Электрические двигатели нового поколения

[zap]

Это, конечно, связано с тем, что в даташитах сидят свойства сложного чёрного ящика - мотора и контроллера.

Так ведь и графики в симуляторе считаются для чëрного ящика, поэтому противоречия тут нет. Ведь симулятор на ebike.ca симулирует лисапед с трепецевидным контроллером, для синусного контроллера динамика разгона, максималка, расход будут несколько отличаться. Поэтому и К у меня получается практически такой же, как у них.

[nikvic]

Это, конечно, связано с тем, что в даташитах сидят свойства сложного чёрного ящика - мотора и контроллера.

Так ведь и графики в симуляторе считаются для чëрного ящика, поэтому противоречия тут нет.

Параметры типа R, L, М0 и К в прямых опытах измеряются  с большой точностью, как и "тонкости" работы контороллера. Счёт может быть весьма точным - гораздо точнее, чем разброс при измерениях на стенде.

[zap]

Параметры типа R, L, М0 и К в прямых опытах измеряются  с большой точностью, как и "тонкости" работы контороллера. Счёт может быть весьма точным - гораздо точнее, чем разброс при измерениях на стенде.

Не спорю, но при использовании "точного" К придëтся делать поправку на трапецевидное управление, вычитать те 8% КПД итд. А тут имеем готовый коэффициент со всеми поправками, подставил в формулу и вперëд

И, главное - по даташиту мотора можно его сразу добавлять в симулятор, и он будет там изображаться достаточно реалистично. Вот только бы R как-то вычислить.

[nikvic]

Параметры типа R, L, М0 и К в прямых опытах измеряются  с большой точностью, как и "тонкости" работы контороллера. Счёт может быть весьма точным - гораздо точнее, чем разброс при измерениях на стенде.

Не спорю, но при использовании "точного" К придëтся делать поправку на трапецевидное управление, вычитать те 8% КПД итд. А тут имеем готовый коэффициент со всеми поправками, подставил в формулу и вперëд

И, главное - по даташиту мотора можно его сразу добавлять в симулятор, и он будет там изображаться достаточно реалистично. Вот только бы R как-то вычислить.

Я пытался, но разброс гнусный, и процесс для минимизации невязок пока не сходится.
Никаких поправок на трапецию я не делал, когда считал дифуры в своём варианте симулятора - поленился выписать точные интегралы для линейных процессов.
Есть там непреодолимые "штучки" - зависимость мгновенного К от мгновенного значения фазного тока около насыщения, потери Фуко и т.п.

[SergeyDon]

дико извиняюсь,
возможно я не в ту оперу лезу но всё-же:
почему нельзя использовать вот например такие движки:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__17986__Turnigy_RotoMax_1_60_Brushless_Outrunner_Motor.html


они правда трехфазные... но к ним есть спец.контроллеры ит.п. штуки...

[zap]

Мы именно трëхфазные синхронники и обсуждаем.
Тема модельных двигателей неоднократно поднималась на форуме. Им нужна зверская понижающая передача, ибо момернт у них никакой, и чтобы снять нормальную мощу придëтся их раскручивать до зверских оборотов.

[metelev_sv]

К мощности равным образом имеет отношение и К: максимальная мощность достигается при половинных от ХХ оборотах.

Очень неточное утверждение как минимум. В таблицах для кристаллайтов указаны данные по максимальной эффективности Max-Eff максимальной выходной мощности Max-Pout и максимальному моменту Max-Torque. Вот берём для HS24 N=290.1 (Max-Eff), N=233.8 (Max-Pout) То есть 4/5 оборотов примерно, а не 1/2. У тягового 2/3 примерно.

Я подозреваю, что небольшой запас оставлен намеренно, для устойчивости. Чтобы падение оборотов не приводило к падению мощности. И что можно сделать наоборот, чтобы эффективность максимальная была при меньших оборотах, чем максимальная мощность. Но додумывать лень.

И, главное - по даташиту мотора можно его сразу добавлять в симулятор, и он будет там изображаться достаточно реалистично. Вот только бы R как-то вычислить.

Модель нужно, тогда можно вычислить. У того, что считалось в разговоре в этой теме, я не всё понимаю во-первых, а во-вторых, есть резервы.

Не понимаю, почему Никвик связывает КПД с оборотами, есть у этого какая-то математическая подкладка?

Спойлер

КПД очень просто посчитать. Входная мощность P1=U*I Выходная мощность P2=сила*путь. Если у нас колесо какого-то радиуса R, то сила=момент/R, а путь=длина_окружности_колеса*RPM/60(секунд в минуте, как уже говорилось). Радиус сокращается, остаётся P2=момент*RPM*pi/30

Отсюда полезный вывод тот, что P2 зависит и от RPM и от момента в равной степени. А соотношение между ними мы меняем намоткой, "скоростной" или "тяговой". В сущности намотка это аналог механического редуктора. Как уже говорилось, но по-моему не было услышано.

Резервы такие: я не вижу, чтобы где-то был задействован батарейный ток. А ведь он определяет процент потерь. Ведь вкачанная в колесо мощность состоит из произведения напряжения и тока.

Кроме того, используемая модель не учитывает насыщения сердечника, оно нигде и ни в каком виде не заложено. При больших токах момент уже должен нелинейно от тока зависеть. Можно это прямо из графика увидеть, а можно посчитать из КПД --- и это независимый способ, потому что, повторяюсь уже, батарейный ток не задействован нигде.

На самом деле что-то я думаю что можно не изобретать, так сказать, велосипед, а взять какую-нибудь хорошую книжку с формулами. Наверняка всё уже до нас написано. Просто тут начинается уже такая область, где слишком много приходится делать предположений, и хорошо бы понимать, насколько они оправданы.

[mevial]

В сущности намотка это аналог механического редуктора. Как уже говорилось, но по-моему не было услышано.

Далеко не аналог редуктора, если у МК максимальный момент 100нм, дальше насыщение, то хоть тресни и намотай в 10 раз больше витков, а момент не увеличить, а вот редуктором момент поднимается пропорционально снижению оборотов, и так до предела прочности самого редуктора.

[metelev_sv]

Далеко не аналог редуктора, если у МК максимальный момент 100нм, дальше насыщение, то хоть тресни и намотай в 10 раз больше витков, а момент не увеличить, а вот редуктором момент поднимается пропорционально снижению оборотов, и так до предела прочности самого редуктора.

Конечно аналогия эти ограничения не учитывает. Но там, где они ещё не существенны, аналог редуктора всё же. Не может быть по-другому, если только КПД достаточно высокий. Если положить КПД=1, то RPM*момент становится однозначно определённым входной мощностью и уменьшая RPM мы автоматически увеличиваем момент и наоборот. В реальности всё определяется потерями и пределами применимости, и значит умозрительно здесь уже мало что можно сказать.

[nikvic]

К мощности равным образом имеет отношение и К: максимальная мощность достигается при половинных от ХХ оборотах.

Очень неточное утверждение как минимум. В таблицах для кристаллайтов указаны данные по максимальной эффективности Max-Eff максимальной выходной мощности Max-Pout и максимальному моменту Max-Torque.

Все эти таблицы описывают не сам мотор, а его характеристики в паре с конкретным контроллером. Каждый из них ограничивает вкачиваемую мощность на малых оборотах, и эта область может  перекрывать 50% от ХХ. В этом случае макс. мощность - на границе области.

Для получения характеристик собственно мотора можно воспользоваться симулятром, где выставит свой контроллер с ограничением тока 999А - и получите параболу мощности с нулём в начале и в ХХ и максимумом посередине. Ну и КПД в ней - около 50%.

Это всё хорошо известно...

[nikvic]

Если положить КПД=1, то RPM*момент становится однозначно определённым входной мощностью и ...

Достоверно известно, что КПД=1 для идеального мотора достигается при нулевой мощности
КПД, даже в идеале (т.е. с минимальными - теоретически - потерями) не  больше РПМ/ХХ.

[metelev_sv]

Если положить КПД=1, то RPM*момент становится однозначно определённым входной мощностью и ...

Достоверно известно, что КПД=1 для идеального мотора достигается при нулевой мощности
КПД, даже в идеале (т.е. с минимальными - теоретически - потерями) не  больше РПМ/ХХ.

Вот откуда берётся это утверждение?

[nikvic]

Если положить КПД=1, то RPM*момент становится однозначно определённым входной мощностью и ...

Достоверно известно, что КПД=1 для идеального мотора достигается при нулевой мощности
КПД, даже в идеале (т.е. с минимальными - теоретически - потерями) не  больше РПМ/ХХ.

Вот откуда берётся это утверждение?

Из "двигателя Ампера". Проводник длины L  и сопротивлением R скользит  по шинам с напряжением  U со скоростью V  поперёк магнитного поля с индукцией В.

Есть там тяга (сила Ампера), F=BIL, есть проивоЭДС, BVL. есть и закон Ома, U=E+I*R. В роли моторного коэфф. К= BL.
Ну а ХХ из равенства U=E, т.е. ВVL=U.

[metelev_sv]

Из "двигателя Ампера". Проводник длины L  и сопротивлением R скользит  по шинам с напряжением  U со скоростью V  поперёк магнитного поля с индукцией В.

Есть там тяга (сила Ампера), F=BIL, есть проивоЭДС, BVL. есть и закон Ома, U=E+I*R. В роли моторного коэфф. К= BL.
Ну а ХХ из равенства U=E, т.е. ВVL=U.

Поскольку у него есть R, и значит тепловые потери, то он уже не идеальный. Если R положить равным нулю, то получаем BIL*V*t(то есть сила на путь)=U(то есть BVL)*I*t, тождественное равенство при любой скорости и КПД=1 при любой скорости.

[nikvic]

Из "двигателя Ампера". Проводник длины L  и сопротивлением R скользит  по шинам с напряжением  U со скоростью V  поперёк магнитного поля с индукцией В.

Есть там тяга (сила Ампера), F=BIL, есть проивоЭДС, BVL. есть и закон Ома, U=E+I*R. В роли моторного коэфф. К= BL.
Ну а ХХ из равенства U=E, т.е. ВVL=U.

Поскольку у него есть R, и значит тепловые потери, то он уже не идеальный. Если R положить равным нулю, то получаем BIL*V*t(то есть сила на путь)=U(то есть BVL)*I*t, тождественное равенство при любой скорости и КПД=1 при любой скорости.

Модель с нулевым сопротивлением ничего не даёт для реальных движков. Мотор Ампера идеален в том смысле, что ограничивает сверху любой реальный мотор, на нём - известный знак качества "лучче не могу" 

[zap]

Из "двигателя Ампера". Проводник длины L  и сопротивлением R скользит  по шинам с напряжением  U со скоростью V  поперёк магнитного поля с индукцией В.

Есть там тяга (сила Ампера), F=BIL, есть проивоЭДС, BVL. есть и закон Ома, U=E+I*R. В роли моторного коэфф. К= BL.
Ну а ХХ из равенства U=E, т.е. ВVL=U.

Это всё умозрительная модель, которая не имеет отношения к практике. На практике батарейный ток всегда ограничивается, а значит ограничивается U (через скважность ШИМ), а значит в формулах выше U это не постоянная, а переменная. Поэтому КПД может быть достаточно высоким в достаточно широком интервале оборотов, и реальная кривулина КПД совсем не похожа на параболу с центром посередине. Дополнительное увеличение КПД возможно за счёт ограничения "фазного тока", тогда на начальный участок параболы накладывается дополнительное ограничение на U, с соответствующим ростом КПД на этом участке. К сожалению, в симуляторе на ebike.ca до сих пор не сделали ограничение фазного тока, а зря.

[nikvic]

Из "двигателя Ампера". Проводник длины L  и сопротивлением R скользит  по шинам с напряжением  U со скоростью V  поперёк магнитного поля с индукцией В.

Есть там тяга (сила Ампера), F=BIL, есть проивоЭДС, BVL. есть и закон Ома, U=E+I*R. В роли моторного коэфф. К= BL.
Ну а ХХ из равенства U=E, т.е. ВVL=U.

Это всё умозрительная модель, которая не имеет отношения к практике. На практике батарейный ток всегда ограничивается, а значит ограничивается U (через скважность ШИМ), а значит в формулах выше U это не постоянная, а переменная. Поэтому КПД может быть достаточно высоким в достаточно широком интервале оборотов, и реальная кривулина КПД совсем не похожа на параболу с центром посередине. Дополнительное увеличение КПД возможно за счёт ограничения "фазного тока", тогда на начальный участок параболы накладывается дополнительное ограничение на U, с соответствующим ростом КПД на этом участке. К сожалению, в симуляторе на ebike.ca до сих пор не сделали ограничение фазного тока, а зря.

Гм, ничто не мешает вывести КПД для других напряжений. Если говорит про симулятор, то он вполне воспроизводИм - в том числе и для начальной части, где постоянным параметром яляется вкачиваемая мощность. Дать формулы или вывведите сами?
Понятно, что без тонкостей - но в в точном соответствии с простейшей моделью.

[metelev_sv]

КПД это EI/(EI+I²R), то есть полезная мощность поделить на полную, правильно? На I можно сократить. Как ранее было сказано E=BVL. Окончательно получаем КПД=BVL/(BVL+IR)

Здесь E противоэдс, U=E+IR приложенное напряжение, B магнитная индукция (нужная проекция, но не будем усложнять), L длина проводника, V скорость движения проводника.

Что мы здесь видим. При нулевой скорости КПД=0. При BVL=IR, КПД=0.5 Если скорость существенно выше, то КПД наконец приближается к единице.

Ы?