Как ток и напряжение связаны с крутящим моментом и скоростью бесщеточного двигателя?

Я знаю, что электромобили имеют разные характеристики в зависимости от аккумулятора и двигателя, но не ясно, как связаны электрические и механические узлы.

Кто-нибудь может помочь?

Поднимается ли двигатель 100 В на склонах лучше, чем двигатель 50 В?

Соотношение между электрическими характеристиками двигателя и механическими характеристиками можно рассчитать следующим образом (примечание: это анализ для идеального щеточного двигателя постоянного тока, но некоторые из них все же должны применяться к неидеальным бесщеточным двигателям постоянного тока).

Двигатель постоянного тока может быть аппроксимирован как цепь с резистором и источником противо-ЭДС напряжения. Резистор моделирует внутреннее сопротивление обмоток двигателя. Противо-ЭДС моделирует напряжение, генерируемое движущимся электрическим током в магнитном поле (в основном, электродвигатель постоянного тока может функционировать в качестве генератора). Также возможно смоделировать собственную индуктивность двигателя, добавив последовательно индуктор, однако по большей части я проигнорировал это и предположил, что двигатель электрически находится в квазистационарном состоянии, или во временной реакции двигателя преобладает временная характеристика механических систем вместо времени отклика электрических систем. Обычно это так, но не всегда так.

Генератор выдает обратную ЭДС, пропорциональную скорости двигателя:

$$V_{emf} = k_i * \omega$$

Где:

ω = скорость двигателя в рад /

$$k_i = \text{a constant.}$$ $$\omega = \text{the motor speed in}\ \text{rad}/\text{s}$$

В идеале на скорости сваливания обратная эдс отсутствует, а на скорости без нагрузки обратная эдс равна напряжению источника возбуждения.

Ток, протекающий через двигатель, можно затем рассчитать:

V S = напряжение источника R =

$$I = (V_S - V_{emf}) / R = (V_S - k_i * \omega) / R$$ $$V_S = \text{source voltage}$$ $$R = \text{motor electrical resistance}$$

Теперь давайте рассмотрим механическую сторону мотора. Крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален величине тока, протекающего через двигатель:

$$\tau = k_t * I$$

τ =

$$k_t = \text{a constant}$$ $$\tau = \text{torque}$$

Используя приведенную выше электрическую модель, вы можете проверить, что при скорости останова двигатель имеет максимальный ток, протекающий через него, и, следовательно, максимальный крутящий момент. Кроме того, на скорости холостого хода двигатель не имеет крутящего момента и ток не течет через него.

Когда двигатель вырабатывает наибольшую мощность? Что ж, мощность можно рассчитать одним из двух способов:

$$P_e = V_S * I$$

$$P_m = \tau * \omega$$

Если вы построите график, вы обнаружите, что для идеального двигателя постоянного тока максимальная мощность составляет половину скорости холостого хода.

Итак, учитывая все обстоятельства, как складывается напряжение двигателя?

Для того же двигателя, в идеале, если вы подаете удвоенное напряжение, вы удвоите скорость холостого хода, удвоите крутящий момент и увеличите мощность в четыре раза. Это, конечно, при условии, что двигатель постоянного тока не горит, не достигает состояния, которое нарушает эту упрощенную идеальную модель двигателя, и т. Д.

Тем не менее, между различными двигателями невозможно сказать, как будут работать два двигателя по сравнению друг с другом, основываясь только на номинальном напряжении. Так что вам нужно сравнить два разных двигателя?

$k_i = k_t$$P_e = P_m$

$\text{rad}/\text{s}$Hz$\text{rev}/\text{s}$$2\pi$

После 4 лет использования и изучения электромобилей я понял, что «уклоняемость» (способность поднимать уклон определенной категории) зависит от крутящего момента двигателя, а крутящий момент зависит от тока.

Напряжение вместо этого «регулирует», насколько быстро двигатель может работать: максимальная скорость, которую может достигать двигатель, - это скорость, с которой двигатель генерирует напряжение (называемое «противоэлектродвижущая сила»), равное напряжению, которое он получает от батареи (не учитывая потери мощности и трения для простоты).

Какой ток может выдержать двигатель при подаче напряжения, зависит от того, насколько толстыми являются провода катушек (толще = больший ток = более высокий крутящий момент), из-за внутреннего сопротивления катушек (чем выше сопротивление, тем выше выделяемое тепло, до проводов плавиться).

Учитывая мотор 1000 Вт:

• обеспечивая 100В / 10А, вы сможете достичь высокой скорости, но вы не сможете поднять большой уклон.

• обеспечивая 10 В / 100 А, вы будете двигаться очень медленно, но сможете подниматься по склонам высокого класса (при условии, что двигатель выдерживает 100 А).

Максимальный ток, который может выдержать двигатель, называется «номинальным током», который намного ниже, чем «ток торможения» двигателя, т. Е. Ток, протекающий в проводах двигателя при подаче напряжения и остановке двигателя. Двигатель НЕ МОЖЕТ переносить собственный ток останова, который скоро расплавит провода. Вот почему электроника ограничивает максимальный ток до номинального значения тока.

В любом моторе основной принцип очень прост:

• частота вращения пропорциональна приложенному напряжению
• крутящий момент пропорционален тяговому току

Двигатель на 100 вольт - это двигатель, который может потреблять максимум 100 вольт, а двигатель на 50 вольт - максимум 50 вольт. Так как 100-вольтный двигатель может потреблять больше вольт, если все остальное равно, он может дать вам более высокую максимальную скорость.

Но разница в напряжении не влияет на крутящий момент. Чтобы получить больший крутящий момент, чтобы подняться в гору, вам нужно подать на двигатель больший ток. Двигатель, который может потреблять больший ток (а также аккумулятор и контроллер мотора, который может подавать больший ток), даст вам больший крутящий момент, чтобы помочь вам подняться в гору.

Электродвигатели могут быть рассчитаны на довольно широкий диапазон напряжений и токов для одинаковой скорости и крутящего момента. Простое сравнение предполагаемого рабочего напряжения двух двигателей мало что говорит о том, что эти двигатели в конечном итоге могут сделать. Двигатели, рассчитанные на высокую мощность, имеют тенденцию работать при более высоких напряжениях, но это главным образом так, что ток может находиться в разумных пределах.

Чтобы сравнить два двигателя для конкретной работы, вы должны посмотреть на выходные параметры. Это будут крутящий момент, диапазон скоростей и мощность.

Механические характеристики двигателя, конечно, будут зависеть в основном от его физической конструкции, а не от номинального напряжения. Двигатели большой мощности будут работать при более высоких напряжениях, но это мало о чем говорит.

Я не буду вдаваться в подробности, но есть хорошее эмпирическое правило, которое нужно использовать, когда вы хотите оценить параметры двигателя по виду. Длинный двигатель достигнет более высоких оборотов, а широкий двигатель сможет обеспечить больший крутящий момент. Вы можете себе представить, как это работает - широкий двигатель будет иметь широкий ротор, поэтому силы магнитных полей внутри будут создавать больший крутящий момент.

Таким образом, если у вас есть два двигателя одинаковой длины, но один из них шире, вы можете ожидать, что более широкий двигатель сможет генерировать более высокий крутящий момент.

В самых основных терминах (ответ helloworld включает в себя немного науки):

Мощность - это напряжение * ток (P = IV). Для данной мощности, скажем 1000 Вт / 1 кВт, вы можете сконструировать двигатель 10 В, который использует 100 А, или двигатель 100 В, который использует 10 А для той же номинальной мощности:

10 V * 100 A = 1000 watts
100 V * 10 A = 1000 watts

Следующее ваше рассмотрение заключается в том, как складываются различные коэффициенты полезного действия - для каждой части силовой передачи будет какой-то оптимальный способ построения каждой детали, обеспечивающий наилучшую эффективность по цене. Например, если вы выбрали опцию 10 В, вам нужно много больших тяжелых проводов (или шин), чтобы выдержать 100 А, тогда как 10 А будут счастливо течь по довольно тонким маленьким проводам.

Однако, может быть, сложнее построить блок управления / зарядное устройство, которое работает при 100 В, чем при 10 В (для обычного пользователя это, безусловно, безопаснее, если нет высоких напряжений, при которых они могут сунуть пальцы).

Таким образом, необходимо выполнить жонглирование, чтобы выяснить, как система складывается - на каждый ватт мощности, который вы вкладываете, сколько полезной энергии вы можете получить на другом конце?

Это немного похоже на разницу между большим ленивым V8 и кричащим турбомотором , оба могут иметь одинаковую мощность, но каждый из них - это совершенно другой ответ на проблему.

Напряжение и ток являются важными составляющими мощности, а также способностью выполнять работу . Для выполнения работ с помощью прядильного оборудования требуется вращающая сила - крутящий момент . Скорость, с которой работа продолжается (вводить время) и измерение становится силой. Больше мощности - увеличьте либо ток, либо напряжение, либо оба.

Все, что вам нужно думать, это номинальная мощность и номинальное напряжение. Если применяемое напряжение высокое (должно быть в пределах диапазона напряжений), тогда он может потреблять меньший ток и меньший крутящий момент, которые действительно могут быть обнаружены по кривой скорость-крутящий момент для фиксированного напряжения.

Напряжение пропорционально скорости, а крутящий момент пропорционален току. Максимальный ток, который он может принять, - это номинальный ток, и соответствующий крутящий момент можно узнать по кривой крутящего момента скорости (как вы знаете скорость по напряжению (об / мин = k * v)), где k - это постоянная скорости двигателя).