Мотор-колесо. Как работает.

[nikvic]

заряд через сечение провода обмотки больше (раз в 10 в начале разгона), чем через клемму батареи, из-за ШИМа.

   
...Закон Сохранения Импульса и Закон Сохранения Энергии мы выбрасываем ?

ШИМ - это обычный ключ который имеет всего два состояния: "включено полностью" или "выключено в ноль" напряжение питания.
Приходя в нагрузку - в нашем случае - МоторКолесо(его обмотки), мы считаем что эти "импульсы" вызывают действие как "среднее действующее значение", т.е. реальный ток будет "действующим" а не мгновенным!

Вы сильно усложнили себе задачу, рассматривая обе функции 6-и ключей стандартного 3-фазного контроллера - переключательную и  ШИМ-преобразователя понижающего DC-DC.
Возьмите щёточный мотор, которому не нужно переключать полярности,  и ШИМ с одним ключом - может быть, станет  понятнее, как работает ШИМ.

Или даже не моторчик, а электоромагнит, 1 Ом, 1 Генри.
   Питать его нужно напряжением 2 вольта, а батарея у Вас - 24 вольта. Что там будет с энергией, и причём там импульс?

[FAS_r7]

Я так понимаю, основной смысл в переключении кол-ва витков в моторе заключается в большем кол-ве времени использования мотора в зоне лучшего КПД.   поясню как я это вижу:

максимальный КПД МК где-то на скорости 80% от ХХ,  да?  пусть скорость ХХ 50кмч.
на скорости 20% от ХХ (10кмч) - КПД очень низкий, наверное, ниже 20%.
Имея возможность удвоить витки, ХХ снизится до 25кмч, но на скорости 10кмч КПД будет уже лучше, порядка 40%.
Потом, когда скорость подымется до 20кмч (т.к. дальше МК почти перестанет торкать) переключаемся обратно, и с КПД возрастающим от 40% продолжаем разгон, например до 40кмч.

Я сильно не прав ???

[ZxV]

Я сильно не прав ???

угу
грубо говоря кпд определяется частотой вращения (линейной скоростью на поверхности ротора)
тк
с величиной момента связаны омические потери
с частотой вращения связаны потери на перемагничивание аэродинамическое сопротивление и тд
тк омические потери от оборотов не зависят а с ростом оборотов механическая мощность растет
то до некоторых пределов с ростом оборотов увеличивается кпд

скомутировав обмотки в параллель мы только меняем внешний питающий ток и внешнее питающее напряжение
непосредственно на каждом витке ничего не меняется
остается тотже ток и тоже напряжение

выключая часть обмотки мы также "выключаем" часть потерь
тоже ничего тут особо не выйграеш

к томуже
играццо с выключением части обмотки можно если в двигателе есть запас по железу
например любимые некоторыми сериесники которые при номинальной мощности в районе 7кВт весят 70кг
применительно к электровелу получается из двигателя 1кВт делаем двигатель 250Вт который стартовать будет также как 1кВт но без помощи педалей больше 20км/ч на плоскости не разгонится
зы я не вижу к какой экономии потребляемой энергии может привести перекомутация обмоток или выключение части обмоток
желание разгребать кучу приведенных тут формул и графиков нет
зы2 чтото в моей писанине слехка какаето каша получилась :/

[nikvic]

Я так понимаю, основной смысл в переключении кол-ва витков моторе заключается в большем кол-ве времени использования мотора в зоне лучшего КПД.   поясню как я это вижу:

максимальный КПД МК где-то на скорости 80% от ХХ,  да?  пусть скорость ХХ 50кмч.
на скорости 20% от ХХ (10кмч) - КПД очень низкий, наверное, ниже 20%.
Имея возможность удвоить витки, ХХ снизится до 25кмч, но на скорости 10кмч КПД будет уже лучше порядка 40%. Потом, когда скорость подымется до 20кмч (т.к. дальше МК почти перестанет торкать) переключаемся обратно, и с КПД возрастающим от 40% продолжаем разгон, например до 40кмч.

Я сильно не прав ???

Сильно.
Сам по себе КПД, без момента, нам не интересен - интересно максимизировать КПД для требуемого момента при заданной скорости.
Однако КПД "не максимизируется". Полезная мощность - произведение момента на омегу - оказывается заданной. А момент однозначно задаёт плотность тока, значит, и тепловую мощность.
====
Понимаю, откуда такие мысли - из фабричных кривых момент-КПД-скорость для МК при полностью открытом "газе". Реально на малой скорости "газ" открыт частично, и кривая КПД смещается в область малых скоростей. Но там и моменты меньше...

[i]

..желание разгребать кучу приведенных тут формул и графиков нет...

Значит прав тот у кого голос громче?
Как без "разгребания кучи формул и графиков" найти ошибку? Или достаточно высказать мнение и не опускаться до аргументов? Базар получится.

[ZxV]

..желание разгребать кучу приведенных тут формул и графиков нет...

Значит прав тот у кого голос громче?
Как без "разгребания кучи формул и графиков" найти ошибку? Или достаточно высказать мнение и не опускаться до аргументов? Базар получится.

получится неполучится...
ну выж не первый год на форумах
должны видеть и понимать
1 что посты в перемешку от разных авторов в целом стройностью изложения не отличаются
все это разгрести и структурировать...
да ну нафик
2 гораздо проще и и менее объемно обьяснить то что есть чем доказать что чегото нет
особенно хорошо это чувствуется на примере изобретателей всях "вечных" двигателей и подобного
народ из физических законов и своих заблуждений такую кучу намешает
что фиг в этом разберешся

в конце концов каждый форумчанин имеет право без грубостей высказать свое мнение в любой форме

[ZxV]

что делать например с этим

Благодарю, коллеги, вразумили. Наконец-то я понял то, что вы мне втолковывали. Каждому отдельное спасибо. 
Действительно, ошибка не в расчёте, а в интерпретации результата, по простоте душевной я отождествил экономию заряда (амперчасов) с экономией энергии (ваттчасы). Это не верно, иначе обычный трансформатор был-бы вечным источником энергии, так как ток вторичной обмотки у него в разы больше тока первички, следовательно и заряды за время t у него проходят по обмоткам разные.
Итак, факт экономии заряда и времени разгона при коммутации витков можно считать доказанным. То, что энергия не экономится, только лучше, нет забот о нобелевке, закон сохранения энергии опять устоял.
Оставим пока за кадром вопрос: "Что мы возим в аккумуляторах, амперчасы или энергию?".

Далее я поведу атаку на оппонентов с другого боку - при каком способе регулирования нагрев обмоток меньше, при увеличении тока или витков.

вы признали что энергия не экономится
как по мне
все
вопрос закрыт
но несмотря на то что энергия не экономится вы считаете что положительный эффект есть 
для меня это противоречие
и с какого с какого места брацца за объяснение
если вы признали некоторую ошибку и соответственно по идее должно изменится то что вы писали ранее

[ZxV]

а ответ почему с этого не будет толку
был дан с самого начала

Есть такое понятие как "плотность тока" в окне сердечника, она пропорциональна тяге. Превышать определённый уровень плотности тока нельзя (жарим мотор). Выкорачивая часть обмотки мы теряем в плотности тока, так как часть обмотки просто занимает место и не работает. А значит на максимальной скорости имеем потерю мощности. Если коммутацию обмотки вы называете  "электрической коробкой передач", то ШИМ будет более продвинутым вариантом "электрический вариатор".  ШИМ с контролем фазного тока, при меньшем потреблении от батареи на старте , даст бОльшую тягу чем на крейсерской скорости (аналог вариатора в чистом виде).

...ШИМ с контролем фазного тока, при меньшем потреблении от батареи на старте , даст бОльшую тягу чем на крейсерской скорости (аналог вариатора в чистом виде).

Нет.
Я делал расчёты, которые показали, что ШИМ не даёт экономии энергии при разгоне, а электронная коробка даёт экономию пропорционально числу передач. Фокус в том, что тягу даёт не столько ток, сколько ампер-витки, если варьировать и то и другое, можно получить выигрышные режимы разгона.
Про "лишние" витки я не расстраиваюсь, как и Вы по поводу "лишних" шестерёнок в автомобильной коробке передач. Они выполняют свою работу, тогда когда это нужно.

при токах в 10-20ампер возможно такая схема и будет работать, но только потому, что мк имеет Очень большой запас прочности,
но вот выкидывать из работы бОльшую часть обмоток на большой скорости, когда для подержания этой скорости или разгона нужна практически вся доступная мощность, обмотки просто поплавятся.
поскольку выкинув, к примеру, половину обмоток из работы, вы уменьшаете максимальную мощность которую может выдать мк, а оставшаяся половина при тех же токах начинает греться в 4 раза сильнее(сопротивление растет в 2 раза - рассеиваемая мощность в 4 при том же токе) = ну и где тут ЭКОНОМИЯ?
вот если, например, сделать перекоммутацию или 2 половины обмоток в параллель или эти же 2 половины последовательно, тогда кпд при разгоне действительно повысится, но и обмотки в этом случае будут использоваться на 100%!

в целом согласен с этими цитатами

[i]

Итак, про нагрев обмоток. Три случая. (без графиков)
1) номинальные витки и номинальный ток: Р_{нагрева}=I²*R, за время t работа потраченная на нагрев A₁=P*t=I²*R*t.
2) номинальные витки и двойной ток: Р_{2нагрева}=(2*I)²*R, за время t₂ работа потраченная на нагрев A₂=P₂*t₂=4*I²*R*t₂.
3)
   а) двойные витки и номинальный ток: Р_{3a_нагрева}=I²*2*R, за время t₃ работа потраченная на нагрев A_3а=P_3а*t₃=I²*2*R*t₃.
   б) номинальные витки и номинальный ток:  Р_{3b_нагрева}=I²*R, за время (t₄ - t₃) работа потраченная на нагрев A_3b=P_3b*(t₄ - t₃)=I²*R*(t₄ - t₃)
   итого A₃=A_3a+A_3b=I²*R*(2*t₃+t₄-t₃)=I²*R*(t₃+t₄)

t₂=t/2, t₄=t/4, t₃=t*3/4 (из решения задачи поста 81 для случая К=2)
тогда
A₁=I²*R*t
А₂=4*I²*R*t₂=4*I²*R*t/2=2*I²*R*t=2*А₁
A₃=I²*R*(t₃+t₄)=I²*R*(t*3/4+t*1/4)=I²*R*t=А₁

Получается, что во втором случае мы имеем бОльший нагрев, а в третьем, такой же как и в первом.
P.S. Уверен, что никто не снизойдёт до проверки этих этих выкладок, но надо же мне как-то аргументировать свою точку зрения. Извините, но расчёт на пальцах  мне непонятен...

[Павел]

заряд через сечение провода обмотки больше (раз в 10 в начале разгона), чем через клемму батареи, из-за ШИМа.

   
...Закон Сохранения Импульса и Закон Сохранения Энергии мы выбрасываем ?

ШИМ - это обычный ключ который имеет всего два состояния: "включено полностью" или "выключено в ноль" напряжение питания.
Приходя в нагрузку - в нашем случае - МоторКолесо(его обмотки), мы считаем что эти "импульсы" вызывают действие как "среднее действующее значение", т.е. реальный ток будет "действующим" а не мгновенным!

я в шоке. Ну как соотносятся "заряд через сечение провода обмотки" и "Закон Сохранения Импульса" ?
ШИМ - это  [b-b]НЕ[/b-b] обычный ключ!!! Это ДВА ключа !!! Сначала заряд идёт из акка по верхнему в МК, затем из акка [b-b]НИЧЁ[/b-b] не идёт, а в это время ток МК замыкается через нижний ключ и [b-b]ТЕЧЁТ[/b-b], из акка не течёт а в МК течёт и течёт, представляете  .
А так как ток - это движение заряженных частиц, т.е. зарядов, по МК их больше протечёт,

Таким образом, ШИМ может рассматриваться как "трансформатор тока", и уважаемый [b-b]i[/b-b] полностью прав!

Уважаемый [b-b]i[/b-b] попытался опровергнуть ЗСЭ и оказался полностью прав?
Ну насмешили , троллинга както не так весело (теперь понятно откуда взялся неправильно рассчитанный дроссель в зарядке)

...признали что энергия не экономится
как по мне
все
вопрос закрыт
но несмотря на то что энергия не экономится вы считаете что положительный эффект есть 
для меня это противоречие
и с какого с какого места брацца за объяснение
если вы признали некоторую ошибку и соответственно по идее должно изменится то что вы писали ранее

А эффект есть если принять во внимание сопротивление обмотки - там потери. Так вот, если тока вкатим в 2 раза больше, то разгон будет в 2 раза быстрее, следовательно скорость (кинетическую энергию) наберём в 2 раза быстрее, [b-b]НО[/b-b]: мощность нагревающая обмотку выше в 4 раза, следовательно энергия, потраченная на нагрев будет в 2 раза больше (т.к. время нагрева в 2 раза меньше).
Из этого следует: чем медленнее разгон тем меньше потерь на нагрев обмоток.

Итак, про нагрев обмоток....

...P.S. Уверен, что никто не снизойдёт до проверки этих этих выкладок, но надо же мне как-то аргументировать свою точку зрения. Извините, но расчёт на пальцах  мне непонятен...

Проверил (кроме математики в п.3  ) похоже на правду.

Вот только случае 3)а) скорость не наберём больше Vмакс/2, ибо противоэдс больше изза большего кол-ва витков. А за оставшиеся 1/4 t не удастся набрать Vмакс, ибо до Vмакс ещё надо набрать 3/4 кинетической энергии, т.е. в 3-м случае скорость Vмакс не наберём время t. Как собственно и не удастся поддерживать ток на номинальном значении когда ПЭДС увеличенных витков достигнет Vакка.

[ZxV]

P.S. Уверен, что никто не снизойдёт до проверки этих этих выкладок, но надо же мне как-то аргументировать свою точку зрения. Извините, но расчёт на пальцах  мне непонятен...

ну сама по себе математика на быстрый взляд правильная
и что?
можно выводы для тех кто нехочет пересматривать сантабарбару с самого начала

[nikvic]

А эффект есть если принять во внимание сопротивление обмотки - там потери. Так вот, если тока вкатим в 2 раза больше, то разгон будет в 2 раза быстрее, следовательно скорость (кинетическую энергию) наберём в 2 раза быстрее, [b-b]НО[/b-b]: мощность нагревающая обмотку выше в 4 раза, следовательно энергия, потраченная на нагрев будет в 2 раза больше (т.к. время нагрева в 2 раза меньше).
Из этого следует: чем медленнее разгон тем меньше потерь на нагрев обмоток

Было бы верно, если бы мы имели дело с идеальным движком - нагрев лишь омический, и никакого сопротивления воздуха. В этом случае КПД=100% при нулевом моменте и токе 

Фактически сам движок имеет механическое сопротивление (квадратичная функция от скорости, паспортные данные), которое тоже даёт нагрев. Да и "прямоугольность" обычных контроллеров ограничивает КПД. О потерях в ключах-диодах можно и не упоминать....

[i]

...Проверил (кроме математики в п.3  ) похоже на правду.

По шкале времени от 0 до t₃ идём на удвоенных витках (2*R), от t₃ до t₄  на номинальных (R). Таки образом (t₄ - t₃) - это чистое время на нормальных витках.

Выводы: правильнее менять витки в обмотка, нежели разгонять токи, так как получаем динамичный разгон и крутые горки, без дополнительного нагрева обмоток.

Реальные движки отличаются от идеальных тем, что у них всё гораздо хуже. Идеальные условия и движки хороши тем, что упрощают расчёт,  позволяют проверить голую идею и отвечают на вопрос:  "А стоит ли туда копать?".

[nikvic]

Выводы: правильнее менять витки в обмотка, нежели разгонять токи, так как получаем динамичный разгон и крутые горки, без дополнительного нагрева обмоток.

Ответьте на два вопроса.
1/ Верно ли, что момент определяется плотностью тока?
2/ Верно ли, что омическое тепловыделение определяется плотностью тока (квадрат*константа)?

Вне зависимости от числа витков...

[ZxV]

Выводы: правильнее менять витки в обмотка, нежели разгонять токи, так как получаем динамичный разгон и крутые горки, без дополнительного нагрева обмоток.

неправильно
1 сама по себе велечина тока ни о чем не говорит
тепловыделение в двигателе на омическом сопротивлении определяется плотностью тока
поэтому если не устраивает кпд мотора то приходится увеличивать габариты мотора и тем самым уменьшать плотность тока
2 если вы на этапе 3b не будете коммутировать обмотку а оставите двойные витки с половинным током
то получите такойже момент а следовательно и тотже разгон на этом этапе
но Р3b_нагрева будет в 2-а раза меньше
отсюда следует
сама по себе математика у вас правильная
постановка задачи и выводы не коректны

[i]

1) момент=сила*плечо, если плечо не изменяем и сила=константа*ток*число_витков и считая плотностью тока произведение тока на витки, тогда да.
2) мощность тепловыделения равна I²*R, а тепловыделение (то есть работа на нагрев) ещё зависит от времени этого тепловыделения. Ответ - нет, время не учтено, а оно не константа.

[ZxV]

2) мощность тепловыделения равна I²*R, а тепловыделение (то есть работа на нагрев) ещё зависит от времени этого тепловыделения. Ответ - нет, время не учтено, а оно не константа.

время чего?
разгона электровелосипеда?
"двойные" витки с половинным током создадут тотже момент что и "номинальные" витки с номинальным током
если момент тотже то и время разгона будет тоже
зы вообще мне ненравится "номинальные"-"двойные" витки
в мотор колесе никаких двойных витков появится не может
можно только вырубить например половину обмоток
но тогда коректней называть
"половинные"-"номинальные" витки

[i]

2 если вы на этапе 3b не будете коммутировать обмотку а оставите двойные витки с половинным током
то получите такойже момент а следовательно и тотже разгон на этом этапе
но Р3b_нагрева будет в 2-а раза меньше

Да так, но проблема в том, что оставив двойные витки мы должны будем вдвое поднять напряжение для достижения Vmax. Это просто подтверждает, что выгодней увеличивать напряжение и уменьшать токи, а с этим, по моему, уже ни кто не спорит, мало того, именно так и делают (12->24->36->48->...), а чтоб велики не летали скорость ограничивают витками.