La différence entre le couple et la puissance...

La différence entre couple et puissance est une question que beaucoup de curieux se posent. Et cela se comprend, puisque ces deux données sont parmi les plus étudiées dans les fiches techniques de nos voitures. Il serait donc intéressant de s'y attarder, même si ce ne sera pas forcément le plus évident...

Précisons tout d'abord que le couple s'exprime dans Newton. Mètre et la force dans Puissance (quand on parle de machine, parce que la science et les mathématiques utilisent Watt)

Est-ce vraiment une différence ?

En fait, il ne sera pas facile de séparer ces deux variables, puisqu'elles sont liées l'une à l'autre. C'est comme demander quelle est la différence entre le pain et la farine. Cela n'a pas beaucoup de sens, car la farine fait partie du pain. Il serait préférable de comparer les ingrédients entre eux (par exemple, eau vs farine à la rigueur) que de comparer un ingrédient à un produit fini.

Essayons d'expliquer tout cela, mais précisons en même temps que toute aide de votre part (via les commentaires en bas de page) sera la bienvenue. Plus il y aura de manières différentes de l'expliquer, plus les internautes comprendront le lien entre ces deux concepts.

La puissance est le résultat de l'appariement (formulation un peu lourde, je connais bien...) la vitesse de rotation.

Mathématiquement, cela donne :

( π X Couple en Nm X Mode) / 1000/30 = Puissance en kW (qui se traduit en chevaux si on veut plus tard avoir un "concept plus automobile").

Ici, nous commençons à comprendre que les comparer est presque un non-sens.

Etude de la courbe couple/puissance

Il n'y a rien de mieux qu'un moteur électrique pour bien comprendre la relation entre couple et puissance, ou plutôt comment il existe une relation entre couple et vitesse.

Voyez à quel point la courbe de couple d'un moteur électrique est logique, beaucoup plus facile à comprendre que la courbe d'un moteur thermique. On voit ici que l'on fournit un couple constant et maximum en début de révolution, ce qui augmente la courbe de puissance. Logiquement, plus je mets de force sur un essieu qui patine, plus il tournera vite (et donc plus de puissance). Par contre, au fur et à mesure que le couple diminue (quand j'appuie de moins en moins sur l'axe tournant, continuant d'appuyer quand même), la courbe de puissance commence à diminuer (alors que la vitesse de rotation continue de diminuer). Augmenter). Essentiellement, le couple est la "force d'accélération" et la puissance est la somme qui combine cette force et la vitesse de rotation de la partie mobile (vitesse angulaire).

Le couple réussit-il dans tout cela ?

Certaines personnes ne comparent les moteurs que pour leur couple ou presque. En fait, c'est une illusion...

Par exemple, si je compare un moteur essence qui développe 350 Nm à 6000 tr/min avec un moteur diesel qui développe 400 Nm à 3000 tr/min, on pourrait penser que c'est le diesel qui aura le plus de force d'accélération. Eh bien non, mais on reviendra au début, l'essentiel c'est la puissance ! Seule la puissance doit être utilisée pour comparer les moteurs (idéalement avec des courbes… Car une puissance crête élevée n'est pas tout !).

En effet, alors que le couple n'indique que le couple maximum, la puissance comprend le couple et le régime moteur, nous avons donc toutes les informations (seul le couple n'est qu'une indication partielle).

Si nous reprenons notre exemple, alors nous pouvons dire que le diesel peut être fier, donnant 400 Nm à 3000 tr/min. Mais il ne faut pas oublier qu'à 6000 100 tr/min, il ne pourra certainement pas délivrer plus de 6000 Nm (oublions que l'huile ne peut pas atteindre 350 200 tonnes), alors que l'essence peut encore délivrer 400 Nm à cette vitesse. Dans cet exemple, nous comparons un moteur diesel de XNUMX ch. avec moteur essence XNUMX ch (chiffres dérivés des couples spécifiés), du simple au double.

Nous nous souvenons toujours que plus un objet tourne (ou avance rapidement), plus il est difficile de l'amener à prendre de la vitesse. Ainsi, un moteur qui développe un couple important à haut régime montre qu'il a encore plus de puissance et de ressources !

Explication par exemple

J'ai eu une petite idée pour essayer de tout comprendre, en espérant que ce ne soit pas si mal que ça. Avez-vous déjà essayé d'arrêter un moteur électrique de faible puissance avec les doigts (petit ventilateur, moteur électrique dans le kit Mecano quand vous étiez petit, etc.).

Il peut tourner rapidement (disons 240 tr/min ou 4 tours par seconde), on peut facilement l'arrêter sans trop l'abîmer (il fouette un peu s'il y a des pales d'hélice). En effet, son couple n'est pas très important, et donc sa puissance (ceci s'applique aux petits moteurs électriques pour jouets et autres petits accessoires).

Par contre, si à la même vitesse (240 tr/min) je ne peux pas l'arrêter, cela signifie que son couple sera plus, ce qui conduira aussi à plus de puissance finale (les deux sont mathématiquement liés, c'est comme des vases communicants). Mais la vitesse est restée la même. Donc, en augmentant le couple moteur, j'augmente sa puissance, car environ

Couple

X

Vitesse de rotation

= puissance... (une formule arbitrairement simplifiée pour aider à comprendre : Pi et certaines des variables visibles dans la formule du haut ont été supprimées)

Donc, pour la même puissance donnée (disons 5W, mais peu importe) je peux obtenir soit :

• Un moteur qui tourne lentement (ex. 1 tour par seconde) avec un couple élevé qu'il sera un peu plus difficile d'arrêter avec les doigts (il ne tourne pas vite, mais son couple élevé lui donne une résistance importante)
• Ou un moteur tournant à 4 tr/min mais avec moins de couple. Ici, le couple plus faible est compensé par la vitesse plus élevée, ce qui lui confère plus d'inertie. Mais s'arrêter avec les doigts sera plus facile malgré la vitesse plus élevée.

Après tout, deux moteurs ont la même puissance, mais ils ne fonctionnent pas de la même manière (la puissance vient de différentes manières, mais l'exemple n'est pas très représentatif pour cela, car elle est limitée à une vitesse donnée. Dans une voiture, la vitesse change tout le temps, ce qui donne lieu au fameux moment des courbes de puissance et de couple). L'un tourne lentement et l'autre tourne vite... C'est une petite différence entre le diesel et l'essence.

Et c'est pourquoi les camions roulent au diesel, car le diesel a un couple élevé, au détriment de sa vitesse de rotation (le régime maximal du moteur est beaucoup plus faible). En effet, il faut pouvoir avancer, malgré une remorque très lourde, sans avoir à gronder le moteur, comme c'est le cas avec l'essence (il faudrait monter dans les tours et jouer avec l'embrayage comme un fou). Le diesel transmet un couple maximal à bas régime, ce qui facilite le remorquage et permet de décoller d'un véhicule à l'arrêt.

Relation entre puissance, couple et régime moteur

Voici l'apport technique qu'un utilisateur a partagé dans la section des commentaires. Il me semble raisonnable de l'insérer directement dans l'article.

Afin de ne pas compliquer le problème avec les grandeurs physiques :

La puissance est le produit du couple sur le vilebrequin et de la vitesse du vilebrequin en radians/sec.

(rappelez-vous que pour 2 tours de vilebrequin à 6.28° il y a 1 * pi radians = 360 radians.

Donc P = M * W

P -> puissance en [W]

M -> couple en [Nm] (Newton mètre)

W (oméga) - vitesse angulaire en radians / sec W = 2 * Pi * F

Avec Pi = 3.14159 et F = vitesse vilebrequin en t/s.

Exemple pratique

Couple moteur M : 210 Nm

Vitesse du moteur : 3000 tr/min -> fréquence = 3000/60 = 50 tr/min

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

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

Conversion en CV (cheval-vapeur) 1 ch = 736 W

En CV, nous obtenons 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Rappelons que 1 cheval-vapeur est la puissance moyenne d'un cheval qui court en continu sans s'arrêter (en mécanique, on appelle cela la puissance nominale).

Alors quand on parle d'une voiture de 150 ch, il faut augmenter le régime moteur à 6000 175 tr/min avec un couple qui reste limité voire légèrement réduit à XNUMX Nm.

Grâce à la boîte de vitesses, qui est un convertisseur de couple, et au différentiel, nous avons une augmentation du couple d'environ 5 fois.

Par exemple, en 1ère vitesse, le couple moteur au vilebrequin de 210 Nm donnera 210 Nm * 5 = 1050 Nm à la jante d'une roue à rayons de 30 cm, cela donnera une force de traction de 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm .

En physique F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = accélération de la Terre 9.81 m / s2 1G)

Ainsi, 1 N correspond à 1 kg/9.81 m/s2 = 0.102 kg de force.

3500 N * 0.102 = 357 kg de force qui pousse la voiture sur une pente raide.

J'espère que ces quelques explications renforcent vos connaissances sur les notions de puissance et de couple mécanique.