¿Por qué los motores eléctricos pueden proporcionar un par instantáneo que los motores de combustión interna no pueden?

Answer 1

Además de las excelentes respuestas publicadas aquí por otros, vale la pena señalar que no todos los motores eléctricos pueden producir un par instantáneo, y Nikola Tesla aplicó su considerable capacidad intelectual para resolver ese problema inventando el motor de inducción. Si alguna vez has jugado con motores eléctricos de juguete que usan cepillos, sabes que a veces tienes que moverlos para que comiencen, y luego el par tiene una calidad de pulso porque la fuerza magnética es desigual durante toda la rotación.

Un motor de inducción sin escobillas es como una pistola de riel circular; aplicas corriente, obtienes aceleración, sin importar dónde esté el rotor. La conversión de energía es aproximadamente 90% eficiente. No entra en la fricción del embrague, ni en el desperdicio de calor, ni en el ruido; va directamente a la energía mecánica.

También hay mucha menos masa de inercia en un motor eléctrico de 200 caballos de fuerza que en un motor de gasolina de 200 caballos de fuerza. El motor de mi Tesla Roadster pesa 150 libras en total, por lo que su rotor agrega muy poco a la masa inercial del vehículo al acelerar. Cuando se requiere par de un motor de gasolina, se gasta mucha energía para hacer que se muevan algunos pistones y conectores muy pesados, no para entregar fuerza de rotación a las ruedas.

Answer 2

En un motor eléctrico, el par es una función de la corriente. Cuando enciende un motor eléctrico cerrando el circuito que proporciona la corriente, el flujo de corriente es instantáneo y proporciona un par máximo instantáneo.

No confunda el par de fuerza; La potencia es una función de la velocidad del motor / RPM.

Aquí hay algunos detalles:

Motores eléctricos: potencia y par frente a velocidad

Un motor de combustión interna es un motor térmico que depende de la combustión de una mezcla de combustible y aire, que a su vez produce un gas a alta presión del que se extrae el par motor.

Como puede ver, para que el motor IC produzca torque, no se trata simplemente de cerrar un circuito para producir instantáneamente las fuerzas de gas.

Primero debe hacer fluir el aire, luego agregar combustible, crear combustión, producir el gas a alta presión, luego puede extraer la fuerza del gas y convertirla en torque de cualquier forma mecánica que requiera su motor IC.

Aquí hay algunos detalles sobre el par de conducción generado en un motor IC de 4 tiempos debido a las fuerzas de gas:

http://nptel.ac.in/courses/11210 …

Si necesita información sobre cómo se produce el par en otros tipos de motores de combustión interna, le sugiero que realice una búsqueda simple en Google.

Buena suerte con sus estudios.

Answer 3

En mi opinión, todas las otras respuestas pierden un punto importante: la pregunta principal aquí es por qué un motor IC no puede arrancar por sí solo. Puede pensar: bueno, podría llevar el pistón a la parte superior del cilindro, por ejemplo, girando mecánicamente el cigüeñal. Ahora todo está en su lugar. La mezcla de aire / gasolina está comprimida, el pistón está en el lugar correcto, seguro que si enciendo el encendido, el combustible se encenderá, porque todo está exactamente en la misma posición que si el motor estuviera funcionando. Entonces, ¿se encenderá el combustible en esta posición del pistón y, por lo tanto, arrancará el motor?
¡NO! ¿Pero por qué?
Debido a que el combustible tiene que tener la temperatura correcta (por ejemplo, alta) para que la bujía lo encienda (o incluso autoinflamarse en el caso de un motor Diesel), pero si lleva el pistón manualmente hacia arriba para colocarlo en la posición correcta, simplemente comprima el combustible pero no aumenta la temperatura. Al preparar el motor para arrancar, realiza una compresión isotérmica, y esto no es suficiente para infinitar el combustible. Lo que necesita es una compresión adiabática, por ejemplo, una compresión que sea lo suficientemente RÁPIDA, para que no haya intercambio de calor con el material circundante. ¡En una compresión adiabática aumenta la presión Y la temperatura del gas y solo entonces se encenderá! Por lo tanto, es esencial que el pistón se mueva hacia arriba RÁPIDO, de lo contrario, el gas no se encenderá, por lo que para arrancar un motor IC debe acelerarlo mediante una fuente externa, por ejemplo, un motor eléctrico o dejar que el automóvil ruede cuesta abajo o por girando el motor manualmente rápidamente como puede ver en películas antiguas.

Answer 4

Esto es simplemente porque un motor y un motor no son lo mismo.

Un motor eléctrico simplemente toma la energía eléctrica almacenada y la convierte en par electromagnético para que la energía eléctrica simplemente se transforme.

Por otro lado, un motor de combustión se basa en la conversión de energía química almacenada (en diesel de gasolina, etc.) en energía de traslación / rotación mecánica.

Por lo tanto, los motores eléctricos dependen de la transformación de energía, mientras que los motores de combustión dependen de la conversión de energía.

Esto es más evidente en los generadores de reserva en los que un motor de combustión normalmente forma el motor principal para un generador eléctrico. Aquí, el sistema siempre funciona a una velocidad fija, de modo que la energía se almacena en la inercia del grupo electrógeno permitiendo que cualquier motor aguas abajo genere un par “instantáneo”, mientras que el regulador de velocidad alimenta más combustible para compensar la nueva carga.

Un ejemplo rápido es el auto de uno donde la batería está descargada y donde un pequeño empujón permite obtener suficiente inercia / impulso después de lo cual el alternador comienza a funcionar para que todo funcione.

Answer 5

Un motor IC y turbinas de gas succionan aire y combustible, por lo que hay un problema de huevo de gallina: no se puede ingresar el aire y el combustible hasta que esté girando, y comienza en ralentí, no gira muy rápido, por lo que es instantáneo El inicio simplemente no es posible. Tiene que abrir el acelerador, lo que deja entrar más aire y gas, lo que lleva a más RPM, lo que lleva a que se absorba más por unidad de tiempo, y así sucesivamente.

Los motores IC también deben tener un volante porque los pulsos de potencia llegan de manera irregular. El volante no puede girar instantáneamente, por lo que esa es otra razón para un par no instantáneo.

Answer 6

Un poco más de detalle sobre lo que todos los demás han dicho, un motor de pistón produce n / 2 pulsos de potencia por revolución. n = número de cilindros. Cada pulso produce energía mecánica a partir de la combustión de combustible con aire. Las RPM más rápidas producen más pulsos por segundo = más energía por segundo (potencia). Potencia dividida por RPM = par.

Los motores eléctricos generan torque al reaccionar un campo magnético en el rotor contra un campo magnético en el estator. Puede golpear la corriente completa en el rotor a 0 RPM para producir el par máximo.

Answer 7

Como se indicó en otras respuestas, el motor IC debe estar girando para funcionar realmente.

Existen consideraciones como la eficiencia volumétrica que determinan a qué velocidad el motor puede producir el mejor par. Esto es cuando los procesos de combustión son lo más perfectos posible. el gas en llamas en el cilindro solo puede producir tanta fuerza sobre el pistón, que se transfiere al cigüeñal, y solo puede hacerlo durante un breve período de tiempo. El tiempo es la clave.

Un motor eléctrico es simplemente un electroimán. puede hacer un electroimán que use una batería AA (um3?) pero que pueda producir más de 500 kg de fuerza de retención. ¡esa pequeña y pequeña batería de 1.5v, que apenas da 10 miliamperios, está produciendo suficiente fuerza para contener 500 kg de hierro! pero eso no es poder … es solo fuerza. mover esa plancha con cualquier velocidad requeriría poder …

por supuesto, es un poco más complicado que eso, pero solo recuerda que cuando empujas electricidad a través de un cable, produce un campo magnético, y la fuerza de ese campo magnético depende de la corriente que fluye a través del cable. enrolle el cable en una bobina con un núcleo de hierro, y el campo magnético aumentará proporcionalmente.

esta fuerza está presente desde el momento en que aplicas la electricidad (bueno, está bien, hay un retraso momentáneo cuando el campo magnético alcanza un máximo, pero una vez más … ¡se vuelve demasiado complicado, explicando la ley de inducción y lenzs!)

No depende de la velocidad de la combustión. por lo tanto, la parte móvil de su motor eléctrico experimenta esta fuerza, la fuerza total, independientemente de la velocidad a la que esté funcionando el motor.

Answer 8

Además de lo que dijo Emily Zhang, los motores IC deben arrancarse con un dispositivo externo porque no pueden funcionar sin comprimir primero la carga de combustible / aire. Esto requiere mucha energía. El motor en funcionamiento también debe utilizar parte de su rendimiento para superar estas pérdidas de bombeo. Un motor IC es realmente un compresor de aire auto-operativo que genera más potencia de la necesaria para comprimir la cantidad de aire que pasa; pero tiene que estar funcionando a una cierta velocidad mínima para hacerlo.

Answer 9

Es la primera ley de la termodinámica. Calor y trabajo son mutuamente convertibles

El calor no se puede convertir completamente en trabajo, pero el trabajo se convierte completamente en calor.

En motor es un trabajo producido y convertido

En el motor, la inercia y el impulso son más, por lo que la producción instantánea lleva tiempo

Answer 10

Esta es una pregunta un poco más física, pero básicamente la mayoría de los motores mecánicos no pueden proporcionar mucha potencia a menos que se vuelvan realmente más rápidos ya que puedes quemar más combustible cuando tienes más ciclos por segundo.

Answer 11

Además de las respuestas correctas que ya se han dado, este problema se está reduciendo en este momento.

Algunos vehículos más nuevos vendrán con un turbo eléctrico de 48V que bombea mucho aire al motor en una fracción de segundo. Eso reducirá drásticamente el retraso. Imagínese como hacer funcionar el motor a 4000 rpm incluso si está funcionando a 1500–2500 rpm.