Мотор-колесо. Какое покупать?

[zap]

Вы бы оказали всем громадную услугу и ускорили бы процесс моего мышления, если бы все эти формулы сопровождали какими-нибудь ссылками, а то ведь изучать теорию вентильных машин по обрывочным формулам на форуме довольно тяжко... 

А, вот нашёл ещё одно ограничение почему не делают "одновитковые" моторы (помимо фазных проводов и ключей, это достаточно очевидные ограничители) - магнитная проницаемость материала статора ограничена, от больших токов оно войдёт в насыщение и корм пойдёт не в коня... Возможно, это даже ощущается на "скоростных" моторах, вот, например, нарисовал графики для старых CLyte'ов, в меру куцести приведённых по ним данных:



Цифра в названии модели мотора после "40" означает кол-во витков на зубец, если я правильно понимаю. Одна линия рисует зависимость моментов от скорости (км/ч, для колеса 26"), другая - КПД при этом моменте. Хорошо заметно, что график КПД представляет собой "горбик", причём чем "тяговитее" мотор (буду пока использовать этот термин), тем выше его максимальный КПД, и тем меньше тяга при высоких значениях КПД. Интересно, что бы это значило.

[nikvic]

... бы все эти формулы сопровождали какими-нибудь ссылками, а то ведь изучать теорию вентильных машин по обрывочным формулам на форуме довольно тяжко... 

А, вот нашёл ещё одно ограничение почему не делают "одновитковые" моторы (помимо фазных проводов и ключей, это достаточно очевидные ограничители) - магнитная проницаемость материала статора ограничена, от больших токов оно войдёт в насыщение и корм пойдёт не в коня... Возможно, это даже ощущается на "скоростных" моторах,
Цифра в названии модели мотора после "40" означает кол-во витков на зубец, если я правильно понимаю. Одна линия рисует зависимость моментов от скорости (км/ч, для колеса 26"), другая - КПД при этом моменте. Хорошо заметно, что график КПД представляет собой "горбик", причём чем "тяговитее" мотор (буду пока использовать этот термин), тем выше его максимальный КПД, и тем меньше тяга при высоких значениях КПД. Интересно, что бы это значило.

Вся моя "теория" построена на "машине Ампера" - провод с током, который движется поперёк фиксированного магнитного поля. Здесь всё школьное, F=B*I*L, E=B*V*L, U=I*R+E. Провод можно брать разной длины, R=ro*L/s, но объём фиксирован: L*s=Const. В роли моторного коэфф. выступает B*L - одинаковое и для силы, и для ЭДС противоиндукции.
   В такой "машине" формулы просты до безобразия. Потребляемая мощность P=I*U линейно падает до скорости ХХ, равной U/BL, КПД линейно растёт от 0 до 100%, полезная мощность - парабола с вершиной при КПД 50%.
Переход к вращению с "китайским" переключением уменьшает ХХ, ограничивая КПД 92%. Я это считал явно, ссылок не знаю, физику по-настоящему изучал до полёта Гагарина     

В http://ebikes.ca/simulator/ это частично изложено без указания явной связи со школьными формулами, зато с дополнением про паразитное механическое сопротивление М_паразит=A0+A1*w+A2*w^2 и потери фазного напряжения в контроллере. Нет там ничего про "прямоугольное" переключение и про учёт индуктивности - но это особенно и не нужно.

Про магнитное насыщение. Если плотность тока одинакова, то одинаковы и ампер-витки, т.е. насыщение одинаково.
Про КПД.
Максимальный - около 80% ХХ, там контроллер уже не шимит, но для большой скорости имеем повышенные паразитные потери.
"Придушив" фазный ток у быстрого мотора для имитации какого-то режима медленного мотора, будем иметь бОльший фазный ток для той же плотности тока. Я не стал говорить об этом сразу, чтобы не усложнять. 
Сейчас добавлю - потери на контроллере окажутся несколько выше, чем у медленного мотора. Да и потери на проводах к мотору у быстрого, имитирующего медленный, тоже окажутся повыше.
=======
Оценил эту "плату за имитацию" на симуляторе, когда 404-й имитирует 408-й на 38в с ограничением 30а обоих на скорости 10км/час (колесо 26"). Момент на 404-м - 40Нм, на 408-м - 37Нм (примерно). Если через КПД, то у 404-го - 32%, у 408-го - 35%.

Зато даже с горки 404-й не помогает выше 35км/ч, а 408-й годится до 70км/ч

[pokerbay]

Оценил эту "плату за имитацию" на симуляторе, когда 404-й имитирует 408-й на 38в с ограничением 30а обоих на скорости 10км/час (колесо 26"). Момент на 404-м - 40Нм, на 408-м - 37Нм (примерно). Если через КПД, то у 404-го - 35%, у 408-го - 32%.

Зато даже с горки 404-й не помогает выше 35км/ч, а 408-й годится до 70км/ч

Но 404й это более скоростной мотор, так как у него 4 витка, против 8 у 408. Получается, что у более скоростного мотора КПД даже внизу выше. Что то здесь не так....

И раз уж пошло такое обсуждение задам интересующий вопрос. Берем колесо, пусть будет 404, не важно. Берем контроллер, пусть будет инфинеон 12ФЕТ, выставляем токи, скажем 30А батарейный и 60А фазный. Далее подключаем это все к идеальной батарее 36В, которая не меняет напряжения, едем в горку. После этого подключаем к идеальной батарее 72В и едем в ту же горку.
Внимание вопрос: какие будут фазные токи в первом и втором случае? (интересуют относительные значения, друг относительно друга, а не абсолютные)

[zap]

[b-b]nikvic[/b-b] чутка перепутал, момент слегка выше на 408м, конечно же (см. КПД, там правильно).

Кстати, по симулятору на нуле оборотов момент у 408го - ~81Н*м, а у 404го - ~74Н*м. А у 4011 - почему-то 78Н*м. Странно.
То же самое у CLyte HS (107Н*м) и HT (120Н*м). На ШИМ тут уже не погрешишь. И это возвращает нас к понятию "тяговитый мотор"

Контроллер стремится выдать максимальные фазные токи до тех пор, пока не срабатывает одно из ограничений (фазный ток, батарейный ток, противо-ЭДС). В Вашем случае может сработать любое из ограничений, зависит от условий эксперимента, поэтому однозначного ответа нет.

[nikvic]

Оценил эту "плату за имитацию" на симуляторе, когда 404-й имитирует 408-й на 38в с ограничением 30а обоих на скорости 10км/час (колесо 26"). Момент на 404-м - 40Нм, на 408-м - 37Нм (примерно). Если через КПД, то у 404-го - 35%, у 408-го - 32%.

Зато даже с горки 404-й не помогает выше 35км/ч, а 408-й годится до 70км/ч

Но 404й это более скоростной мотор, так как у него 4 витка, против 8 у 408. Получается, что у более скоростного мотора КПД даже внизу выше. Что то здесь не так.... ==Исправил, спасибо==

И раз уж пошло такое обсуждение задам интересующий вопрос. Берем колесо, пусть будет 404, не важно. Берем контроллер, пусть будет инфинеон 12ФЕТ, выставляем токи, скажем 30А батарейный и 60А фазный. Далее подключаем это все к идеальной батарее 36В, которая не меняет напряжения, едем в горку. После этого подключаем к идеальной батарее 72В и едем в ту же горку.
Внимание вопрос: какие будут фазные токи в первом и втором случае? (интересуют относительные значения, друг относительно друга, а не абсолютные)

Это - немного другая тема, о диапазонах для пары мотор-контроллер.
В исходных данных не хватает конкретики. Если обе скорости весьма малы, то работает ограничение по фазному. Момент будет одинаковым, стал быть, и скорости.

 Но с 72в можно иметь и  скорость, где срабатывает ограничение батарейного, т.е. входной мощности. Тогда фазный у него будет менее 60а.
Ну а для слабой горки и там, и там будет своё батарейное напряжение в качестве фазного, 36 и 72...

[pokerbay]

В исходных данных не хватает конкретики. Если обе скорости весьма малы, то работает ограничение по фазному. Момент будет одинаковым, стал быть, и скорости.

 Но с 72в можно иметь и  скорость, где срабатывает ограничение батарейного, т.е. входной мощности. Тогда фазный у него будет менее 60а.
Ну а для слабой горки и там, и там будет своё батарейное напряжение в качестве фазного, 36 и 72...

То есть если мы ползем 5км/ч в горку и фазный ток достигает 60А в обоих случаях, то разницы по тяге между 36В и 72В не будет никакой? Лишь батарейный ток у 72В будет в 2 раза меньше?

[nikvic]

[b-b]nikvic[/b-b] чутка перепутал, момент слегка выше на 408м, конечно же (см. КПД, там правильно). ==Ок==

Кстати, по симулятору на нуле оборотов момент у 408го - ~81Н*м, а у 404го - ~74Н*м. А у 4011 - почему-то 78Н*м. Странно.
То же самое у CLyte HS (107Н*м) и HT (120Н*м). На ШИМ тут уже не погрешишь. И это возвращает нас к понятию "тяговитый мотор"

Контроллер стремится выдать максимальные фазные токи до тех пор, пока не срабатывает одно из ограничений (фазный ток, батарейный ток, противо-ЭДС).

У симулятора (старый он, нет там и синус-вариантов у контроллеров, похоже) не видно ограничений фазного тока, только входной мощности (через ограничение батарейного тока).
По простым формулам  момент на нуле должен быть одинаков = k*(P/r)^0.5.
Если учесть бОльшие потери для бОльших фазных токов (контроллер), то больше витков - лучше. Но они могли брать параметры своей модели  с конкретных экземпляров, и диаметры-номиналы  проводов, не обеспечивающих одинакового заполнения...

[nikvic]

То есть если мы ползем 5км/ч в горку и фазный ток достигает 60А в обоих случаях, то разницы по тяге между 36В и 72В не будет никакой? Лишь батарейный ток у 72В будет в 2 раза меньше?

Верно, если не пережат батарейный ток.
Хотите взбираться круче - поднимите планку фазного. Но не до пережёга мотора

[pokerbay]

Значит более быстрое колесо теряет в моменте и соответственно в КПД лишь из-за потерь в контроллере и в фазных проводах. И когда возникает потребность в повышении тяговитости МК, мы берем контроллер помощнее и тянем фазовые провода потолще. А перемотка мотора делу не поможет.

Надо уже как то разрушить этот дурацкий миф, что увеличением числа витков в 2 раза момент повышается в 2 раза, на том же батарейном токе. Глупость же, а встречается повсеместно.

И кристалайт туда же, назвали новые колеса HS - high speed (ну это ладно, это правда) и HT - hight torque (путают людей). Считаю необходимым придумать альтернативное обозначение моторов, убрав из названия слово тяговитый.

[pokerbay]

Кстати про магнитную проницаемость. Вот видео, которое я постил в тему про новые колеса от кристалайт.

http://youtu.be/e03rMDmJzLE

Ребята вкачивают в HS35 колесо (перемотанное проводом на 220С) 10, 15, 30 и 40кВт. Так вот сняли они с него 9.4 л.с., 10.2 л.с., 10.2 л.с. и 10.1 л.с. соответственно. Вот с 10кВт можно говорить, что магнитопровод перешел в насыщение. Так что при наших мощностях никакого насыщения не ожидается .

[andreym]

Кстати про магнитную проницаемость. Вот видео, которое я постил в тему про новые колеса от кристалайт.

http://youtu.be/e03rMDmJzLE

Ребята вкачивают в HS35 колесо (перемотанное проводом на 220С) 10, 15, 30 и 40кВт. Так вот сняли они с него 9.4 л.с., 10.2 л.с., 10.2 л.с. и 10.1 л.с. соответственно. Вот с 10кВт можно говорить, что магнитопровод перешел в насыщение. Так что при наших мощностях никакого насыщения не ожидается .

10квт это не так уж и много всего-то 100вольт 100ампер.
на 80вольт 100ампер на НЕПЕРЕМОТАННОМ HS-е я пробовал кататься - да подрывает действительно неплохо. Правда температура обмоток доходит до 180 за пару минут 

[zap]

Миф о увеличении тяги вдвое при увеличении количества витков вдвое родился оттого, что F = k * I * n, т.е. момент линейно зависит от n (количества витков). Однако при этом я не учитывал, что при увеличении количества витков вдвое придётся сечение провода уменьшить вдвое, а следовательно, сопротивление увеличится тоже вдвое В итоге получается шило на мыло.

Так что я ошибался, посыпаю голову пеплом. Небольшая разница в моменте есть, но обусловлена она иными причинами.

[us__007]

Кстати про магнитную проницаемость. Вот видео, которое я постил в тему про новые колеса от кристалайт.

http://youtu.be/e03rMDmJzLE

Ребята вкачивают в HS35 колесо (перемотанное проводом на 220С) 10, 15, 30 и 40кВт. Так вот сняли они с него 9.4 л.с., 10.2 л.с., 10.2 л.с. и 10.1 л.с. соответственно. Вот с 10кВт можно говорить, что магнитопровод перешел в насыщение. Так что при наших мощностях никакого насыщения не ожидается .

10квт это не так уж и много всего-то 100вольт 100ампер.
на 80вольт 100ампер на НЕПЕРЕМОТАННОМ HS-е я пробовал кататься - да подрывает действительно неплохо. Правда температура обмоток доходит до 180 за пару минут 

поддерживаю обоих, до насыщения далеко, основная проблема - отвести тепло

[TRO]

..при увеличении количества витков вдвое придётся сечение провода уменьшить вдвое, а следовательно, сопротивление увеличится тоже вдвое....

Пардон за мой снобизм, но маленькая поправочка, сопротивление увеличится не в двое, а в четверо. (двухкратное количество витков помноженное на двухкратное уменьшение сечения)

[илс]

И кристалайт туда же, назвали новые колеса HS - high speed (ну это ладно, это правда) и HT - hight torque (путают людей). Считаю необходимым придумать альтернативное обозначение моторов, убрав из названия слово тяговитый.

зачем разрушать мифы, которых не было?
Конечно скоростной мотор можно довести до характеристик тягового на определенных режимах, вкачав туда немереное кол-во ватт 
Но ведь правильнее сравнивать разные моторы применительно к одному контроллеру/батарее, а не разные моторы с разными контроллерами.
В этом смысле, и кристалайт и др. производители, очень правильно позиционирую свои моторы, помогая покупателям сделать подходящий именно им, выбор.
И вообще, то что справедливо в теории, на практике оборачивается огромными по размеру и цене контроллерами, которые могут себе позволить только немногие веломаньяки  :stop:
Поэтому для большинства существующих контроллеров, тяговые колеса нужны и востребованы!
Более того, именно на них уместно строить экономичные и быстрые (на высоком напряжении) велы, которые будут бодро забираться в горку и резво гнать по равнине.
И что важно, при разгоне и подъемах,  ваттчасов будет расходоваться меньше, по сравнению со скоростными (маловитковыми) экземплярами. 

[nikvic]

Конечно скоростной мотор можно довести до характеристик тягового на определенных режимах, вкачав туда немереное кол-во ватт 

"""Пастернака я не читал, но...
Хотя нет, здесь - читал, но не понял

[zap]

Пардон за мой снобизм, но маленькая поправочка, сопротивление увеличится не в двое, а в четверо. (двухкратное количество витков помноженное на двухкратное уменьшение сечения)

Да, я очередной раз наступил на те же грабли.

Конечно скоростной мотор можно довести до характеристик тягового на определенных режимах, вкачав туда немереное кол-во ватт 

"""Пастернака я не читал, но...
Хотя нет, здесь - читал, но не понял

Если иметь в виду "немереное количество ампер", то он прав. Не каждый контроллер может выдать столько фазного тока, чтобы превратить "скоростной" мотор в "тяговый".

Кстати, симулятор на ebikes.ca, если я правильно понимаю, вообще не ограничивает фазный ток. Никак. То есть, в реальности, можно получить "пыщь!" в тех местах, где на графиках всё выглядит шоколадно.

[ru]

Можете сообщить, какой у Вас ток, (я имею ввиду ток Вашего мотора) на скорости 30 и 48 км/ч? Спасибо.

все сильно зависит от ветра\уклона

примерно(очень примерно) по ровной дороге без разгона ток на 52кмч 13-17ампер
главное не забывать про напряжение питания в 76-80вольт

Это что же получается, при такой скорости, при напряжении 36-40В ток будет под 35А?
ЗЫ. Колесо у меня 28.

ну да - а вы как хотели?
чудес не бывает - мощность для 50кмч нужна около 1000-1300ватт так что ток при 36в будет как раз около 30-35ампер

а при 60 вольтах,сколько ампер будет для такой-же скорости?