Як виміряти максимальну вагу, яку може рухати двигун постійного струму?


10

Ми працюємо над проектом електричного транспортного засобу, керованого комп'ютером, який базується на шасі ATV.

Поки я шукав двигун постійного струму для переміщення цього транспортного засобу (який, за оцінками, становить 350 кг), я виявив електричний мотор на інвалідному візку. Це 24 В постійного струму двигун постійного струму потужністю 500 Вт 108 об / хв і має свій диференціал. Продавець сказав мені, що він може пересуватися до 540 кг. Я не знаю, на якому факті засноване це число.

У мене також є 24 В постійного струму двигун постійного струму потужністю 500 Вт 1500 об / хв. Якщо я знижую об / хв і збільшую крутний момент при однаковому співвідношенні електродвигуна на інвалідному візку через редуктори, чи може він рухатися до 540 кг? Або величина ваги, яку мотор може рухати, залежить від інших факторів? Як я можу це виміряти?

Заздалегідь спасибі.


5
Ви не вимірюєте його, перш ніж обчислити його. Це основна фізика. У вас предмет з певною вагою, для зміни його швидкості вам знадобиться багато енергії. Існує також тертя для подолання, щоб утримати її з певною швидкістю. Необхідна енергія надходить від двигуна. Двигуни з більшою потужністю можуть за менший час застосувати однакову кількість енергії. Отже: вивчайте фізику і робіть розрахунки.
Bimpelrekkie

8
О, і: ніколи не довіряйте продавцю. Звичайно, мотор може рухати 540 кг, скільки він може рухатись не залежить від мотора, але від тертя, який має вага, про його оточення. У космосі можна перемістити 540 кг пальцем .
Bimpelrekkie

1
Мотор, який обертається обертовим рестораном на вершині космічної голки в Сіетлі, на замовлення мотора на один HP. Запевняю, ресторан важить більше 540 кг. Ваше запитання не відповідає, не знаючи, наскільки швидко ви хочете, щоб річ крутилася і які сили працюють, щоб уповільнити її .
Ерік Ліпперт

1
Щоб зробити речі перспективними: Tesla Model S має 270000 Вт потужності, що перевищує 500 разів більше, ніж у вас.
MSalters

1
Дайте мені важіль і місце для стояння, і я переміщу світ. Те саме можна сказати і про передачу передач.
Стів

Відповіді:


21

"Продавець сказав мені ..." LOL! Якби фізика була його справою, він, мабуть, не був би продавцем. У будь-якому випадку його завдання полягає в здійсненні продажу, незалежно від того, працює ваш пристрій чи ні.

Перше, що вам потрібно вирішити - це скільки потужності повинен мати мотор. Потім ви можете турбуватися про крутний момент і швидкість. Цими можна торгувати один проти одного, але ви не можете обдурити фізику, яка вимагає певної сили для певних завдань.

Є два критерії для кінцевих споживачів, на які потрібно звернути увагу, щоб визначити потужність. Це те, наскільки швидко ви хочете бути в змозі розігнатися, і яку мінімальну швидкість ви хочете, щоб мати можливість піднятися на гідний пагорб. Я буду використовувати приклад критерій пагорба.

Скажімо, ви хочете мати можливість перевищувати 20 МПГ на 20%. 20% оцінка означає, що ви піднімаєтеся на 1 частину кожні 5 вперед. Оскільки єдина робота з фізики - це зростання, проблема зводиться до підняття 350 кг прямо на 4 МПГ. 4 МПГ становить 1,8 м / с, а тут на землі 350 кг важить 3,43 кН. Таким чином, витрачена потужність:

  (1,8 м / с) (3,43 кН) = 6,13 кВт

Звичайно, буде подолане тертя, тож у цьому прикладі вам потрібно 10 кВт. Оскільки 500 Вт навіть не близько, вам або потрібно вказати набагато нижчу продуктивність або отримати набагато більший двигун (і джерело живлення для його живлення).

Давайте обернемо це і подивимося, що може зробити 500 Вт.

  (500 Вт) / (3,43 кН) = 146 мм / с

Ось так швидко 500 Вт можуть підняти весь блок прямо вгору. Наприклад, застосовуючи це, наприклад, до 20% класу, він може рухатись у 5 разів, або 730 мм / с, або 1,63 МПГ. Насправді буде тертя та інші втрати, тому, ймовірно, не більше 500 мм / с = 1,1 МПГ.

Додано про крутний момент

Почати слід з потужності, як описано вище. Як тільки ви вирішили, яку потужність повинен вимкнути двигун, ви стикаєтеся з обертанням крутного моменту / швидкості. Ви можете зрозуміти, який крутний момент / швидкість вам потрібен на колесах, але це, як правило, занадто повільно і занадто високий крутний момент, щоб розумний електродвигун створював безпосередньо. Як результат, між валом колеса і валом двигуна з'явиться деяка передача. Оскільки передача там все одно, виберіть хороший двигун, а потім спроектуйте передаточне число відповідно, а не навпаки.

Для того, щоб поставити це в перспективі, давайте подивимось на необхідний крутний момент і швидкість піднятися на 20% при 20 МПГ, як описано вище. Скажімо, колеса діаметром 500 мм, тобто радіус 250 мм, так що окружність 1,57 м. 20 МПГ становить 8,9 м / с, тому колесо повинно обертатися в 5,7 Гц. Ви, швидше за все, не отримаєте відповідний двигун з піковою потужністю та ефективністю при 5,7 Гц (342 об / хв). Ви, мабуть, закінчите передавальне число 5x до 10x, залежно від найкращого доступного двигуна, який ви знайдете.

Наприклад, скажімо, ви вирішили, що вам потрібен мотор потужністю 10 кВт. Це може скластись як 60 Гц (3600 об / хв), так і 26,5 Нм, 20 Гц і 80 Нм, або безліч інших комбінацій, що призводить до 10 кВт. Відповідні двигуни будуть доступні лише в обмеженій комбінації, і передача, швидше за все, буде замовлена ​​в будь-якому випадку. Виберіть двигун і нехай він диктує передавальне число.


Дякую за вашу відповідь, але в моїй свідомості все ще знаки запитання: Коли важливий крутний момент? Крім того, як змінюються обчислення на прямий горизонтальний шлях, це те ж саме, що і підняти прямо вгору? Вибачте за відсутність знань з фізики.
Керем Заман

За допомогою правильної трансмісії ви можете змінювати крутний момент, як тільки захочете. Вам знадобиться певний крутний момент колеса, щоб за певний час піднятись по градієнту або розігнатися (а також подолати тертя та опір повітря з більшою швидкістю). Для прикладу Olin Lathrops крутний момент колеса становив би 3,43 кН * * радіус колеса. Об / хв при 500 Вт буде (146 мм / окружність колеса) * 60. Таким чином, для колеса діаметром 30 см вам знадобиться крутний момент колесом 514 Нм, і ви отримаєте 58,4 об / хв при максимальній потужності мотора. Знайдіть таблицю мотора на криву об / хв / крутний момент / потужність.
Майкл

@Kerem: Я оновив свою відповідь, щоб обговорити крутний момент, який в основному є тим, що сказав Майкл.
Олін Латроп

Дякуємо, що додали його. Нерозумно забув помножити свій радіус на 2пі за окружність і більше не можу редагувати.
Майкл

Можливо, варто згадати, що ви використовуєте механічну вихідну потужність у своїх рівняннях, коли мотори можуть бути визначені з точки зору електричної (вхідної) потужності. Реальні двигуни далеко не на 100% ефективні, тому значна частина вхідної електричної енергії буде розсіюватися як тепло за рахунок резистивного нагрівання та тертя.
Мельс
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.