Coppia, potenza, energia*

Riassunto: Nozioni essenziali per dimensionare un sistema ≤ 60 V: tensione, intensità, potenza, energia, coppia; conversioni utili; metodo rapido ed esempio pratico.

Obiettivi didattici

Comprendere U (tensione), I (intensità), P (potenza) e E (energia) nel contesto 48 V DC.
Collegare la potenza elettrica (U × I) e la potenza meccanica (n × C o τ × ω).
Stimare rapidamente un fabbisogno di coppia/potenza e un'autonomia della batteria.

Nozioni chiave

Tensione U [V] : « pressione » elettrica.
In mobilità o utensili: spesso 48 V DC per la potenza; 5/12/24 V per la logica/comando.
Intensità I [A] : « flusso ».
Fonte principale di riscaldamento (perdite Joule ∝ I²R).
A potenza data, aumentare U permette di ridurre I e la sezione dei cavi.
Potenza P [W] : flusso di energia.
- Électrique : \(Pel=U×I\)

\(P_{el} = \text{Puissance électrique} (W)\)

\(U = Tension (V)\)

\(I = Intensité (A)\)

- Mécanique (rotation) : \(Pmec=τ×ω\)

\(Pmec = puissance mécanique (W)\)

\(τ = couple (N·m) — parfois noté C\)

\(ω = vitesse angulaire (rad/s)\)

Ainsi on peut aussi écrire : \(Pmec=C×ω\)

Energia E [Wh] : autonomia.
L’énergie représente une quantité totale que l’on peut consommer dans le temps.

\(E=P×t\)

Pour une batterie, l’énergie disponible se calcule à partir de la tension et de la capacité :

\(Wh=V×Ah\)

DC vs AC (richiamo molto breve)

DC (corrente continua) : tensione quasi costante; proviene dalle batterie (o da convertitori AC/DC).
AC (rete mono/tri) : tensione alternata; distribuita dalla rete e disponibile sulle prese di corrente (monofase o trifase).

Motore elettrico (macchina rotante)

Reversibilità : motore o generatore a seconda del senso di scambio di energia (elettrica/meccanica).
Grandezze utili : velocità di rotazione n [giri/min], coppia C [N·m].

Conversion de vitesse : \(ω=2π× \frac{n}{60}\)

où ω est la vitesse angulaire en rad/s

Force de traction à la roue : \(F_{traction}=\frac{r_{roue}}{C_{jante}}\)

où \(C_{jante}\) est le couple appliqué à la jante et \(r_{roue}\) est le rayon de la roue.

Puissance d'un moteur

La puissance mécanique instantanée vaut :

\(P_{mec}=C×ω\)

ou encore, en fonction de la vitesse en tr/min :

\(P_{mec}=C×(2π \frac{n}{60})

Batterie (richiami utili)

Capacità Ah → energia Wh tramite la tensione :
\(Wh=V×Ah\)
(es.: 48 V × 200 Ah = 9600 Wh = 9,6 kWh)
Potenza istantanea richiesta al pacco :
\(P≈U×I\)
(Il faut vérifier que le courant I reste inférieur aux limites du BMS, des câbles, des connecteurs, et des fusibles.)

Formule essenziali

\(P_{el}=U×I\)
\(P_{mec}=C×ω\) ou \(P_{mec}=C×(2π× \frac{n}{60})\)
\(E=P×t\)
\(F_{traction}=\frac{r_{roue}}{C_{jante}}\)

Errori frequenti

Confondre W (puissance), Ah (capacité) et Wh (énergie) ; oublier la conversion n → ω (rad/s) dans P=C×ωP = C \times \omegaP=C×ω.
Trascurare i rendimenti della catena e i picchi all'avvio.
Sottodimensionare la sezione dei cavi (I elevato) e ignorare i coppie di serraggio.

Per saperne di più:

*: Le informazioni tecniche presentate in questo articolo sono fornite a titolo indicativo. Non sostituiscono le istruzioni ufficiali dei produttori. Prima di qualsiasi installazione, manipolazione o utilizzo, si prega di consultare la documentazione del prodotto e rispettare le istruzioni di sicurezza. Il sito Torque.works non può essere ritenuto responsabile per un uso improprio o un'interpretazione errata delle informazioni fornite.