Where "horsepower" actually came from
หน่วยนี้มีต้นกำเนิดที่แท้จริงอย่างน่าประหลาดใจ ในช่วงทศวรรษที่ 1780 James Watt ขายเครื่องจักรไอน้ำให้กับเจ้าของเหมืองที่เคยคิดในแง่ของม้า โดยเฉพาะเครื่องยนต์สูบน้ำที่สามารถทดแทนม้าได้กี่ตัว เพื่อให้ผู้ซื้อได้ตัวเลขที่สามารถเปรียบเทียบได้ วัตต์จึงวัดม้าโรงสีที่หมุนวงล้อและคำนวณว่าสามารถรองรับงานได้ประมาณ 33,000 ฟุตต่อนาที เขากำหนดแรงม้าหนึ่งตัวตามอัตรานั้นพอดี เพิ่มขอบเขตความปลอดภัยเพื่อให้เครื่องยนต์ของเขามีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัวเลขบนกระดาษได้อย่างน่าเชื่อถือ และเครื่องก็ติดอยู่นานหลังจากที่เครื่องจักรไอน้ำจางหายไปจากการใช้งาน
ประวัติความเป็นมาคือสาเหตุที่คำจำกัดความนี้ดูเฉพาะเจาะจงอย่างแปลกประหลาดในปัจจุบัน: 1 HP = 33,000 ft-lb/min = 550 ft-lb/second = 745.7 วัตต์ มันเป็นหลุมรูปม้าที่เหลืออยู่ในวิศวกรรมสมัยใหม่ ไม่ใช่ตัวเลขที่ใครจะประดิษฐ์ขึ้นมาตั้งแต่ต้น
สูตรสำหรับเครื่องหมุนใดๆ
ไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์ของรถยนต์ มอเตอร์ไฟฟ้า หรือปั๊มน้ำ ความสัมพันธ์เดียวกันก็ยึดถือ: กำลังเท่ากับแรงบิดคูณด้วยความเร็วที่เพลาหมุน
HP = (แรงบิด ปอนด์-ฟุต × RPM) ۞ 5,252
มอเตอร์ที่ผลิตแรงบิด 50 lb-ft ที่ 1,750 RPM ให้กำลัง (50 × 1,750) ÷ 5,252 µm 16.7 HP
หากคุณกำลังทำงานโดยเฉพาะกับเครื่องยนต์ของรถยนต์หรือรถบรรทุก - แผนภูมิไดโน, แรงม้าเบรก, PS เทียบกับ SAE HP - เครื่องคำนวณแรงม้าของเครื่องยนต์ เจาะลึกเข้าไปในขอบเขตเฉพาะของยานยนต์นั้นๆ
การแปลงระหว่าง HP, kW และวัตต์
| หน่วย | เท่ากับ |
|---|---|
| 1 แรงม้าเชิงกล | 745.7 W (0.7457 kW) |
| 1 PS (เมตริก HP) | 735.5 W (~98.6% ของ HP เชิงกล) |
| 1 kW | ~1.341 HP |
ช่องว่างระหว่าง HP เชิงกลและ PS เมตริกนั้นน้อย — ประมาณ 1.4% — แต่สำคัญเมื่อเปรียบเทียบแผ่นข้อมูลจำเพาะของสหรัฐอเมริกาใน HP กับของยุโรปใน PS ป้ายชื่อมอเตอร์ไฟฟ้ามักจะเสนอราคาเป็นกิโลวัตต์ ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมีโหมดการแปลงด้านบนนี้ การจับคู่พิกัดกิโลวัตต์ของมอเตอร์กับข้อกำหนดของ HP (หรือกลับกัน) เป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ผู้คนเลือกใช้เครื่องคิดเลขนี้
แรงม้านอกโลกยานยนต์
- มอเตอร์ไฟฟ้า: มอเตอร์อุตสาหกรรมและมอเตอร์ปั๊มโดยทั่วไปจะมีพิกัดเป็น HP หรือ kW และการจับคู่มอเตอร์กับโหลดหมายถึงการเปรียบเทียบกำลังที่ต้องการกับเอาท์พุตพิกัดของมอเตอร์ที่ RPM ขณะทำงาน
- ปั๊มน้ำและปั๊มน้ำ: แรงม้าของปั๊มเกี่ยวข้องกับอัตราการไหลและความสูงของน้ำจำเป็นต้องยกขึ้น ไม่ใช่แรงบิดและ RPM โดยตรง แต่หน่วยกำลังเดียวกันจะเชื่อมโยงกลับเข้ากับพลังงานไฟฟ้าที่ปั๊มดึงออกมา
- HVAC และคอมเพรสเซอร์: มอเตอร์คอมเพรสเซอร์มีขนาดเป็น HP หรือ kW เพื่อให้เหมาะกับภาระการทำความเย็นหรือความร้อนที่ต้องใช้ในการขับเคลื่อน
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้า: เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามักจะได้รับการจัดอันดับเป็นกิโลวัตต์ ทำให้การแปลง HP เป็นกิโลวัตต์เป็นขั้นตอนแรกในการกำหนดขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทียบกับโหลดไฟฟ้าที่ต้องการ
ในทุกกรณี คณิตศาสตร์พื้นฐานจะเหมือนกัน — เฉพาะแหล่งที่มาของแรงบิดและตัวเลข RPM เท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง
เหตุใดแรงม้าที่มากขึ้นไม่ได้หมายถึงความเร็วที่เพิ่มขึ้นโดยอัตโนมัติ
แรงม้าวัดอัตราพลังงานที่สามารถส่งมอบได้ ไม่ใช่ว่าพลังงานนั้นถูกใช้จริงได้ดีแค่ไหน การเร่งความเร็วในโลกแห่งความเป็นจริงของยานพาหนะยังขึ้นอยู่กับน้ำหนัก การเข้าเกียร์ การยึดเกาะของยาง และช่วง RPM ของแรงบิดสูงสุด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องจักรที่เบากว่าและมีแรงม้าปานกลางจึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องจักรที่หนักกว่าโดยมีจำนวนจุดสูงสุดที่สูงกว่าบนกระดาษเป็นประจำ