Электротранспорт

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Расширенный поиск    

Новости:

Страницы: 12>>ВсеВниз

Автор Тема: Зависимость скорости езды в горку от мощности мотора  (Прочитано 438 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

макса

  • Неравнодушный
  • **
  • Репутация:
    +1/-0
  • :
    2
    5
  • Сообщений: 172
  • Москва
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Скрытый текст
Часто задают вопрос: а такой-то мотор сколько километров в час будет тянуть в такую-то горку? А в эдакую? А если без педалей? А если раком на потолке с ними?

Чтобы ответить на эти вопросы надо вспомнить основы школьной физики :P. Давайте посчитаем, какая требуется мощность, чтобы задвинуть тело массой m вверх в горку с уклоном α градусов со скоростью vk (в километрах/час).

Итак, для начала вспомним что такое мощность. Мощность это работа разделённая на время, за которое сделана эта работа.

P = A / t
Что такое работа? Это сила, которую прикладывают к телу помноженная на расстояние, на которое это тело передвинули.

A = F * h
При движении под углом вверх мы противостоим силе тяжести, которая толкает любое тело вниз с силой:

F = m * g
Итак, чтобы подвинуть наш велосипед массой m вверх на расстояние h, нам надо совершить работу:

A = m * g * h
Но велосипед не имеет вертикального взлёта :) он двигается вверх постепенно, отталкиваясь от полотна, которое лежит под углом A к горизонту. То есть, двигаясь со скоростью v вверх под углом α, мы проедем за время t в вертикальной плоскости расстояние:

h = v * t * sin (α)
Или, если вместо v (который физики выражают в метрах/секунду), подставить vk (в более принятых км/час), получим:

    5*vk*t*sin (α)
h = ------------
         18

Окей, теперь всё, что осталось - подставить h в формулу для вычисления работы, а полученную работу - в формулу для вычисления требуемой мощности :-) В итоге получим вот такую, достаточно простую, формулу:

P = 2.725*m*vk*sin (α)

Пример

Имеется горка с наклоном 5 градусов, и мне хочется чесать по ней 20 км/ч. Масса меня+велика = 170кг. Подставляем:

P = 2.725 * 170 * 20 * sin (5) = 807.50 Вт
Но это та мощность, которая требуется только для подъёма тела в гору. К ней надо приплюсовать ещё энергию, которая требуется для простого движения по ровной поверхности со скоростью 20 км/ч. Это значение можно примерно взять из набивших оскомину графиков (1), (2). В нашем случае это мощность порядка 150Вт, значит вместе это будет 950 Вт.

Но и это ещё не всё! (c). Замечу, что это требуемая механическая мощность. Мотор преобразует электрическую мощность с неким КПД, плюс некоторая часть энергии теряется в самом контроллере. Предположим, КПД мотора на 20 км/час равна 70%, КПД контроллера 95%. Тогда требуемая электрическая мощность будет равна:

Pe = 950 / (0.70 * 0.95) = 1428 Вт
Итак, для того, чтобы с весом в 170кг фигачить в пятиградусную горку на 20 км/ч требуется электрическая мощность в полтора киловатта. Нефигово.
Простите, это расчет только для МК? если "да", то какого диаметра?

Цитирование убрано под спойлер модератором.
« Последнее редактирование: 21 Мар 2016 в 08:15 от ReSharVladimir »

DIVAS

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +75/-2
  • :
    158
    901
  • Сообщений: 3479
  • Россия, Санкт-Петербург, ЮЗ, м. Парк Победы
  • Китаефицированный маньяк-электропедист!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Скрытый текст
Часто задают вопрос: а такой-то мотор сколько километров в час будет тянуть в такую-то горку? А в эдакую? А если без педалей? А если раком на потолке с ними?

Чтобы ответить на эти вопросы надо вспомнить основы школьной физики :P. Давайте посчитаем, какая требуется мощность, чтобы задвинуть тело массой m вверх в горку с уклоном α градусов со скоростью vk (в километрах/час).

Итак, для начала вспомним что такое мощность. Мощность это работа разделённая на время, за которое сделана эта работа.

P = A / t
Что такое работа? Это сила, которую прикладывают к телу помноженная на расстояние, на которое это тело передвинули.

A = F * h
При движении под углом вверх мы противостоим силе тяжести, которая толкает любое тело вниз с силой:

F = m * g
Итак, чтобы подвинуть наш велосипед массой m вверх на расстояние h, нам надо совершить работу:

A = m * g * h
Но велосипед не имеет вертикального взлёта :) он двигается вверх постепенно, отталкиваясь от полотна, которое лежит под углом A к горизонту. То есть, двигаясь со скоростью v вверх под углом α, мы проедем за время t в вертикальной плоскости расстояние:

h = v * t * sin (α)
Или, если вместо v (который физики выражают в метрах/секунду), подставить vk (в более принятых км/час), получим:

    5*vk*t*sin (α)
h = ------------
         18

Окей, теперь всё, что осталось - подставить h в формулу для вычисления работы, а полученную работу - в формулу для вычисления требуемой мощности :-) В итоге получим вот такую, достаточно простую, формулу:

P = 2.725*m*vk*sin (α)

Пример

Имеется горка с наклоном 5 градусов, и мне хочется чесать по ней 20 км/ч. Масса меня+велика = 170кг. Подставляем:

P = 2.725 * 170 * 20 * sin (5) = 807.50 Вт
Но это та мощность, которая требуется только для подъёма тела в гору. К ней надо приплюсовать ещё энергию, которая требуется для простого движения по ровной поверхности со скоростью 20 км/ч. Это значение можно примерно взять из набивших оскомину графиков (1), (2). В нашем случае это мощность порядка 150Вт, значит вместе это будет 950 Вт.

Но и это ещё не всё! (c). Замечу, что это требуемая механическая мощность. Мотор преобразует электрическую мощность с неким КПД, плюс некоторая часть энергии теряется в самом контроллере. Предположим, КПД мотора на 20 км/час равна 70%, КПД контроллера 95%. Тогда требуемая электрическая мощность будет равна:

Pe = 950 / (0.70 * 0.95) = 1428 Вт
Итак, для того, чтобы с весом в 170кг фигачить в пятиградусную горку на 20 км/ч требуется электрическая мощность в полтора киловатта. Нефигово.
Простите, это расчет только для МК? если "да", то какого диаметра?
Спрячьте, пожалуйста, цитату под спойлер.

По теме - это расчёты вообще не для МК. Это общие расчёты необходимой механической выходной мощности на колесе (или ногах - если рассматривается бег пешком). А каким образом и с помощью чего эту мощность получать и передавать на колесо - это уже отдельная следующая задача.

Но даже если у Вас есть МК той мощности, которая требуется по этим расчётам, то это ровно ничего не гарантирует, т.к. МК выдаст заявленную механическую мощность только при определённом балансе между скоростью и крутящим моментом, а также при выполнении ещё ряда условий. И если Вы попытаетесь на скоростном МК нужной мощности въехать в крутую гору, то скорость будет гораздо меньше расчётной, а МК рискует погореть.

Мощность двигателя в киловаттах - это не единая абсолютная мера всех способностей двигателя, а всего лишь ориентировочная цифра. Она абсолютно бесполезна, если не учитывать все остальные параметры (диаметр колеса, крутящий момент, ток и т.п.).
« Последнее редактирование: 20 Мар 2016 в 19:34 от DIVAS »

макса

  • Неравнодушный
  • **
  • Репутация:
    +1/-0
  • :
    2
    5
  • Сообщений: 172
  • Москва
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
а как прятать под спойлер?

а я надеялся что засверкал лучик в конце пути. хрен там. опять ничего не понятно.
все примерно, потрогать рукой не перегрелся ли, и никакой конкретики...
почитаю еще...

DIVAS

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +75/-2
  • :
    158
    901
  • Сообщений: 3479
  • Россия, Санкт-Петербург, ЮЗ, м. Парк Победы
  • Китаефицированный маньяк-электропедист!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
а как прятать под спойлер?
В режиме редактирования сообщения кнопка "SP".

а я надеялся что засверкал лучик в конце пути. хрен там. опять ничего не понятно.
все примерно, потрогать рукой не перегрелся ли, и никакой конкретики...
почитаю еще...
А конкретики тут и не может быть. Слишком много переменных. Даже мощность МК - величина очень переменная. Мощность зависит, кроме всего прочего, от скорости и момента. При одном и том же моменте мощность при 100об/мин в 5 раз меньше чем при 500об/мин.

Да и не особо и нужна эта конкретика - вряд ли Вы будете при езде перед каждой горкой останавливаться, доставать угломер и мерить угол.
« Последнее редактирование: 20 Мар 2016 в 19:48 от DIVAS »

aleks17121960

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +96/-15
  • :
    107
    160
  • Сообщений: 5468
  • Москва
  • Я люблю свою страну за то,что она моя!(Г.Степанян)
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Велокуркулятор решил задачку по другому-170кг,5%,20кч выдал менее 900Вт,при чем потребляемой,с учетом КПД.

Делай,что должен,и будь,что будет...

макса

  • Неравнодушный
  • **
  • Репутация:
    +1/-0
  • :
    2
    5
  • Сообщений: 172
  • Москва
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
мне не нужно что бы прям "тютелька в тютельку", мне хотелось бы понимания как подобрать оборудование?
если с мотором хоть как то понятно (по конкретным примерам из уже реализованных проектов), то как подобрать батарейку?
вот  кто-то при моторчике 48В 500 Вт вкачивает 1500 Вт. из чего я делаю вывод что акум либо 60В 25А, либо 48В 30А. то есть батарейка не равна параметрам мотора, а всегда завышена. а вот насколько и что завышено? вот тут видимо каждый подбирает индивидуально от "хотелок".
я вижу что тема про скорость и моторы, но убей не понятно ничего из этой формулы: либо взять любой моторчик и втолкать ему 1500Вт и он сможет то о чем идет речь, не взяв в расчет тип мотора, прямой привод или через редуктор (в том числе цепь-звезды)?
пытаюсь понять есть ли разница между коллекторными моторами 48В 500 Вт и 48 В 1000Вт? разница в весе. в стоимости почти нет разницы. просто тупо брать с запасом и не париться? не вдаваясь в подробности. но а если не хватит батарейки до 1000Вт то и мотор никогда не выйдет на рабочий режим? от чего тоже может крякнуть? или не может? или недостаток батарейки ни как не скажется на моторе?

макса

  • Неравнодушный
  • **
  • Репутация:
    +1/-0
  • :
    2
    5
  • Сообщений: 172
  • Москва
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
я правильно понимаю что для увеличения скоростных характеристик МК нужно поднимать напряжение, а для тяги увеличивать силу тока, то есть кол-во Ач на батарейке?
или не всегда это так?

Slider

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +42/-4
  • :
    143
    869
  • Сообщений: 8351
  • Санкт-Петербург
  • Делу-время
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
я правильно понимаю что для увеличения скоростных характеристик МК нужно поднимать напряжение, а для тяги увеличивать силу тока
Правильно
то есть кол-во Ач на батарейке?
А вот здесь не правильно сила тока и ампер-часы (ач) это разные вещи не надо и путать.

Eltreco TT - компактность и комфорт. 70 в + MaxController + МАС 6Т = 55 км/ч. Электросамокат Е-Twow S2 Master.

DIVAS

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +75/-2
  • :
    158
    901
  • Сообщений: 3479
  • Россия, Санкт-Петербург, ЮЗ, м. Парк Победы
  • Китаефицированный маньяк-электропедист!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Велокуркулятор решил задачку по другому-170кг,5%,20кч выдал менее 900Вт,при чем потребляемой,с учетом КПД.
Всё правильно, никто не ошибся. Просто угол измеряется в разных единицах.
Итак, для того, чтобы с весом в 170кг фигачить в пятиградусную горку на 20 км/ч требуется электрическая мощность в полтора киловатта.

DIVAS

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +75/-2
  • :
    158
    901
  • Сообщений: 3479
  • Россия, Санкт-Петербург, ЮЗ, м. Парк Победы
  • Китаефицированный маньяк-электропедист!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
, Если Вы хотите познать истину и понять всю суть от начала до конца - для этого нужно много читать, изучать и научиться свободно понимать следующие темы: физика/механика, физика/электричество, физика/магнетизм, теория БДПТ, теория ХИТ и т.п.. Изучение и познание всего этого может занять годы.

Если же Вам нужно просто самокат/велосипед/(...) построить - почитайте форум, найдите похожий проект и на его основе (с учетом его ошибок) проектируйте свой. Если чего-то непонятно - задайте конкретный вопрос в профильной теме.

av404

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +60/-13
  • :
    276
    564
  • Сообщений: 3282
  • Екатеринбург, Метеогорка
  • Ездил, езжу и буду ездить...
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Я ещё добавлю из практики.
Моя лошадка на редукторнике 24в/250вт и контроллере 48в/350вт горки в 5% брала на ура, пока был новый аккум. Вкачивалось ~900вт (50в х 18а). Если горка длиннее 200м, двигатель заметно теплел. Ножками треба помогать.
Сейчас аккум постарел и уже не позволяет стартануть на такой горке и разогнаться до 20км/ч. Только с ножками.

Вот и соображайте. Если горки нечасто, не круто и не затяжные - моего конфига достаточно.
И ещё - при ДД моторе смело умножай требуемую мощу на два или три - у них, по моим понятиям, на малых скоростях КПД мизерный.

Green City Jet New 16''. Мотор - 24в/250вт. АКБ - литиево-ионный 48в/16ач 13s5p 18650

av404

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +60/-13
  • :
    276
    564
  • Сообщений: 3282
  • Екатеринбург, Метеогорка
  • Ездил, езжу и буду ездить...
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды

Green City Jet New 16''. Мотор - 24в/250вт. АКБ - литиево-ионный 48в/16ач 13s5p 18650

макса

  • Неравнодушный
  • **
  • Репутация:
    +1/-0
  • :
    2
    5
  • Сообщений: 172
  • Москва
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
десятилетия уйдут а не годы. откуда по нынешним временам столько свободного времени?
а копировать с учетом ошибок... ну как тут копировать? кому то и 24/250 не нарадуется, а другой мотор 48/500 ставит и не хватает.
для того что бы строить, надо хоть немного понимать что строишь. а я пока не пониманию. а очень хочется.

DIVAS

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +75/-2
  • :
    158
    901
  • Сообщений: 3479
  • Россия, Санкт-Петербург, ЮЗ, м. Парк Победы
  • Китаефицированный маньяк-электропедист!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
кому то и 24/250 не нарадуется, а другой мотор 48/500 ставит и не хватает.
Вот именно! Ощущения у каждого свои. Кому-то 250Вт и 25км/ч хватает, а кому-то и 18кВт 80км/ч мало.
Допустим, Вы высчитаете какие-то цифры. Как Вы будете определять, достаточно или мало этого будет лично для Ваших ощущений?

Сходите на какую-нибудь встречу любителей электротранспорта, попробуйте покататься на том-другом-третьем, после этого сможете сориентироваться. В Москве много любителей электротранспорта.

Мелкий электротранспорт - это тонкий баланс между хотелками/ощущениями и массой/стоимостью. Либо это что-то недорогое и относительно вялое - т.е. именно транспорт, для езды на работу, либо это что-то дорогое и мощное именно для катания и получения удовольствия от скорости.
В среднем, если город плоский и горизонтальный, а хотелки скромные, то 250Вт для езды 3-5км на работу по второстепенным улицам достаточно.
Для комфортной езды на 10-30км по оживлённым улицам уже нужно побольше, 500-1000Вт.
А если хочется острых ощущений, то начинается погоня за снижением массы, мощностью, скоростью и т.п. - в общем, это уже электромотоцикл.
« Последнее редактирование: 22 Мар 2016 в 08:58 от DIVAS »

Drift3r

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +9/-2
  • :
    290
    151
  • Сообщений: 1014
  • Россия, Москва
  • Редкий ездун
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Добрый день.
Очень здОрово расписан расчет!

, я предложу Вам такой вариант:
1) Придумайте, в какую горку  с какой максимальной скоростью Вы хотите въехать (можно взять реальную горку и померить, но только это должен быть затяжной подъем, а не маленькая горка, в которую можно влететь с разгона по инерции).
2) рассчитайте по формулам мощность. Это будет номинальная мощность будущего мотора.
3) по радиусу колеса переведите линейную скорость в угловую скорость вращения двигателя. Это будет номинальная скорость двигателя.
Этих двух номинальных данных должно быть достаточно для выбора.
Соответственно, все горки более пологие, вы преодолеете быстрее. Те, что круче - придется педалировать, либо проехать медленнее.
Далее нужно смотреть допустимые токи двигателя в разных режимах, чтобы выбрать контроллер и батарейки-провода, но это лучше пусть ветераны пояснят. 

Мудрый не беспокоится ни о чем, Поскольку он устал беспокоиться, И поэтому он не страдает от Несчастий и бед. (71 чжан).

макса

  • Неравнодушный
  • **
  • Репутация:
    +1/-0
  • :
    2
    5
  • Сообщений: 172
  • Москва
  • Ездю на батарейках!
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
во завернул!!  %-)
за ради чего так заморачиваться?
48В 800Вт коллекторник тянет оного деда и кучу ребятишек на видео 5 минут. показатель. к этому хорошую батарейку и будет счастье. летом. по горизонтале.
остальное только с опытом.

TRO

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +193/-49
  • :
    552
    891
  • Сообщений: 6175
  • Украина, г. Запорожье.
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
...
Сходите на какую-нибудь встречу любителей электротранспорта, попробуйте покататься на том-другом-третьем, после этого сможете сориентироваться. В Москве много любителей электротранспорта.
...
Так тоже фиг сориентируешся. Апетиты приходят во время еды. Если мне сначала казалось что 30км/ч с легким ветром в ушах было пределом мечтаний, то собрав вел на 40км/ч, я к нему привык и 30км/ч мне стало явно тоскливо мало. Тоже самое с третьим велом на 50 км/ч, теперь тот что на 40 км/ч унылая черепашка.


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

Slider

  • Старожил
  • *****
  • Репутация:
    +42/-4
  • :
    143
    869
  • Сообщений: 8351
  • Санкт-Петербург
  • Делу-время
  • Оффлайн Оффлайн
    • Награды
Я тоже прошел по пути от стандартных 25 км/ч до 55, но когда понял, что дальнейшее увеличение скорости в городских условиях не дает прироста средней, а вел утяжеляет значительно (нужны более емкие и соотв. тяжелые батки, моторы), я остановился... Некоторые даже обратно к "лайтку" возвращаются...

Eltreco TT - компактность и комфорт. 70 в + MaxController + МАС 6Т = 55 км/ч. Электросамокат Е-Twow S2 Master.
Страницы: 12>>ВсеВверх