Where "horsepower" actually came from
الوحدة لها أصل حرفي بشكل مدهش. في ثمانينيات القرن الثامن عشر، كان جيمس وات يبيع المحركات البخارية لأصحاب المناجم الذين اعتادوا التفكير من حيث الخيول - وتحديدًا، كم عدد الخيول التي يمكن أن يحل محلها محرك الضخ. ولإعطاء المشترين رقمًا يمكنهم المقارنة به، قام وات بقياس حصان طاحونة يدير عجلة وحسب أنه يمكن أن يتحمل حوالي 33000 رطل من العمل في الدقيقة. لقد حدد القدرة الحصانية الواحدة على أنها هذا المعدل بالضبط، وأضاف هامش أمان حتى تتفوق محركاته بشكل موثوق على الرقم الموجود على الورق، وظلت الوحدة عالقة لفترة طويلة بعد تلاشي استخدام المحركات البخارية نفسها.
هذا التاريخ هو السبب في أن التعريف يبدو محددًا بشكل غريب اليوم: 1 حصان = 33000 قدم-رطل/دقيقة = 550 قدم-رطل/ثانية = 745.7 واط. إنها حفرة على شكل حصان باقية في الهندسة الحديثة، وليس رقمًا يمكن لأي شخص أن يخترعه من الصفر.
الصيغة لأي آلة دوارة
سواء كان محرك سيارة، أو محركًا كهربائيًا، أو مضخة مياه، فإن العلاقة نفسها تظل قائمة: القدرة تساوي عزم الدوران مضروبًا في سرعة دوران العمود.
HP = (عزم الدوران بالرطل-قدم × دورة في الدقيقة) ÷ 5,252
محرك ينتج 50 رطل قدم من عزم الدوران عند 1750 دورة في الدقيقة يوفر (50 × 1750) ÷ 5252 ≈ 16.7 حصان.
إذا كنت تعمل بشكل خاص مع محرك سيارة أو شاحنة - المخططات الديناميكية، وقوة المكابح، وPS مقابل SAE HP - فإن حاسبة قوة المحرك يتعمق في تلك المنطقة الخاصة بالسيارات.
التحويل بين HP، كيلوواط، وواط
| وحدة | يساوي |
|---|---|
| 1 حصان ميكانيكي | 745.7 W (0.7457 kW) |
| 1 PS (حصان متري) | 735.5 W (~98.6% من HP الميكانيكية) |
| 1 kW | ~1.341 HP |
إن الفجوة بين HP الميكانيكية وPS المتري صغيرة - حوالي 1.4% - ولكنها مهمة عند مقارنة ورقة المواصفات الأمريكية في HP مقابل ورقة المواصفات الأوروبية في PS. تقتبس لوحات أسماء المحركات الكهربائية دائمًا كيلووات، وهذا هو سبب وجود وضع التحويل أعلاه: تعد مطابقة تصنيف كيلووات المحرك مقابل متطلبات HP (أو العكس) أحد الأسباب الأكثر شيوعًا التي يلجأ إليها الأشخاص لهذه الآلة الحاسبة.
قوة حصانية خارج عالم السيارات
- المحركات الكهربائية: يتم تصنيف المحركات الصناعية ومحركات المضخات عادة بـ HP أو kW، ومطابقة المحرك للحمل تعني مقارنة الطاقة المطلوبة مع الخرج المقدر للمحرك عند عدد دورات المحرك في الدقيقة.
- مضخات المياه والري: تتعلق القدرة الحصانية للمضخة بمعدل التدفق والارتفاع الذي يجب رفع الماء به، وليس عزم الدوران وعدد الدورات في الدقيقة مباشرة - ولكن وحدة الطاقة نفسها تربطها مرة أخرى بالطاقة الكهربائية التي تسحبها المضخة.
- التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والضواغط: يتم تحديد حجم محركات الضاغط بالحصان أو كيلووات لتتناسب مع حمل التبريد أو التدفئة الذي تحتاجه للقيادة.
- المولدات: غالبًا ما يتم تقدير خرج المولد بالكيلووات، مما يجعل تحويل HP إلى كيلووات هو الخطوة الأولى في تحديد حجم المولد مقابل الحمل الكهربائي المطلوب.
في كل حالة، تكون الرياضيات الأساسية متطابقة - يتغير فقط مصدر عزم الدوران وأرقام عدد الدورات في الدقيقة.
لماذا لا تعني المزيد من القدرة الحصانية تلقائيًا المزيد من السرعة؟
تقيس القدرة الحصانية معدل الطاقة التي يمكن توصيلها، وليس مدى جودة استخدام هذه الطاقة فعليًا. يعتمد تسارع السيارة في العالم الحقيقي أيضًا على الوزن، والتروس، وجر الإطارات، وحيث يصل عزم الدوران إلى ذروته في نطاق عدد الدورات في الدقيقة - وهذا هو السبب في أن الآلة الأخف وزنًا ذات القدرة الحصانية المعتدلة تتفوق بانتظام على الآلة الأثقل ذات رقم الذروة الأعلى على الورق.