Ватт в лошадиные силы

Лошади́ная си́ла (русское обозначение: л. с.; английское: hp ; немецкое:

PS ; французское:

CV ) — внесистемная единица мощности.

В мире существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила». В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная точно 735,49875 ваттам.

В настоящее время в России формально лошадиная сила выведена из употребления, однако до сих пор применяется для расчёта транспортного налога и ОСАГО. В России и во многих других странах она всё ещё очень широко распространена в среде, где используются двигатели внутреннего сгорания (автомобили, мотоциклы, тракторная техника, мотокосы и триммеры).

В Международной системе единиц (СИ) официально установленной единицей измерения мощности является ватт.

В английской системе мер единицей измерения мощности считается фунто-фут в секунду, но в реальности в Англии он уже не используется, а в США — используется исключительно редко.

Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) в своих рекомендациях относит метрическую лошадиную силу к единицам измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются» [1] .

Содержание

Эталоны лошадиной силы [ править | править код ]

В Российской Федерации величина лошадиной силы установлена равной 735,499 Вт [2] .

В большинстве европейских стран лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть как мощность, которая требуется, чтобы равномерно вертикально поднимать груз массой в 75 кг со скоростью 1 метр в секунду при стандартном ускорении свободного падения (9,80665 м/с²) [3] . В таком случае 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт, что иногда называют метрической лошадиной силой, хотя она не входит в метрическую систему единиц.

В США и Великобритании в автомобильной отрасли чаще до сих пор приравнивают лошадиные силы к 745,69988145 Вт (обозначение англ.
hp [4] ), что равно 1,01386967887 метрической лошадиной силы.

В США также используются электрическая лошадиная сила и котловая лошадиная сила (Boiler horsepower — используются в промышленности и энергетике).

Соотношения [ править | править код ]

Название	Формула	Мощность в ваттах
Метрическая лошадиная сила	≡ 75 кгс·м/с	= 735,49875 Вт (точно)
Механическая лошадиная сила Индикаторная лошадиная сила	≡ 33 000 фут·lb_f/мин ≡ 550 фут·lb_f/с	= 745,69987158227022 Вт
Электрическая лошадиная сила	= 746 Вт
Котловая лошадиная сила	≡ 33 475 BTU/ч	= 9809,5 Вт

Для вычисления мощности двигателя в киловаттах следует использовать соотношение 1 кВт = 1,3596 л. с. (1 л. с. = 0,73549875 кВт).

История [ править | править код ]

Лошадь с древних времён использовалась людьми в качестве тяглового скота. В XVIII веке, на основе наблюдений за работой лошадей были выполнены расчёты, показывающие какую полезную мощность имеет лошадь при длительной работе. Так, Дезагюлье определил мощность лошади в 103 кгс·м/с, Смитон в 53 кгс·м/с, Тредгольд в 64 кгс·м, Уатт в 76 кгс·м/с [5] .

Приблизительно в 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины. В частности утверждается, что одну из первых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос [6] . Согласно распространенной легенде, при этом пивовар решил сжульничать, выбрав самую сильную лошадь и заставив её работать на пределе сил. Уатт принял и даже превысил полученную пивоваром цифру, и эталоном стала именно мощность построенной машины, несмотря на то что реальная мощность, которую развивает лошадь при нормальной работе в течение продолжительного времени, значительно меньше — по некоторым оценкам, в полтора раза. [7] [8]

В то время в Англии для поднятия из шахт угля, воды и людей использовались бочки объёмом от 140,9 до 190,9 л . Существовала (и существует) единица объема баррель, основанная на массе типовой бочки (англ. barrel ) с грузом, которая весила 380 фунтов ( 1 фунт = 0,4536 кг ), то есть 1 баррель = 172,4 кг. Вытащить такую бочку могли только две лошади за канат, перекинутый через блок. Усилие средней рабочей лошади в течение 8 часов работы составляет 15 % от её веса или 75 кгс при массе лошади в 500 кг . За 8 часов лошадь с таким усилием может пройти 28,8 км со скоростью 3,6 км/ч ( 1 м/с ).

Наблюдая за традиционным источником энергии — лошадью, Уатт пришел к выводу, что бочку массой 180 кг могут вытягивать из шахты две лошади со скоростью 2 морских мили/ч (примерно 3,6 км/ч ). В этом случае лошадиная сила в английских мерах принимает вид 1 л. с. = 1/2 барреля · 2 морских мили/ч = 1 баррель·морская миля/ч (здесь баррель принят за единицу силы, а не массы). То же самое в более мелких единицах составляет 380 фунтов на 98,4 футов/мин, что приблизительно равно 846,4 ваттам. Если округлить расчеты в фунто-футах за минуту (оставив ускорение свободного падения в единицах СИ, равным 9,82093 м/с 2 , что примерно соответствует широте Санкт-Петербурга и примерно на 0,01 м/с 2 ниже, чем на полюсе [9] , то 1 ватт=433,9735 фунто-футов/мин) и принять груз, который должна тянуть лошадь с постоянной скоростью 1 м/с равным 75 кг, то лошадиная сила будет равна 736,56 ватт, что составляет приблизительно 320 000 фунто-футов в минуту. Поэтому 1 лошадиную силу считают равной 735,5 ватт [9] .

Расчёты Уатта относились к мощности лошади, усреднённой за большое время. Кратковременно лошадь может развивать мощность около 1000 кгс·м/с, что соответствует 9,8 кВт или 33 475 BTU/ч (котловая лошадиная сила). По другим данным — до 15 л. с. в пике. [ источник не указан 946 дней ]

На Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году была принята новая единица измерения мощности — ватт (обозначение: Вт, W), названая в честь Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы.

Мощность двигателя [ править | править код ]

Для мощностей автомобильных двигателей есть не только разные единицы измерения, но и разные способы измерения, дающие разные результаты. Стандартный способ измерения мощности, принятый в Европе, использует киловатты. Если же мощность дана в лошадиных силах, то способы измерения в разных странах могут отличаться (даже если используются одни и те же лошадиные силы).

В США и Японии используют свои стандарты определения лошадиных сил двигателя, но они уже давно практически полностью унифицированы с другими. И в Америке, и в Японии существуют два вида показателей:

Измерение нетто [ править | править код ]

Измерение мощности двигателя нетто (итал. netto — чистый , net ). Предусматривает стендовое испытание двигателя, оборудованного всеми вспомогательными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, глушителем, вентилятором и пр.

Измерение брутто [ править | править код ]

Подразумевает стендовое испытание двигателя, не оборудованного дополнительными, необходимыми для эксплуатации транспортного средства агрегатами: генератором, насосом системы охлаждения и так далее. Мощность брутто выше мощности нетто на 10–20 % и более, чем до установления федерального стандарта в 1972 году широко пользовались североамериканские производители автомобилей, завышая мощность двигателей.

Измерение по DIN [ править | править код ]

Метод измерения мощности немецкого института стандартизации (Deutsche Industrie Normen, DIN) предусматривает стендовое испытания двигателя с "неотделимым" оборудованием, которое обязательно присутствует на автомобиле. Неотделимым оборудованием в данном методе считается вентилятор системы охлаждения, насос системы охлаждения, масляный и топливный насосы, и также генератор, не имеющий нагрузки. Испытания проводятся без воздушного фильтра и глушителя.

Измерение по ECE [ править | править код ]

Лошадиная сила в транспортном налогообложении [ править | править код ]

Россия [ править | править код ]

В России величина транспортного налога зависит от мощности двигателя в лошадиных силах. Пересчёт в лошадиные силы осуществляется путём умножения мощности двигателя, выраженной в кВт, на множитель, равный 1,35962 (то есть используется переводной коэффициент 1 л. с. = (1 / 1,35962) кВт). Хотя законом вопрос не урегулирован, налоговые органы советуют при таком пересчете во внесистемные единицы мощности (л. с.) округлять с точностью до второго знака после запятой [10] .

Каждый регион имеет право увеличивать или уменьшать размер налога в пределах федеральных норм.

Если мощность меньше 100 л. с., то, например, в Московской области платится 7 рублей/л. с. в год, а если чуть больше — уже 29 рублей/л. с. в год. Причем, от 101 л. с. до 150 л. с. ставка налога одинакова. Таким образом, из-за разных значений мощности цена меняется с менее чем 700 до нескольких тысяч рублей в год. Этот факт приводит к досадным курьёзам. Так, мощность южнокорейского автомобиля Hyundai Accent равна строго 75 кВт, то есть 102 л. с. Для американского автовладельца получилась бы ещё более обидная цифра 100,7 hp, но в США налог не зависит от лошадиных сил. В США некоторые налоги (дорожный, экологический) включены в цену бензина [ источник не указан 3517 дней ] , кроме того, ежегодно надо платить налог с личного имущества (personal property tax), прямо пропорциональный цене автомобиля.

Другие страны [ править | править код ]

В прошлом в некоторых странах (например, в Великобритании, Германии, Бельгии, Франции, Испании) транспортный налог зависел от мощности в лошадиных силах. В одних странах отказались от использования мощности при налогообложении (например, в Великобритании в сороковых годах вместо мощности стали использовать размеры автомобиля), в других (например, во Франции), вместо лошадиных сил стали использовать киловатты. От тех времён остались выражения «Caballo fiscal» и «Cheval fiscal».

Помимо использования лошадиных сил в расчетах транспортного налога, в РФ также данный вид единицы мощности применяется в страховании. А именно при расчете страховой премии при обязательном страховании гражданской ответственности владельцев транспортных средств (в просторечии — «автогражданка»).

Обозначение на машинах [ править | править код ]

Для легковых машин обозначение мощности на кузове — явление крайне редкое, зато оно более распространено на грузовых машинах и тракторах. На грузовиках европейского типа, включая некоторые российские, мощность лошадиных сил указывается на кабине либо над колёсной нишей переднего моста, либо на передней части кабины.

На электрогенераторах мощность двигателя внутреннего сгорания обозначается латинскими буквами HP, например, 5HP. Электрическая мощность генератора, как правило, заметно меньше.

Чему равна 1 лошадиная сила? Если взять любую энциклопедию и посмотреть в ней, что такое лошадиная сила, то мы прочитаем, что это внесистемная единица измерения мощности, которая в России не используется. Хотя на любом сайте дилерских автосалонов мощность двигателя указывается именно в лошадиных силах.

Что же это за единица, чему она равна?

Говоря о лошадиных силах двигателя, большинство из нас представляет простую картину: если взять табун из 80-ти лошадей и автомобиль с мощностью двигателя 80 л.с., то силы их окажутся равными и никто не сможет перетянуть канат.

Если попытаться воссоздать такую ситуацию в реальной жизни, то победит все же табун лошадей, поскольку для того, чтобы двигатель смог развить такую мощность, ему нужно раскрутить коленчатый вал до определенного количества оборотов в минуту. Лошади же рвануться с места и потащат автомобиль за собой, сломав ему таким образом коробку передач.

К тому же нужно понимать, что лошадиная сила — это стандартная единица мощности, тогда как каждая лошадь — индивидуальна и некоторые особи могут быть намного сильнее других.

В оборот лошадиные силы были введены еще в 1789 году. Известный изобретатель Джеймс Уатт хотел продемонстрировать, насколько выгоднее использовать паровые машины, а не лошадей для выполнения работы. Он просто взял и посчитал, сколько энергии тратит лошадь, чтобы с помощью простейшего подъемного механизма — колеса с закрепленными на нем веревками — вытаскивать из шахты бочки с углем или выкачивать воду с помощью насоса.

Оказалось, что одна лошадь может вытаскивать груз весом 75 килограмм со скоростью 1 м/с. Если перевести эту мощность в ватты, то получится, что 1 л.с. составляет 735 ватт. Мощность же современных автомобилей измеряют в киловаттах, соответственно 1 л.с. = 0,74 кВт.

Чтобы убедить владельцев шахты перейти с лошадиной тяги на паровую, Уатт предложил простой способ: измерить, какую работу смогут за день проделать лошади, а потом подключить паровой двигатель и посчитать, скольких лошадей он сможет заменить. Понятно, что паровой двигатель оказался более выгодным, потому что смог заменить определенное количество лошадей. Владельцы шахты поняли, что им дешевле содержать машину, чем целую конюшню со всеми вытекающими последствиями: сено, овес, навоз и так далее.

Читайте также: Жмурки снимали в морге

Стоит также сказать, что Уатт неправильно рассчитал силу одной лошадки. Поднимать вес 75 кг со скоростью 1 м/с способны только очень крепкие животные, кроме того долго работать в таких условиях они не смогут. Хотя есть свидетельства того, что кратковременно одна лошадь может развивать мощность до 9 кВт ( 9/0,74 кВт = 12,16 л.с.).

Виды лошадиных сил

Метрическая лошадиная сила равна подъёму 75 кг в секунду на 1 метр. Применяется в Европе
Механическая лошадиная сила равна 745.7. очень редко используется как единица измерения в англоязычных странах
Электрическая лошадиная сила равна 746 Вт., иногда обозначается табличках электродвигателей.
Котловая лошадиная сила равна 1000 кгс·м/с. или 9,8 кВт или 33 475 Btu/час. (единица измерений используется в США)
Гидравлическая лошадиная сила равна 745.7 Вт.

Как определяется мощность двигателя

На сегодняшний момент самый простой способ замерить реальную мощность двигателя — с помощью диностенда. Автомобиль загоняют на стенд, надежно его укрепляют, затем водитель разгоняет двигатель до максимальных оборотов и на табло отображается реальная мощность в л.с. Допустимая погрешность — +/- 0,1 л.с. Как свидетельствует практика, часто оказывается, что паспортная мощность не соответствует реальной, а это может говорить о наличии самых различных неисправностей — от некачественного топлива, до падения компрессии в цилиндрах.

Стоит сказать, что в силу того, что лошадиная сила — единица несистемная, в разных странах ее рассчитывают по-разному. В США и Англии, например, одна л.с. составляет 745 Ватт, а не 735 как в России.

Как бы там ни было, но все уже привыкли именно к этой единице измерения, поскольку она удобная и простая. Кроме того л.с. используется при расчете стоимости ОСАГО и КАСКО.

Согласитесь, если вы читаете в характеристиках автомобиля — мощность двигателя 150 л.с. — вам легче сориентироваться, на что он способен. А запись типа 110,33 кВт мало, что скажет. Хотя перевести киловатты в л.с. достаточно просто: 110,33 кВт делим на 0,74 кВт, получаем искомые 150 л.с.

Хотелось бы также напомнить, что само по себе понятие «мощность двигателя» не очень показательное, нужно еще учитывать и другие параметры: максимальный крутящий момент, обороты в минуту, вес автомобиля. Известно, что дизельные двигатели являются низкооборотистыми и максимальная мощность достигается на 1500-2500 об/мин, тогда как бензиновые разгоняются дольше, но на длинных дистанциях показывают лучшие результаты.

Автомобилисты при оплате налогов за свой автомобиль часто путаются при определении количества квт в лс. Для установления мощности двигателя любого типа давно используют единицу измерения киловатт. Не стало это исключением и для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Однако по сей день в России при обозначении мощности ДВС её указывают в лошадиных силах. Правда, тут же пишут значение физической величины лс в кВт. Если этого нет, то переводить одну величину в другую приходится самостоятельно.

История появления лошадиной силы

Английские шахтёры в конце 18 века для выкачивания из шахт воды применяли паровую установку Ньюкомена. Эту машину решил улучшить и поднять её производительность физик Уатт. Работая над ней, он сделал её в 4 раза эффективнее. Кроме того, что он сделал рабочим ход поршня в обе стороны, был разработан механизм передачи движения от поршня к коромыслу.

Так был создан паровой двигатель, преобразующий движение поршня поступательного действия во вращение. Это произвело целую революцию и открывало возможности применять его в различных сферах. Компания Уатта и его партнёра Болтона выпустила 496 устройств к 1800 году. Только меньше четверти из них применялись в качестве насосов. Потребность продавать свою продукцию вызвала необходимость определения её технических характеристик. Главный показатель, на который пришлось обращать внимание покупателей, – мощность теплового двигателя.

Когда Джеймс Уатт захотел показать, скольких лошадей в работе может подменить паровой двигатель, он придумал термин «лошадиная сила» – л. с. Шотландский изобретатель решил придумать этот эталон после одного случая. Говорили, что в 1789 году один пивовар, купив двигатель, сравнил продуктивность его работы по вращению водяного насоса с аналогичной работой сильной лошади. Стараясь уличить Джеймса в несостоятельности его изобретения, пивовар заставил работать на износ одну из сильных и выносливых лошадей. Инженер принял вызов и немного превысил названную пивоваром «техническую характеристику» одной лошади.

Почему именно 0,735 кВт

Как и любая единица измерения, л. с. требовала теоретических и практических обоснований. Шотландец решил вывести зависимость между ваттами и лошадиной силой, рассмотрев процесс поднятия на поверхность из угольных шахт людей и угля. Бочку, приспособленную для этого, на поверхность вытаскивали две лошади. Они в течение восьмичасовой смены непрерывно таскали канат, который с помощью блока вытаскивал бочку наверх. Взяв средний вес такой поклажи в180 кг, Уатт практическим путём определил, что одна лошадь обязана тащить груз весом 75 кг. Она должна удерживать скорость 1 м/с, при этом 1 лошадиная сила составит 320 тысяч фунто-футов за минуту. Округлив результат и учтя ускорение свободного падения g = 9,8 м/с2, Джеймс получил цифру 735,5 ватт.

Внимание! Все расчёты Джеймса Уатта опирались на то, что лошадь будет работать длительное время. Если брать кратковременный рабочий интервал, то мощность, выданная лошадью, составит примерно 1000 кгс на м/с = 9,8 кВт.

Как измеряются л.с. в России и других странах

Перевести киловатты в лошадиные силы в Российской Федерации можно из расчёта: одна лошадиная сила равна 735, 499 Вт. Европа для себя определила значение 1 л.с. = 75 кгс·м/с, называет её метрической. Англичане и американцы используют это обозначение в автомобилестроении, энергетике и промышленности.

Важно! В России обозначение «лошадиная сила» применяется только для расчёта страховки по ОСАГО и оплаты транспортного налога за средство. В иных случаях эта мера не используется, тем не менее, от неё не собираются отказываться.

Мощность двигателя

Когда определяют мощность двигателя внутреннего сгорания, то для того, чтобы перевести киловатты в лошадиные силы, используют соотношение: 1квт равен лс в количестве 1,3596. Если предстоит выполнить обратное превращение квт в л. с., то соответственно:

1 л. с. = 0,73549875 Квт.

Определить мощность двигателя можно, используя следующие способы измерений:

метод нетто;
метод брутто;
метод по DIN.

Измерения с применением первых двух пунктов подразумевают общую подготовку и производство процесса для проведения замеров. Стендовые тесты проводят из расчёта:

где:

Мд – крутящий момент;
n – частота вращения.

Мд можно выразить через силу действия на рычаг длиной L:

Двигатель, помещённый на стенд, нагружают либо электрическими генераторами, либо, используя тормоза на гидравлике. Частота измерений проводится при максимальной нагрузке и интервалом в 250-500 об./мин. Реальную мощность машины (нетто) определяют при ее комплектации вспомогательными системами и узлами.

Выполняя измерения по способу брутто, машину не нагружают так, как это происходит в реальной эксплуатации. В этом случае мощность получается выше на 10-15 %.

К сведению. Разные способы измерения приводят к различным результатам. Измеренную эффективную мощность в любом случае умножают на коэффициент k, который учитывает атмосферное давление, влажность воздуха, температуру окружающей среды.

Deutsche Industrie Normen (DIN) – немецкий метод стандартизации, разработанный в соответствующем институте, подразумевает стендовые измерения с оборудованием, постоянно присутствующим на двигателе. К нему относятся:

вентилятор охлаждения;
насос системы охлаждения;
насосы масляной и топливной системы;
генератор (без нагрузки).

Из навесного оборудования двигателя исключены детали: глушитель и воздушный фильтр.

Пример расчета лс в ваттах и киловаттах

Зачастую предстоит вычислять, сколько квт в лс, или наоборот решить вопрос: «в 1 квт сколько будет л с.»? Всё просто. К примеру, автомобиль ВАЗ 2110 оснащён 16-ти клапанным двигателем мощностью 89 л.с. Можно самостоятельно перевести лс в кв. Расчёты производятся, исходя из равенства, – 1 квт равен 1,36 л. с.

Пересчитывая мощность на кВт по формуле перевода получают следующие значения:

P=89*hp = 89*0,735 = 65, 415 кВт.

Так как 1кВт = 1000 Вт, следовательно, получают 65,415 кВт = 65415 Вт.

Практический аспект

От обозначенной в техпаспорте автомобиля мощности в лошадиных силах зависит сумма денежного налога на автомобиль. Стоимость страхового полиса также напрямую подчинена этой цифре. Чтобы предварительно оценивать свои расходы, автомобилистам приходится конвертировать переводы квт в лс и обратно.

С этой задачей с лёгкостью справятся онлайн калькуляторы квт в л. с. Множество подобных программ работает несложно. В открывшемся окне программы у калькулятора – две рабочих позиции. В одну из них забивается известное значение, в другом рабочем поле программы высвечивается нужный результат. Остаётся только кликнуть мышкой и перевести квт в л с.

Важно! Значения, получаемые, как при ручных вычислениях, так и на онлайн-калькуляторе, могут иметь разрядность до четырёх знаков после запятой. В этом случае необходимо производить округление чисел при переводе мощности из квт в л. с. и обратно.

Округление поможет понять, к какой ступени по мощности относится авто. Налогообложение (транспортный налог) имеет ступенчатую ценовую палитру. Например, с авто до 100 л. с. берётся один налог, начиная со 101 лошадиной силы сумма налогообложения увеличивается.

Показатель мощности – ватт

Обозначение лошадиных сил в различных языках разное, например:

л. с. – в русском;
hp – в английском;
PS – в немецком;
CV – в французском.

Мощность P, как системная единица, в СИ измеряется в ваттах (Вт, W). Это работа размерностью в 1 Джоуль (Дж), которая может быть выполнена за 1 секунду.

Электрические машины, тепловые приборы, источники тока и напряжения имеют обозначение P в киловаттах (кВт, kw). Поскольку ватт – величина маленькая, используют её кратное значение 1*103. Эту меру ввели в обозначение в честь того же Джеймса Уатта. Ею измеряется как отдаваемая источником энергии мощность, так и потребляемая потребителями. Последняя также ещё называется потребляемой мощностью. Её значения наносятся на корпуса приборов и бытовой техники.

Для того чтобы рассчитать количество энергии, необходимое для обеспечения работы всех приборов, включенных в сеть 220 В, нужно выполнить сложение всех потребляемых мощностей.

Формула определения электрической мощности: