Реклама: Зависимость скорости езды в горку от мощности мотора

 

Хочешь стать куратором любимой темы?

* Комментарии к новостям

1. Помогите выбрать моноколесо! (Моноколеса (электроунициклы)) от TRO (22.10.2020 в 07:06)2. Kugoo S3 (Электросамокаты Kugoo S серии и аналоги ) от Paxxa (22.10.2020 в 07:03)3. Smart BMS для ремонта или тюнинга электросамокатов Xiaomi M365/M365PRO (Наша продукция) от koldun (22.10.2020 в 06:49)4. Bafang BBS движок под каретку (Электровелосипеды с подвесным двигателем) от warl0rd (22.10.2020 в 06:24)5. City Coco и всё о них (Электроскутеры) от nikibg (22.10.2020 в 06:13)6. Электросамокат или моноколесо? (Анекдоты и флУДИЛКА) от SNAKEMARAT (22.10.2020 в 06:07)
7. Помогите начинающему электрифицировать велосипед (Электровелосипеды) от Mr.ecofriend (22.10.2020 в 05:44)8. Опыт ремонта гироскутеров (Гироскутеры (мини-сигвеи)) от Belogrost (22.10.2020 в 05:08)9. Электросамокат и ПДД (Электросамокаты) от Belogrost (22.10.2020 в 05:01)10. Самокат ''СИМ'' (Самодельные электросамокаты) от Paxxa (22.10.2020 в 05:01)11. E-TWOW электроника, механика, ремонт и модернизация. FAQ. (Электросамокаты E-twow и аналоги) от Belogrost (22.10.2020 в 04:54)12. Ninebot mini (Мини-сигвеи Xiaomi и Ninebot) от Belogrost (22.10.2020 в 04:50)
Не нравится реклама? Пройдите простую регистрацию на форуме и не будете видеть рекламу.

Прочитано 3285 раз

0 Пользователи и 1 Гость просматривают эту тему.

20 Мар 2016 в 19:05
Прочитано 3285 раз
Оффлайн

макса

Москва Сообщений: 308
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 »


20 Мар 2016 в 19:21
Ответ #1
Оффлайн

DIVAS

РФ, СПб, ЮЗ, м. Московская Сообщений: 4005
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 »


20 Мар 2016 в 19:33
Ответ #2
Оффлайн

макса

Москва Сообщений: 308
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...


20 Мар 2016 в 19:42
Ответ #3
Оффлайн

DIVAS

РФ, СПб, ЮЗ, м. Московская Сообщений: 4005
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 »


20 Мар 2016 в 20:55
Ответ #4
Оффлайн

aleks17121960

Москва Сообщений: 6142
Велокуркулятор решил задачку по другому-170кг,5%,20кч выдал менее 900Вт,при чем потребляемой,с учетом КПД.


21 Мар 2016 в 00:58
Ответ #5
Оффлайн

макса

Москва Сообщений: 308
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?


21 Мар 2016 в 11:59
Ответ #6
Оффлайн

макса

Москва Сообщений: 308
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?


21 Мар 2016 в 18:39
Ответ #7
Оффлайн

Slider

Санкт-Петербург Сообщений: 10289
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.


21 Мар 2016 в 19:01
Ответ #8
Оффлайн

DIVAS

РФ, СПб, ЮЗ, м. Московская Сообщений: 4005
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.


21 Мар 2016 в 19:14
Ответ #9
Оффлайн

DIVAS

РФ, СПб, ЮЗ, м. Московская Сообщений: 4005
, 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.


21 Мар 2016 в 20:19
Ответ #10
Оффлайн

av404

Екатеринбург, Метеогорка Сообщений: 4075
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.


21 Мар 2016 в 20:35
Ответ #11
Оффлайн

av404

Екатеринбург, Метеогорка Сообщений: 4075


21 Мар 2016 в 23:22
Ответ #12
Оффлайн

макса

Москва Сообщений: 308
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.


22 Мар 2016 в 08:45
Ответ #13
Оффлайн

DIVAS

РФ, СПб, ЮЗ, м. Московская Сообщений: 4005
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 »


30 Мар 2016 в 17:33
Ответ #14
Оффлайн

Drift3r

Россия, Москва Сообщений: 1178
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. 


30 Мар 2016 в 23:44
Ответ #15
Оффлайн

макса

Москва Сообщений: 308
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.


31 Мар 2016 в 10:14
Ответ #16
Онлайн

TRO

Украина, г. Запорожье. Сообщений: 7850
...
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.


31 Мар 2016 в 12:31
Ответ #17
Оффлайн

Slider

Санкт-Петербург Сообщений: 10289
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...


03 Апр 2016 в 01:39
Ответ #18
Оффлайн

av404

Екатеринбург, Метеогорка Сообщений: 4075
Вот очень здравая мысль. В городе действительно бесполезна большая мах скорость, а всяческой мороки и денег сильно добавляет


 

Зависимость скорости езды в горку от мощности мотора

Автор zapРаздел Часто Задаваемые Вопросы

Ответов: 7
Просмотров: 11134
Последний ответ 03 Июл 2018 в 10:42
от i
Зависимость скорости езды в горку от мощности мотора

Автор SMILE1Раздел Обсуждение статей ЧАВО

Ответов: 3
Просмотров: 3080
Последний ответ 27 Июл 2013 в 18:12
от nikvic
Зависимость мощности мотора от АКБ.

Автор MadXРаздел Электровелосипеды

Ответов: 27
Просмотров: 1414
Последний ответ 14 Ноя 2018 в 12:07
от edw123
Зависимость скорости от аккумулятора

Автор russeanРаздел Источники питания

Ответов: 30
Просмотров: 4121
Последний ответ 11 Окт 2014 в 23:11
от aleks17121960
Запас хода моноколеса или зависимость от скорости и других факторов

Автор ILYA2606Раздел Моноколеса (электроунициклы)

Ответов: 94
Просмотров: 11691
Последний ответ 05 Авг 2020 в 02:29
от Drugorus