КПД bldc.

[stels]

Итак задался вопросом а так ли все радужно при работе наших чудесных моторов без КПП.
Почему-то большинство считают, что мощьность и момент электродвигателя есть величина постоянная во всем диапазоне оборотов. Увы практически это не так.
По вполне понятным причинам производителям невыгодно омрачать настроение покупателей реальными характеристиками. Так двигатель заявленной мощностью 3кВт на поверку оказывается киловатником. И почему же так происходит?
При раскопках интернета нашел реальные характеристики лишь у одного производителя bldc двигателей:

Производитель честно указывает КПД на 2х основных режимах.

Что касается остальных, они указывают в лучшем случае номинальную, а то и одну максимальную мощьность.

Наиболее полные данные я нашел на форуме моделистов.
Вот стандартный график работы bldc двигателя с пояснением:

[b-b]Как видим, обороты прямо пропорционально падают с возрастанием момента на валу.
Момент, в свою очередь, прямо пропорционален току через двигатель.
Кривая КПД имеет ярко выраженный максимум в районе ~80% от оборотов ХХ.
Кривая мощности имеет максимум в половине от оборотов ХХ.[/b-b]
Получается, что в большом диапазоне наши моторы работают весьма негуманно переводя мизерный запас энергии батареи в тепло. При этом отдавая в нагрев до половины энергии. При этом некоторые брызжут слюной доказывая что КПП жрет этот самый КПД.

Выходит, что реальные потери в КПП будут намного меньше потерь в двигателе работающем в неоптимальном режиме.

ТЕМЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ А НЕ ФЛУДА.
ТЕРЕТЬ ФЛУД БУДУ ЗЛОБНО!

[xdforce]

И какую же кпп брать для таких моторов? Этих типов... МКПП, АКПП, подвиды вроде вариаторов. Есть хотя бы общий вариант?

[stels]

В том то и дело, что универсального решения нет и быть неможет.

В идеале бы 2х или максимум 3х скоростную КПП, или вариатор.
По мне, так пережор 30-50% энергии в тепло совсем не лучшее решение.

Есть мысль попробовать вариатор, но пока нет на это времени.

[edw123]

Итак задался вопросом а так ли все радужно при работе наших чудесных моторов без КПП.

Вы слишком много сразу всего написали. Так только запутаться и ничего не определить. Вот к примеру: блдц вообще неотделим от контроллера и параметры мотора чаще всего контролируются и ограничиваются параметрами контроллера. Частый выриант - ограничение тока, например фазного, что означает постоянный момент и меняющуюся, синхронно с оборотами, мощность. Так чтобы мощность и момент были постоянны при наборе оборотов - такого вообще представить сложно - очень хитрый кнтроллер нужен, нет таких.
Соответственно, при росте оборотов при постоянном моменте, кпд будет линейно с оборотами расти от 0 до максимума. У  ЛЮБОГО двигателя, блдц, асинхронного, коллекторного... Это просто из определения кпд через полезную работу.
Дополнительно поведение мотора ещё и от управляющей кривой контроллера зависит: при токовом - одно, при скоростном - другое.

[DragonTM]

Так чтобы мощность и момент были постоянны при наборе оборотов - такого вообще представить сложно - очень хитрый кнтроллер нужен, нет таких.

Сложно? Это невозможно из-за физики, просто посмотрите формулу механической мощности, там два основных переменных параметра:момент и обороты!

[stels]

блдц вообще неотделим от контроллера и параметры мотора чаще всего контролируются и ограничиваются параметрами контроллера.

Правильно. Как и параметры ДВС неотделимы от инжектора (карбюратора). Однако если есть предел у мотора обусловленный конструкцией железа, то его не перепрыгнуть. И хреновый контроллер лишь ухудшит КПД системы.

Рассуждения на эту тему наводят на мысль о том, что всетаки механическое изменение передаточного всетаки актуально.

[DragonTM]

Что касается остальных, они указывают в лучшем случае номинальную, а то и одну максимальную мощьность.

Если хотите реально в вопросе разобраться, то вам дорога в тему простые формулы, а затем в видосы и темы чупы по перефорсированию моторов!
Эта тема скорее запутает неофитов, чем поможет что то понять

[stels]

Эээ нет. Перефорсирования как раз надо избегать.
Я в принципе уже разобрался. RC форум помог. Думаю как это использовать в нашей лавочке.

[tmiaer]

Рассуждения на эту тему наводят на мысль о том, что всетаки механическое изменение передаточного всетаки актуально.

зависит от задач.

[xdforce]

мысль попробовать вариатор,

YTW200 делал на вариаторе. Говорит, что это очень и очень удачное решение. И да, ведь правильно настроенный вариатор рвет все и вся (я про скутерские). А главный плюс -- разгон идет строго на одних оборотах(т.е взять оптимальнейшие обороты двигла). Когда передаточное упирается, то разгон продолжается оборотами двигателя.

[on4ip]

Так надо всегда идти от характеристик обьекта к двигателю. Можно конечно наоборот но это такое себе.
Мы обычно проводим ТДР, определяем пиковую мощность, среднюю, необходимый момент и перегрузки, исходя из требований к системе считаем энергетику, ну  по результатам получается  решение нужен ли редуктор или может хватит прямого привода.
А так да, одно дело делать квадроцикл другое дело мотоцикл.

[stels]

зависит от задач.

Логично. Не всем и не везде это надо.

правильно настроенный вариатор рвет все и вся

Варик это лучшее чего достигли изобретатели коробок. Увы не без недостатков.

надо всегда идти от характеристик обьекта к двигателю

Увы не так все просто. Вечная война дизайнеров маркетологов и инженеров.

[Водномоторник]

Я когда то читал изыскания Илона Маска, в Тесле планировалась автоматическая коробка, но победил редуктор с оборотистым двигателем, гораздо проще, а мотор всегда имеет выгодные обороты, даже на старте. То есть прямой привод практически во всём диапазоне оборотов неэкономичен, за исключением узкого участка.

[amaora]

Потери складываются из двух наиболее значимых составляющих:
1) Зависящие от момента. То есть считаем, что от фазного тока. Потери на активном сопротивлении обмоток, поддаются достаточно точному расчёту (1.5 * i^2 * R);
2) Зависящие от скорости. Магнитные потери (гистерезис, вихревые), трение. Проще всего снять характеристику в виде потребления на ХХ по всему диапазону оборотов;

В случае прямого привода обычно получается, что обороты слишком малы для получения значительных потерь по п.2 и преобладающими являются потери из п.1. В результате КПД можно оценить по простым формулам зная требуемый режим работы.

Код Выделить Развернуть

Pout = M * w;
M = 1.5 * Zp * E * Iq;
E = 60 / (2 * pi * sqrt(3) * Kv * Zp);
w = 2 * pi * rpm / 60;
Pout - выходная механическая мощность (момент в [Н/м] на угловую скорость в [рад/с]),
Zp - количество пар полюсов ротора,
E - электромеханическая постоянная (считается из Kv в [об/мин на Вольт] и Zp),
Iq - фазный момент-производящий ток.

Код Выделить Развернуть

Ploss = 1.5 * Iq * Iq * R;
Ploss - мощность потерь на активном сопротивлении обмоток,
R - сопротивление фазной обмотки (по эквивалентной схеме "звезда").

Код Выделить Развернуть

КПД = (1 - Ploss / Pout) * 100%;

Можете добавить к Ploss значение из характеристики снятой на ХХ, чтобы как-то учесть остальные потери. В любом случае это позволяет оценить границу КПД выше которой не подняться.

[stels]

но победил редуктор с оборотистым двигателем, гораздо проще

Упрощение есть удешевление.
Любой путь это компромис.

[xdforce]

Да. У вариатора есть несколько минусов, самый главный -- очень точная настройка и должное качество комплектующих. Также он любит щадащий режим. Ну и о температурном режиме забывать не стоит...

[i]

КПП не может улучшить КПД по мощности в принципе. Даже идеальный редуктор (мультипликатор, КПП) сколько мощи на входе получил, столько на выходе и выдал.
В автомобилях КПП применяются только из-за того, без неё они вообще не могут начать движение. Паровозам она не нужна, там прямо из цилиндра на колесо через "оглоблю".
Да и само понятие КПД должно было умереть вместе с паровозами, это ведь виртуальный показатель. Он зависит от того, что в данный момент считать полезным действием.
Например у нагревателя, который должен греть сам себя, КПД будет 100%. Если тот же нагреватель должен нагревать улицу, то его КПД будет 0%.
Перефразирую поговорку: "КПД, что дышло, как надел так и вышло".

[xdforce]

Было бы все так просто, отменили бы понятие кпд. Хорошо, вот кпп заставляет работать ДВС строго в заданных оборотах -- 6500. При повышении или понижении оборотов смесь не будет сгорать до конца. Чем не повышение кпд, если двс будет работать в рабочих оборотах?