Comments 27
А можно ли данное колесо добавить в автомобиль, например когда включаешь нейтралку можно было бы поддерживать скорость авто именно за счет электро двигателя, электроколеса, которое питалось бы от аккамулятора или генератора, именно при езде на нейтралке
Хватит ли этой мощности?
Ведь например еду я с 60-100 км по трассе, по ровной или с горки, и мне нужно преодолеть только сопротивление воздуха и шин, зачем же мне жать движок бензиновый на 2000-3000 оборотов когда электро справится гораздо легче с задачей поддержания скорости , т.е. я ухожу на нейтраль и даю питание на электро колесо, которое может крутить уже непросредственно основные колеса например задние.
Есть у китайцев подобные колёса для авто. Но это так себе вариант, масса большая на колесе получается и для тормозов места не остаётся.
То что вы описали это концепция автомобиля-гибрида. В них электродвигатель встраивается в коробку передач и там он уже может гораздо интересней реализовать свой потенциал для помощи ДВС.
есть такое понятие подрессорная масса. Или по-простому почему есть магниевые диски
Двигаясь на скорости 60-100, обратите внимание на мгновенный расход топлива - он будет меняться в зависимости от уклона и скорости встречного ветра. ЭБУ видя уменьшение нагрузки - уменьшают подачу топлива. Можно даже сменить передачу удерживая ту же скорость - обороты изменятся - расход останется почти тем же (потери на трение могут измениться). Сила сопротивления воздуха равна приближенно квадрату скорости, т.е. энергии на холостых не хватит на поддержания 60-100 км/час (вернее генератор начнёт сильно сопротивляться и ЭБУ на холостых начнёт лить больше бензина чтобы мотор не заглох)
Правильнее использовать последовательный гибрид - ДВС работает с максимальным КПД отдавая энергию генератору от которого заряжается АКБ и работают электромоторы. Нужно больше мощности - взял с аккума и генератора, надо мало можно ДВС заглушить пока хватает акума...
а что если мы добавим еще один аккамулятор или батарею совсем небольшую на пару киловат ячейку одну, подсоединим к главному аккуму, так авто когда стоит в на светофоре на холостых будет заряжать доп аккум или при торможениях возможно от этого колеса получать энергию и тоже в аккум направлять, да я знаю что на генератор вырастет нагрузка, но вопрос в том когда Вы едети на скорости 60-100 км , вашему двигателю для поддержания скорости нужно совершать сколько оборотов, я думаю 2000 не меньше, хотя это зависит от коробки и т.д, но все же, на холостых оброты примерно до 1000 будут, и часто эта энергия получается при стоянии авто например в пробках и светафорах, ну остановок достаточно много в городе.
А теперь представьте что вы едете по городу со скорость 40-60 км сопротивление воздуха еще не настолько высоко, и достаточно уйти на нейтраль и подать энергию например с кнопки с руля на это это колесо, которое начинает толькать авто.
Я согласен что это гибрит, но ведь данную схему можно применить на всех бензиновых авто как доп настройку, и какова будет ее стоимоть, ну пусть до 100 000 руб, интересно если она снизит расход топлива то насколько и т.д. Встраивать такое колесо можно либо на крутящую ось, либо прямо на колеса, может действитель но где тормоза, либо на заднии колеса, если авто передне приводное...
Ну это просто идея
Гибрид это воплощение Вашей идеи (тот же Приус). И стоимость доп. деталей будет гораздо больше 100 000 руб. Добавляется масса а это увеличение расхода энергии и износа деталей. На преобразованиях так потеряется часть энергии. Чтобы на холостых не тратился бензин на светофорах придумали систему старт-стоп (мотор-генератор вместо стартера и генератора и аккумулятор большей ёмкости). 40-60км/час это много. КПД ДВС на разных оборотах разное, у аккумулятора ограничен ресурс (маленькую батарею надо часто заряжать и она быстро выйдет из строя) за всем этим нужно следить, поэтому гибрид сложен и дорог.
ну это всего лишь идея, концепт, А гибрид стоит дорого,
но допустим мы будем использовать стандартный аккумулятор с добавлением элекромотора именно на нейтралке когда машина, чтобы хотя бы поддерживать текущую скорость, да ездить постоянно так не получиться, но на пару минут или может больше этого хватит, а аккумулятор и так постоянно заряжается когда мы едем на включенной передаче, там обороты у двигателя больше 2000 и тянет он авто весом более 1 тонны обычно, поэтому добавление небольшой нагрузки уж сильно на нем не скажется
а вот катится на нейтралке на двигателе с оборотами около 700 (и расходом 1-2 литра на 100км) вместо того чтобы тянуть авто на включенной передаче обычно 2000 оборотов (и расходом пусть 5 литров на 1000 км) , разница прям ощутимая будет.
Кто знает пусть будет стоить 100 000 руб. (а может и до 50к) такое усовершенствование на авто, так оно может окупиться
но это фантации
Сколько проедет машина на своём аккумуляторе легко можно узнать выкрутив свечи и поехав на стартере, умножив пройдённый путь например на 2 т.к. надо крутить ещё коленвал и КПД у стартера не очень (велик риск сжечь стартер).
Поисковик говорит что расход на нейтралке в среднем 0,8л/час. Из своих наблюдений - как то забыл выключить габариты и за пол дня аккумулятор подсел, в результате при нажатии на газ начинал свистеть ремень генератора т.к. из-за зарядки севшего аккумулятора генератор давал большое сопротивление (и это продолжалось часа 2 пути, включение всех потребителей на заряженном аккумуляторе такого эффекта не давало). КПД заряда аккумулятора довольно низкое. И автомобильный аккумулятор пусковой а не тяговый, его нельзя сильно разряжать.
Вы слишком сильно придаёте значение оборотам и недооцениваете сопротивление воздуха. Мотором управляет ЭБУ он может прекращать подачу топлива в любой момент - лить меньше топлива, отключать цилиндры целиком... Иногда выходит так что на больших оборотах расход меньше из-за того что на разных оборотах КПД мотора разное, разные потери на трение на разных передачах.
За 50 000 можно разве что электро мопед с запасом хода километров 100 сделать. Внесении изменений в конструкцию авто это недешёвое удовольствие. За 50 тысяч можно поставить ГБО.
Повторюсь, ваши фантазии реализованы в гибридах и цена на них соответствует внесённым изменениям в конструкцию. Дешевле только если сделать электро-тягач которым катать машину по парковке (такие тоже уже есть)
Добавим к мотору понижающий редуктор и посчитаем Kv на его выходном валу — он уменьшится. Значит ли это, что мотор с редуктором станет мощнее? Да (в разумных пределах), так как мощность пропорциональна моменту и оборотам (P ~ M ⋅ RPM).
Вот это поворот! Вот же он, наконец, сверхъединичный КПД! Да, а [разумные пределы] — это физическое понятие или математическое? Ну а если без сарказма..
Выходная мощность любого двигателя рассчитывается как Pвыx = τ × ω, где τ — выходной момент, а ω — угловая скорость (рад/с). Добавили понижающий редуктор — уменьшили угловую скорость и во столько же (за вычетом потерь на редукторе, разумеется) увеличили момент. Мощность упала (без вариантов) из-за потерь в редукторе. Добавление редуктора только перераспределяет скорость и момент, не более. И да, мощность связана скорее с Kt, чем с Kv двигателя..
Я постарался максимально просто объяснить основные принципы с минимумом формул. Основной посыл тут в том, что добавление редуктора снижает потери в медной проволоки при той же скорости и тоже моменте на выходном валу. Естественно при этом добавляю другие потери и таже мы не можем увеличивать скорость двигателя(до редуктора до бесконечности), но конкретно в формате электровелика это не так важно. Если взять редукторное мотор колесо(с редукцией 1:4) и мотор колесо прямого привода в тех же габаритах, то разница по мощности будет колоссальна в пользу редукторного двигателя.
Kt связывает момент двигателя и фазный ток, эти величины достаточно сложно померить простому пользователю, Kv в этом плане гораздо проще. Кроме того, эти величины связаны между собой и для грубой оценки не принципиально что использовать.
Если взять редукторное мотор колесо(с редукцией 1:4) и мотор колесо прямого привода в тех же габаритах, то разница по мощности будет колоссальна в пользу редукторного двигателя.
Вы уверены, что хорошо понимаете разницу мощности и момента?
Если взять один и тот же двигатель, и измерить мощность на валу двигателя, и на валу редуктора, то (за вычетом потерь в редукторе) мощность будет одна и та же. Но поскольку не существует редукторов с КПД=1, мощность редукторного двигателя всегда немного ниже. Без вариантов. Хотя на деле, конечно, нюансы есть. Если попытаться вертеть тихоходный двигатель на высоких оборотах, или высокоскоростной — на минимальных, мощность заметно просядет. Потому что хотя зависимость по формуле там линейная, но немножечко нелинейная. Но это обусловлено конструктивным особенностями двигателя и контроллера, но никак не наличием или отсутствием редуктора..
Вы в какие-то дебри ушли и сами запутались. По вашей логике надо прямо на ось колеса мотор ставить без всяких редукторов и будет максимальная мощность. Но при этом некоторые даже двойное понижение делают (например, на суроне).
КПД редуктора на электровелосипеде никакой роли не играет, в них потери ничтожно малы по сравнению с потерями в статоре и обмотке мотора, в первую очередь надо минимизировать их.
Просто разберитесь, что такое момент силы, а что такое мощность. Тогда вы поймёте, в чём ваша ошибка. Из Википедии:
Электродвигатель c мощностью на валу 1 кВт способен ежесекундно передавать посредством вращения 1 кДж механической энергии, что хватает для подъёма груза массой около 100 кг на высоту 1 метр за 1 секунду.
Ровно та же мощность нужна, чтобы поднимать 10кг на 10м за ту же секунду. А вот моменты силы нужны разные.
Касательно того, зачем ставят редукторы в электродвигатели. Любые двигатели наиболее эффективно работают в некотором диапазоне [оборотов]. В среднем для лёгкого электротранспорта это 500.. 5000 об/мин. Можно вертеть вал и со скоростью 10 об/м, но чтобы получить мало-мальски приличную мощность (например, тронуться с места) момент силы должен быть огромным. При увеличении момента токи (а с ними и тепловые нагрузки) пропорционально возрастают, нужны совсем другие линии питания. Поэтому проще поставить редуктор (и потерять немного мощности на нём), но крутить двигатель на 2000.. 4000об/м, чем использовать провода 20мм² (условно) и снимать с батарей сотни ампер.
Но если двигатель вращает, например, винт условного коптера, то там 5..10 тысяч может быть и маловато, там редуктор если и встретишь, то скорее повышающий. Просто потому, что там не нужна "тяга на низах". Мощность моторов больших коптеров может быть сотни и тысячи ватт, но на старте его (винт) спокойно можно удерживать рукой — потому что момент там никакой.
Извините, но на этом у меня всё. Больше заниматься ликбезом не буду — всё есть в учебниках (а теперь и в нейросеточках).
Вы не поняли смысл статьи. Я хотел для широкого круга пользователей и самодельщиков объяснить механизм сравнения и выбора электропривода. Измерения должны максимально простыми, что бы можно было их повторить без специального оборудования.
Ваши рассуждения требуют измерения на диностенде для нахождения режима гипотетической максимальной мощности на каких-то оптимальных оборотах. При этом этот режим скорее всего не будет реализуем в трансмиссии электровелосипеда. Ещё надо потери в редукторе как-то учесть. Для конструкторского бюро это правильный подход, но для простых пользователей непригоден.
Я совсем не против того, чтобы упрощать там, где это уместно. Я здесь тоже давал выкладки школьные, а не универские. Но я категорически не согласен с "упрощениями", которые противоречат учебнику физики за старшие классы. Поменяйте мощность на момент силы, и вопросов не будет. А лучше разберитесь сами с этими понятиями и упростите их для "обывателя" (хотя камон, это хабр, а не Пикабу), но без извращения понятий. И перлов о том, что мотор с редуктором мощнее мотора без оного..
Момент чего? Колеса, вала редуктора, вала двигателя? А если на одном велосипеде колесо 20 диаметра, а на другом 26ого, как их сравнивать по моменту?
Мощность P=F*V (сила на скорость), она определяет характеристики транспорта независимо от конструкции и по ней можно сравнивать.
У мотора с редуктором меньше потерь в обмотке на тех же оборотах. Если пренебречь другими потерями, это не говорит о том, что мотор с редуктором мощнее?
А если на одном велосипеде колесо 20 диаметра, а на другом 26ого, как их сравнивать по моменту?
Согласен, тут без учебника физики класс эдак за девятый-десятый — никак. Если вы даже с такой задачей справиться не можете, я тут умываю руки..
Мощность P=F*V
Аллилуйя, осилили! Но это про линейную кинематику, читайте дальше, там будет про вращение, момент силы и угловую скорость. И где-то ещё через страничку вы дойдёте до той формулы, которую я указал выше (из школьного учебника, если вы не пропускали физику).
У мотора с редуктором меньше потерь в обмотке на тех же оборотах. Если пренебречь другими потерями, это не говорит о том, что мотор с редуктором мощнее?
В общем случае не говорит. Потому что на максимальных оборотах (и сверх того), потери в редукторе, в меди и на перемагничивание окажутся существенно выше, чем у такого же двигателя без редуктора. Зато по моменту наличие редуктора даёт совершенно однозначную интерпретацию.
В общем, я заканчиваю этот диалог. Хотите держаться за своё невежество (прикрываясь упрощением) — кто я такой, чтобы вам это запрещать? Всего доброго! Надеюсь, следующие ваши статьи будут лишены подобных ляпов.
Потому что на максимальных оборотах (и сверх того), потери в редукторе, в меди и на перемагничивание окажутся существенно выше, чем у такого же двигателя без редуктора.
В статье написал, что рассматриваются только потери в обмотку, тут ещё раз указал. Опять потери в редукторе...
Хотите держаться за своё невежество (прикрываясь упрощением)
Зачем вы меня оскорбляете? Вы ничего своими сообщениями не принесли, что со своим момент собрались и зачем он тут нужен не написали.
Я написал в статье в рамках каких допущений я веду свои рассуждения и делаю выводы. Вам лень это понять, вы просто начали спорить не разобравшись в вопросе.
По моему автор прав, кпд электромтора это горб, редуктор с правильно подобранным коэффициентом позволяет перевести обороты мотора в наиболее оптимальную зону "горба"
На форуме экстремалов-самокатчков активно обсуждаются проблемы - что делать, чтобы при резком старте самокат на дыбы не встал...
А у других проблемы - их аппараты едут 120, но на старте проигрывают таким же друзьям-отморозкам :)
Правда, там публика играется не с приводами 0,5...1..2 кВт, как автор - а с пиковыми цифрами в 15..60квт. Ну да, эти парни любят слабые такие мотор- колеса...
Совсем не хочется оспаривать авторское мнение по поводу равенства "тяговых" и "скоростных" намоток. И увеличение мощности применением редуктора... Скажу иначе - для транспорта полезно рассматривать не только мощность - но и тяговые характеристики моторов.
И если подумать - они не бывают универсальные. Собственно, именно потому и придуманы коробки передач... Меньше токи - меньше потери. Ничего, что я про азбуку? Нет режимов, кроме драга - на которых мотор работает на полной мощности. Потому - оптимизация наше всё. Включая характерактеристики банок батареи...
А сравнивая поведение самоката без подвески на 45км/ч и с подвеской на 60 - могу утверждать, что надо думать и о неровностях дороги, величине базы и диаметрах колес.
Иначе придется думать о стоимости вставных зубов...
***
Многие ещё из школы помнят, что прочность Ваших костей будет испытываться вашей удачей - и квадратом скорости.
Не случайно скорость авто в городах Европ ограничена 50км/ч. Это как у мышей при испытании новых лекарств - при аварии выживаемость 50/50.
Вероятность отведать последствия ДТП - у любителей легкого электротранспорта на порядок большая, чем у сидящих в авто или трамвае...
Любителям легкого транспорта я бы хотел посоветовать - прикиньте, сколько вы готовы заплатить, чтобы ваша сломанная рука - стала целой.
Или вернуть вспять ситуацию с инвалидностью и пробитой головой...
Поверьте, это гораздо важнее, чем оценить потери в обмотках вашего мотор-колеса.
Подружка приятеля, найденная в стрип-клубе, на первый выход на коньках на лед купила доргущщую, самую крутую защиту. На удивление - "тебе такое не надо" - обьяснила: пропуск смены у шеста даст гораздо большие потери. Классная девчонка... Оптимизация ваших вложений любимую игрушку должна учитывать степень потери работоспособности в случае аварии.
Экип, если вы не чемпионы мира - на электровелосипеде или самокате - должен соответствовать вашему стилю жизни.
Ну или вашим мозгам...
Почему всё-таки скоростные или тяговые обмотки это заблуждение? У производителя есть разные варианты какого-то двигателя. Например, у мхус часто от 6Т до 12Т. Версия 12Т самая тяговитая, а 6Т самая быстрая. Объясните, почему это не так?
Предположим у нас 2 мотора, в одном 2 витка на зуб, во втором 4 и плотность намотки идентична. Также предположим, что у первого мотора сопротивление фазы 1Ом, у второго провод в 2 раза длиннее и в 2 раза тоньше, значит у него сопротивление фазы 4 Ом.
В первом случае фазный ток 1А, создаст 2 Ампир витка кругового тока на зуб и потери в обмотке будут I*I*R = 1*1*1=1Вт
Второй мотор даст теже 2 ампир витка при токе 0.5А (0.5А* 4 витка). И потери будут I*I*R=0.5*0.5*4=1Вт идентичны.
Получилось что оба мотора создают идентичный момент (момент пропорционален ампер виткам) и при этом имеют одинаковые потери 1Вт.
Количество витков стоит подбирать под свою батарею и контроллер, точнее даже не количество витков, а параметр Kv, он более информативен. Если витков будет слишком мало, то при вашем напряжении мотор будет разгоняться избыточно быстро, но при этом пострадает момент, т.к. контроллер ограничен по току. Если витков слишком много, тогда вам может не хватить скорости, но контроллеру будет очень легко создать момент, его ток будет избыточен. Однако, ели нет ограничения по напряжению (можно выбрать любое напряжение) и можно взять сколь угодно мощный контролер. Тогда моторы с любым числом витков будут ехать одинаково и они будут ограниченны лишь нагревом и греться они будут также одинаково.
А зачем вы на втором моторе ограничили в 2 раза ток? Если взять всю линейку моторов 6Т - 12Т и одинаковый рекомендуемый контроллер (пускай мотор XF19 и контроллер 30А), то ваша теория разбивается в пух и прах. Да, на моторе с большим количеством витков, тепловыделение будет больше, тяга будет заметно больше, но скорость меньше. Так в чём заблуждение? Вы так и не объяснили.
Заблуждение в том, что некоторые думают, что обмоткой можно увеличить предельный момент мотора. А он ограничен теплопотерями в обмотке и не зависит от числа витков.
Ток я ограничил ток во втором моторе, что бы они давали одинаковый момент при разных обмотках и показал, что при этом потери у них идентичны.
А зачем вы на втором моторе ограничили в 2 раза ток? Если взять всю линейку моторов 6Т - 12Т и одинаковый рекомендуемый контроллер (пускай мотор XF19 и контроллер 30А), то ваша теория разбивается в пух и прах. Да, на моторе с большим количеством витков, тепловыделение будет больше, тяга будет заметно больше, но скорость меньше. Так в чём заблуждение? Вы так и не объяснили.
Сравнение мощности двигателей лёгкого электротранспорта