motor.
Motores a diesel
Um diesel típico para estrada ("alta velocidade") tem uma banda mais estreita, gerando pico de torque em RPM mais baixo (frequentemente 1.500–2.000 RPM), mas também com uma queda mais acentuada abaixo disso, e atingindo potência de pico em torno de 3500-4500 RPM, novamente perdendo rapidamente a força acima desta velocidade. Motores diesel turboalimentados com turbo lag (faixa de potência exagerada e estreita intrínseca à maioria dos motores turboalimentados) podem exibir essa característica de forma ainda mais marcante. Portanto, a escolha do fabricante (ou comprador / modificador) da engrenagem e o uso apropriado das relações disponíveis são ainda mais cruciais para fazer o melhor uso da potência disponível e evitar ficar "atolado" em pontos planos.
Os motores diesel maiores em locomotivas e algumas embarcações usam acionamento elétrico a diesel. Isso elimina as complexidades da engrenagem extremamente baixa, conforme descrito abaixo.
Os maiores motores a diesel ("baixa velocidade") - grandes geradores em terra e a diesel no mar - podem girar a apenas centenas de RPM ou mesmo abaixo, com velocidades de marcha lenta de 20-30 RPM. Esses motores são geralmente motores a diesel de dois tempos .
Motores elétricos
Os motores elétricos são únicos em muitos aspectos, especialmente quando se trata da faixa de potência. As características exatas variam muito com o tipo de motor elétrico. O torque máximo de um motor universal (aspirador de pó, máquinas pequenas, furadeiras, motores de partida) ocorre na taxa de rotação zero (quando parado) e cai para RPMs maiores. Para motores de indução conectados a uma fonte CA de frequência fixa (mais comum em grandes aplicações), o torque máximo está geralmente logo abaixo do RPM síncrono, cai para zero para este RPM e torna-se negativo acima dele (gerador de indução); em baixas RPM, o torque geralmente é ligeiramente mais baixo. Os motores síncronos podem ser usados apenas em um para a velocidade síncrona da fonte CA. Em aplicações modernas, são utilizados motores síncronos e de indução com controle eletrônico de frequência, por exemplo, motores elétricos DC sem escova . Nesse caso, a menos que limitações externas sejam aplicadas, o torque máximo é obtido em baixas RPM.
Por exemplo, o motor CA encontrado no Tesla Roadster (2008) produz torque máximo quase constante de 0 a cerca de 6.000 RPM, enquanto a potência máxima ocorre em cerca de 10.000 RPM, muito depois que o torque começa a cair. A linha vermelha do Roadster é 14.000 RPM. Outros motores elétricos podem, de fato, produzir torque máximo em toda a sua faixa de operação, embora sua velocidade máxima de operação possa ser limitada para aumentar a confiabilidade.
Turbinas a gás
As turbinas a gás operam em RPM extremamente alto em comparação e exibem faixas de potência estreitas e baixa capacidade de aceleração e resposta do acelerador.