avatar_mr.Dream

Оптимальный диаметр колеса в плане КПД

Автор mr.Dream, 13 Дек. 2012 в 20:02

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Demyd

#36
Цитата: zap от 10 Янв. 2014 в 04:49
Я уже указывал, что понижение КПД на низких скоростях связано с (относительно) статическими потерями на трение и зубцовом моменте.
Относительно небольшая (5-10%) разница в КПД, которая наблюдается в описанном Вами случае, обусловлена тем, что на низких скоростях потери на трение и прочем сравнимы с полезной мощностью, что приводит к падению КПД по сравнению с высокими скоростями, где механическая мощность существенно выше и отношение потерь к полезной мощности падает.
как Вы говорили.
понижение КПД на низких скоростях связано с с уменьшением индукции, при неизменной активной составляющей, а как известно тянет колесо именно индукция...
кстати, потери на трение и прочем, как вы выразились, это и есть основные потери при движении, которые мы компенсируем моментом у колеса. так вот, имея меньший диаметр колеса мы получаем более высокий момент(не путайте момент мк и момент всего колеса) и находимся на более высокой отметке вашего "горба"кпд
и ещё, при глушилке, мы обрежем график справа, а не сожмём...
Giant Allrounder 29", мк Электра 500Вт 2010г, LiFePo4 48В 12,5ач Codd Power
Cannondale KillerV H400 28", Q100, Li-ion LG18650C2 37B 11ач 10S4P

TRO

#37
Цитата: zap от 10 Янв. 2014 в 04:49
..
И это будет именно "горб", а не линейная зависимость как Вы говорили.
Да, тут вы правильно подметили, с линейностью я тупанул, но сути (повышения КПД на всём протяжении роста оборотов) это не меняет. Линейная зависимость это у механической мощности относительно оборотов при постоянном моменте. А КПД при этом это отношение мех мощности к сумме мощности потерь с мех мощностью "Pмех/(Pпот+Pмех)", да уже величина нелинейная. А теперь забудьте о трении, токах фуко, фазах луны, и возьмите только активные потери на нагрев обмоток и вы получите тот самый горб который вы приписываете к изменению момента из за отсутствя ограничения фазного тока (который в данном случае постоянен вместе с фазным током).


Вот ручками в экселе зафигачил, чтобы ни какие китайско-канадские графики не смущали.

Wahoo 2012 29er, +собран складной двухосис на раме"Land Rover" 69er с эл. мотором, и и МОНОКОЛЕСО

nikvic

Цитата: zap от 10 Янв. 2014 в 04:49
Я уже указывал, что понижение КПД на низких скоростях связано с (относительно) статическими потерями на трение и зубцовом моменте.
Ну, физике-то на Ваши указы наплевать ;-)

Зубцовый момент (если игнорировать гистерезис) имеет нулевую среднюю мощность.

Роль начального трения ограничивается  отношением момента трения к магнитному моменту, который обычно велик как раз при малых  скоростях.

edw123

Цитата: nikvic от 10 Янв. 2014 в 11:46
Цитата: zap от 10 Янв. 2014 в 04:49
Я уже указывал, что понижение КПД на низких скоростях связано с (относительно) статическими потерями на трение и зубцовом моменте.
Роль начального трения ограничивается  отношением момента трения к магнитному моменту, который обычно велик как раз при малых  скоростях.
Начальное трение (его момент), по моему тоже, сильно меньше интересных для эксплуатации моментов, например от уклона дороги или от инерции при разгоне. На малых оборотах мала и полезная работа при том же токе-моменте и это, по моему, единственная значимая причина низкого кпд на малых оборотах, особенно при большом моменте, свойственном большему радиусу колеса.

Добавлено 10 Янв 2014 в 14:04:57

Цитата: TRO от 10 Янв. 2014 в 11:39
Вот ручками в экселе зафигачил, чтобы ни какие китайско-канадские графики не смущали.
в веб-приложение типа https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0AjOr1Lix29NwdFJxUkcxcVczQ1JMS3VnQlFaRHZSanc&usp=sharing#gid=0 бы засунули, чтобы и другие поиграли формулами.

zap

Цитата: edw123 от 10 Янв. 2014 в 14:03
в веб-приложение типа https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0AjOr1Lix29NwdFJxUkcxcVczQ1JMS3VnQlFaRHZSanc&usp=sharing#gid=0 бы засунули, чтобы и другие поиграли формулами.
Если интересно, у меня есть гугл документ в который я набил несколько таблиц данных от разных мотор-колёс.
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0Ak9H_OVSYJ1tdGVqOG5ETFJMM0NGTk93WU9ZclRxeFE&usp=sharing
Можете сделать копию (Файл->Создать копию) и дальше делать что хотите.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

zap

#41
Цитата: Demyd от 10 Янв. 2014 в 09:05
понижение КПД на низких скоростях связано с с уменьшением индукции
Это каким таким образом на низких скоростях уменьшается индукция? Магнитная индукция зависит от магнитов (которым всё равно с какой скоростью они вращаются) и фазного тока (который мы считаем постоянным).

Цитата: Demyd от 10 Янв. 2014 в 09:05
кстати, потери на трение и прочем, как вы выразились, это и есть основные потери при движении
Не-не, основные потери при движении компенсируются полезной механической мощностью, я же говорил о потерях на трении именно в подшипниках и прочем велоколесе, это не-полезная механическая мощность, которая не идёт в зачёт КПД. Они достаточно велики - ток холостого хода большинства мотор-колёс около 1А плюс-минус лапоть, то есть мы имеем десятки ватт потерь (понятно, что здесь в кучу свалены электрические и механические потери...).

Цитата: Demyd от 10 Янв. 2014 в 09:05
и ещё, при глушилке, мы обрежем график справа, а не сожмём...
Да, это я уже потом понял. Изначально я написал про уменьшение напряжения батареи, которое именно сжимает график. Потом (ошибочно) подумал что того же можно добиться выкручиванием ручки газа, но это не то же самое.




Цитата: nikvic от 10 Янв. 2014 в 11:46
Зубцовый момент (если игнорировать гистерезис) имеет нулевую среднюю мощность.
Ну так я потери на гистерезис и имел в виду. Про среднюю мощность зубцового момента Вы уже много раз говорили.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

zap

Цитата: TRO от 10 Янв. 2014 в 11:39
А теперь забудьте о трении, токах фуко, фазах луны, и возьмите только активные потери на нагрев обмоток и вы получите тот самый горб который вы приписываете к изменению момента из за отсутствя ограничения фазного тока (который в данном случае постоянен вместе с фазным током).
Именно этот горб я и имел в виду.
Но, как оказалось, горб от иных потерь сравним по кривизне с горбом от потерь на активном сопротивлении.
Я, пока что через задницу, но приделал к канадскому калькулятору ограничение фазного тока.
Горб на старте стал более пологим, но всё равно весьма ощутим, к сожалению.
Надеюсь, сегодня допилю до юзабельного состояния и выложу ссылку.
Не понимаю, откуда берутся такие большие "иные потери".
Ведь на потери в самом двигателе тратится всего один-два ньютон-метра. Из 20-30 и более на старте.
Но куда девается всё остальное КПД? :look:
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

nikvic

Цитата: zap от 10 Янв. 2014 в 18:43

Я, пока что через задницу, но приделал к канадскому калькулятору ограничение фазного тока.
Было бы занятней, "погоняв" мотор в симуляторе, получать кривые КПД на картинке момент/обороты.
Там ведь на странице нет алгоритма? Т.е. счёт ведётся на сервере?

TRO

Там сильно влияют ещё сопротивления батареи и контроллра, их вроде можно нивелировать в кастоммных контроллере и батарее.

Wahoo 2012 29er, +собран складной двухосис на раме"Land Rover" 69er с эл. мотором, и и МОНОКОЛЕСО

zap

Цитата: nikvic от 10 Янв. 2014 в 19:00
Было бы занятней, "погоняв" мотор в симуляторе, получать кривые КПД на картинке момент/обороты.
Там ведь на странице нет алгоритма? Т.е. счёт ведётся на сервере?
Есть, в файле http://ebike.ca/simulator/includes/motor_specifics.js функция calculateAll().
С сервера тянутся только параметры двигателя, батареи и контроллера (в этом, собственно, основная задница - ebike.ca не хочет отдавать параметры при запросе из чужого домена, так что пока что просто забил в программу тупо "подсмотренные" параметры для одной комбинации двигатель/батарея/контроллер).
Алгоритм очень заумный, он симулирует один ШИМ цикл причём там какой-то итеративный цикл линейной оптимизации.
Формулы, наверное, можно "тупо" выдрать но для того чтобы их эффективно использовать, надо их сначала понять.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

nikvic

Цитата: zap от 10 Янв. 2014 в 19:18
Цитата: nikvic от 10 Янв. 2014 в 19:00
Было бы занятней, "погоняв" мотор в симуляторе, получать кривые КПД на картинке момент/обороты.
Там ведь на странице нет алгоритма? Т.е. счёт ведётся на сервере?
Есть, в файле http://ebike.ca/simulator/includes/motor_specifics.js функция calculateAll().
С сервера тянутся только параметры двигателя, батареи и контроллера.....
Формулы, наверное, можно "тупо" выдрать но для того чтобы их эффективно использовать, надо их сначала понять.
То-то на самой странице я ничего не увидел...

Вы уверены, что просчитывается ШИМ-цикл, а не переключательный? Ведь на больших скоростях ШИМ просто выключен...

zap

Цитата: nikvic от 10 Янв. 2014 в 19:55
Вы уверены, что просчитывается ШИМ-цикл, а не переключательный? Ведь на больших скоростях ШИМ просто выключен...
Ну, в коментариях к калькулятору сказано вот так:
ЦитироватьThe actual model in SimulatorV2 is substantially more complicated, taking into account the commutations that happen on a regular basis as a function of the speed and number of poles of the hub motor, and determining the resulting current waveforms that are produced when this is applied to the inductive motor windings.

Кому интересно, вот тестовая версия симулятора с возможностью ограничить фазный ток: http://uqm.cobra.ru/simulator/

К примеру, вот тяговый Crystalyte в версии с ограничением и без ограничения фазного тока:

Видно, что выигрыш в КПД на низах существенный, но всё равно имеем огромный "горб".

По-прежнему не понимаю, на чём так сильно теряется КПД на низах.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

nikvic

Цитата: zap от 11 Янв. 2014 в 00:08
Цитата: nikvic от 10 Янв. 2014 в 19:55
Вы уверены, что просчитывается ШИМ-цикл, а не переключательный? Ведь на больших скоростях ШИМ просто выключен...
Ну, в коментариях к калькулятору сказано вот так:
ЦитироватьThe actual model in SimulatorV2 is substantially more complicated, taking into account the commutations that happen on a regular basis as a function of the speed and number of poles of the hub motor, and determining the resulting current waveforms that are produced when this is applied to the inductive motor windings.
Полный обсчёт состоит из обсчёта каждого ШИМа внутри каждого цикла. Если бы он делался, то момент-мощность имел бы разрыв при отключении ШИМа перед вершинкой. Этого нет, и ШИМы они не обсчитывают - только циклы. Полагаю, что в первом варианте и циклы не считались всерьёз: вполне приличное приближение можно получать, используя для имитации ШИМа ограничение батарейной мощности.

Обсчёт цикла я делал, картинки где-то здесь есть.
В которых строчках файла  http://ebike.ca/simulator/includes/motor_specifics.js сидит
функция calculateAll()?

edw123

#49
Цитата: zap от 11 Янв. 2014 в 00:08
Видно, что выигрыш в КПД на низах существенный...По-прежнему не понимаю, на чём так сильно теряется КПД на низах.
А корректно ли сравнивать кпд при разных моментах-то? В том смысле, что ограничение тока однозначно ведёт к понижению скорости при одинаковой внешней нагрузке и это уже как бы другая ситуация в рамках заголовка темы. Хотя влияние ограничения само по себе конечно интересно.
ЦитироватьПо-прежнему не понимаю, на чём так сильно теряется КПД на низах.
Ну если нагрузка (полезная работа) одинакова при конкретном значении момента, то потери должны быть в формуле расчёта подводимой мощности видны.
Кстати - а какая там формула для чёрного графика (нагрузки) от скорости? Особенно в диапазоне до 10км\ч? Почему она с 0 начинается? Где же "момент страгивания"? важный для кпд на низких нагрузках и скоростях.

nikvic

Цитата: zap от 11 Янв. 2014 в 00:08

По-прежнему не понимаю, на чём так сильно теряется КПД на низах.
На низах в колесо вкачивается постоянная мощность Р (посмотрите токи батареи - меняются мало) - для их контроллеров.
P = K*w*I + I*I*R, где Е=K*w мало, так что I~sqrt(P/R).
Ну а КПД = K*I*w / Р ~ K*w / sqrt(P*R).
(I - фазный ток).

edw123

Цитата: nikvic от 11 Янв. 2014 в 15:33
Цитата: zap от 11 Янв. 2014 в 00:08

По-прежнему не понимаю, на чём так сильно теряется КПД на низах.
На низах в колесо вкачивается постоянная мощность Р (посмотрите токи батареи - меняются мало) - для их контроллеров.
P = K*w*I + I*I*R, где Е=K*w мало, так что I~sqrt(P/R).
Ну а КПД = K*I*w / Р ~ K*w / sqrt(P*R).
(I - фазный ток).
А на что тратится "постоянная мощность" на скорости ->0? Должно быть на преодоление статических механических и электрических потерь в моторе, а они явно меньше того момента, который развивается по графику. Получается, на раскрутку колеса и линейное ускорение всей массы. Но тогда это нестационарный процесс и не интересно, поскольку рассматриваем низкую, но постоянную скорость...

nikvic

Цитата: edw123 от 11 Янв. 2014 в 15:45
Цитата: nikvic от 11 Янв. 2014 в 15:33
На низах в колесо вкачивается постоянная мощность Р (посмотрите токи батареи - меняются мало) - для их контроллеров.
P = K*w*I + I*I*R, где Е=K*w мало, так что I~sqrt(P/R).
Ну а КПД = K*I*w / Р ~ K*w / sqrt(P*R).
(I - фазный ток).
А на что тратится "постоянная мощность" на скорости ->0? Должно быть на преодоление статических механических и электрических потерь в моторе, а они явно меньше того момента, который развивается по графику. Получается, на раскрутку колеса и линейное ускорение всей массы. Но тогда это нестационарный процесс и не интересно, поскольку рассматриваем низкую, но постоянную скорость...
Почти полностью на нагрев.
Нестационарностью процесса вполне можно пренебречь: электрическая частота на полтора порядка выше оборотов колеса.

zap

Цитата: edw123 от 11 Янв. 2014 в 14:51
А корректно ли сравнивать кпд при разных моментах-то? В том смысле, что ограничение тока однозначно ведёт к понижению скорости при одинаковой внешней нагрузке и это уже как бы другая ситуация в рамках заголовка темы. Хотя влияние ограничения само по себе конечно интересно.
Это всё понятно, в данном случае я проверял свою гипотезу что основное падение КПД на низких оборотах происходит из-за I2*R.
Однако оказалось, что имеются ещё какие-то потери сравнимые с I2*R, если формулы калькулятора не врут. Но в чём их физический смысл? Настолько серьёзного трения в подшипниках быть не должно, что ещё?

Цитата: edw123 от 11 Янв. 2014 в 14:51
Кстати - а какая там формула для чёрного графика (нагрузки) от скорости? Особенно в диапазоне до 10км\ч? Почему она с 0 начинается? Где же "момент страгивания"? важный для кпд на низких нагрузках и скоростях.
Момент страгивания учитывается в формулах, но не показывается на чёрном графике так как чёрный график - это именно полезная работа, а преодоление трения в подшипниках а также зубцового момента не есть полезная нагрузка.

Формула для полезной работы такая:
Load = скорость * (коэф_лобового_сопр * 0.646 * скорость^2 + вес * 9.8 * (коэф_трения_качения + sin (atan (уклон/100))))
скорость в м/с, вес в кг, трение качения для резины по асфальту 0.006, уклон в процентах.


Добавлено 11 Янв 2014 в 16:15:19

Цитата: nikvic от 11 Янв. 2014 в 16:01
Почти полностью на нагрев.
На нагрев чего? I2 мы минимизировали, всё равно имеем энергию утекающую в какую-то дыру.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички