) КПД двигателя при разной мощности питания. У меня создалось впечатление, что тут звучит много необоснованных заявлений 
Мне вообще не понятно зачем вступать в спор, если тема не до конца понятна вступающему.
roboforum.ru
Технический форум по робототехнике.
Совет по поводу шасси робота
Re: Совет по поводу шасси робота
Так никто и не ответил почему плавает (и плавает ли вообще ) КПД двигателя при разной мощности питания. У меня создалось впечатление, что тут звучит много необоснованных заявлений
Мне вообще не понятно зачем вступать в спор, если тема не до конца понятна вступающему.
) КПД двигателя при разной мощности питания. У меня создалось впечатление, что тут звучит много необоснованных заявлений Мне вообще не понятно зачем вступать в спор, если тема не до конца понятна вступающему.
Re: Совет по поводу шасси робота
Хватит кусаться. Идите ка википедию почитайте 
Там приведены 4 достоинства мотор-колеса по сравнению со схемой с двигателем и трансмиссией:
Конечно, это не истина в последней инстанции, но весьма показательно.
Там приведены 4 достоинства мотор-колеса по сравнению со схемой с двигателем и трансмиссией:- более высокий КПД (!)
- регенеративное торможение
- возможность более точного управления
- снижение веса
Конечно, это не истина в последней инстанции, но весьма показательно.
Re: Совет по поводу шасси робота
Vorral
Про разной мощности и КПД тут речи не шла.
Спорим о низком КПД на низких оборотах...
Добавлено спустя 3 минуты 9 секунд:
blindman
А не frig ли писал это статейку в Вики ?
Неужели нет минусов других ?
Про разной мощности и КПД тут речи не шла.
Спорим о низком КПД на низких оборотах...
Добавлено спустя 3 минуты 9 секунд:
blindman
А не frig ли писал это статейку в Вики ?
Неужели нет минусов других ?
Re: Совет по поводу шасси робота
blindman писал(а):[*]более высокий КПД (!)
Вот это ничем не обеспечено, может это писалось любителями зеленых технологий?
Хоть бы один график найти КПД электродвигателя в зависимости от RPM
Добавлено спустя 1 минуту 11 секунд:
К недостаткам может быть отнесено еще 4 двигателя в 1/4 мощности вместо 1 полной мощности, но возможно это будет с лихвой компенсироваться отсутствием распределителей моментов от движка по колёсам.
Re: Совет по поводу шасси робота
А чем тогда обусловлены низкие обороты электродвигателя?
Re: Совет по поводу шасси робота
если начинать с начала, то разговор был о мотор-колесах (которые фактически являются блоком состоящим из мотора, редуктора и колеса) и в пример приводился автомобиль, в котором применяется кпп. потом было много воды по поводу кпд и графика. таки почему электродвигатель с редуктором на мой (и не только, ибо весь электротранспорт кпп не имеет) взгляд вполне нормальное решение и удовлетворяет большой круг задач?
характеристика крутящего момента ДВС проходит через 0 при нуле оборотов. т.е. ДВС не может стартовать с нуля. значит нам УЖЕ необходим узел, который позволит отсоединять колеса от мотора. сцепление... кпп нужна опять же ввиду того, что мы не можем работать от нуля с одной стороны, и максимальные обороты ограничены с другой.
электродвигатель при остановленном валу имеет большой крутящий момент. как раз то, что нам нужно для того, чтобы двинуться с места. преодолеть усилие страгивания и начать движение. ни тебе сцепления ничего другого.
крутящий момент ДВС и электродвигателя имеют разную направленность. момент двс максимален недалеко от максимальных оборотов, у электродвигателя - наоборот. поэтому нам нужны сцепление и кпп чтобы хотябы тронуться с места используя двс и не нужны на электродвигателе.
раз уж мы заговорили о ДВС, то его кпд будет падать с ростом оборотов двигателя. чем выше обороты, чем хуже наполнение цилиндров, тем больше потерь на трение. почему тогда гонят частоту вращения коленвала? потому, что для автомобиля важна литровая мощность. т.е. при одинаковом объеме ну очень хочется получить бОльшую мощность. вот и выходит, что увеличивая потери и износ получают заветные "лошадки". пусть и не на долго
а теперь о кпп на электродвигателях. кпп на электродвигателе не является необходимостью, так как максимальную мощность мы получим на максимальных оборотах (условно) когда она нужна, а максимальный момент при заторможенном валу, когда он нам нужен. НО! если поставить на электродвигатель вариатор (кпп уж больно жутко), то можно получить прирост мощности на малых частотах вращения выходного вала. колеса т.е. товарищ Гулия в этом деле, вроде как, преуспел...
характеристика крутящего момента ДВС проходит через 0 при нуле оборотов. т.е. ДВС не может стартовать с нуля. значит нам УЖЕ необходим узел, который позволит отсоединять колеса от мотора. сцепление... кпп нужна опять же ввиду того, что мы не можем работать от нуля с одной стороны, и максимальные обороты ограничены с другой.
электродвигатель при остановленном валу имеет большой крутящий момент. как раз то, что нам нужно для того, чтобы двинуться с места. преодолеть усилие страгивания и начать движение. ни тебе сцепления ничего другого.
крутящий момент ДВС и электродвигателя имеют разную направленность. момент двс максимален недалеко от максимальных оборотов, у электродвигателя - наоборот. поэтому нам нужны сцепление и кпп чтобы хотябы тронуться с места используя двс и не нужны на электродвигателе.
раз уж мы заговорили о ДВС, то его кпд будет падать с ростом оборотов двигателя. чем выше обороты, чем хуже наполнение цилиндров, тем больше потерь на трение. почему тогда гонят частоту вращения коленвала? потому, что для автомобиля важна литровая мощность. т.е. при одинаковом объеме ну очень хочется получить бОльшую мощность. вот и выходит, что увеличивая потери и износ получают заветные "лошадки". пусть и не на долго
а теперь о кпп на электродвигателях. кпп на электродвигателе не является необходимостью, так как максимальную мощность мы получим на максимальных оборотах (условно) когда она нужна, а максимальный момент при заторможенном валу, когда он нам нужен. НО! если поставить на электродвигатель вариатор (кпп уж больно жутко), то можно получить прирост мощности на малых частотах вращения выходного вала. колеса т.е. товарищ Гулия в этом деле, вроде как, преуспел...
Re: Совет по поводу шасси робота
Vorral писал(а):А чем тогда обусловлены низкие обороты электродвигателя?
В смысле?
Re: Совет по поводу шасси робота
Вот попробуй сам и доказать нам, что КПД на 1-10об\мин будет высоким
КПД в любом случае и на любых оборотах будет тем выше, чем меньше потерь. при меньших оборотах потерь на трение меньше. следовательно кпд выше.
Re: Совет по поводу шасси робота
Планетраный редуктор на 2 передаточных числа в самый раз для мотор-колеса.
Re: Совет по поводу шасси робота
фух. валю я от вас, а то сейчас опять начнется чат на 20 страниц.
Re: Совет по поводу шасси робота
frig писал(а):а максимальный момент при заторможенном валу...
электромоторы ведь разные бывают.
Re: Совет по поводу шасси робота
электромоторы ведь разные бывают.
это верно, но здесь никто не указал о каких именно мы говорим
Re: Совет по поводу шасси робота
frig писал(а): при меньших оборотах потерь на трение меньше. следовательно кпд выше.
Ужас. т.е. при 0 оборотов КПД максимален ?
Re: Совет по поводу шасси робота
Предлагаю прекратить споры пока не найдём хоть 1 график КПД от RPM, ну или лучше несколько для разных типов двигателей (коллекторные\безколлекторные и т.п.)
Re: Совет по поводу шасси робота
Графиков не будет, нету художественного таланту А вот формул можно, не жалко . Для понимания процессов масштабирования электродвигателей. Формулы все из школьных законов физики берутся, если кое-где упущены какие-нить константы - так на то они и константы, чтоб не меняться и не влиять на масштабирование.
Итак, у нас есть электромотор коллекторный обыкновенный. Ротор - железный сердечник с пазами, в них обмотка на N витков. Статор - система из железного сердечника и постоянных магнитов. Создает некий магнитный поток Psi через себя и ротор. Через обмотку ротора (с сопротивлением R) течет некий номинальный ток I, он создает вращающий момент M=I*N*Psi, а еще падение напряжения на активном сопротивлении обмотки: U1=I*R. Вращение ротора наводит в обмотке ЭДС U2=omega*N*Psi. Мощность на валу мотора Pout = M*omega = U2*I. Напряжение на выводах мотора U = U1+U2, потребляемая мощность Pin=U*I. к.п.д = Pout/Pin = U2/U. Ну и пущай для определенности U1 = U/10, U2 = 0.9*U, кпд 0.9 - у некоего совершенно конкретного мотора с конкретными параметрами.
А теперь берем этот мотор и уменьшаем ему вдвое частоту оборотов при сохранении всех размеров. Что получаем? У нового мотора ток I' = I, U1' = U1, но U2' = 0.5*U2! Тогда U' = 0.6*U, к.п.д. = 0.5/0.6 = 0.83 А еще упала вдвое удельная мощность, т.к. масса и объем не изменились, а мощность упала вдвое.
Соответственно, подняв частоту вращения - получим повышение кпд. Повысим частоту вдвое - кпд = 2/2.1 = 0.95
Теперь проведем еще один опыт. Уменьшим все линейные размеры мотора в 2 раза, частоту оставим ту же. Напряженность поля определяется магнитными свойствами материалов и менять мы ее особо не можем. Поэтому поток Psi упадет в 4 раза. Ну и U2 соответственно тоже. Сопротивление обмотки, которая станет в 4 раза меньшего сечения и в 2 раза короче, станет в 2 раза выше. Ток мы уменьшаем в 4 раза, для сохранения плотности тока в обмотке. Значит I' = 0.25*I, R'=R*2, U1' = 0.5*U1, U2' = 0.25*U2. Несложными вычислениями получаем, что во-первых КПД опять упал до 0.83, а во-вторых удельная мощность опять упала вдвое - т.к. объем и масса уменьшились в 8 раз, а мощность - в 16.
Ну и еще напишу, зачем я в начале приплел число витков обмотки, а потом его нигде не использовал. А от него зависят ток и напряжение, но не мощность и КПД. Действительно, возьмем и перемотаем мотор более толстым проводом, сечение которого в 2 раза больше. Длина его в 2 раза меньше, т.к. размер пазов ротора не увеличишь, они и так там больше 50% объема занимают. Тогда R' = 0.25*R, I' = 2*I, U1' = 0.5*U1, U2' = 0.5*U2, U' = 0.5*U, Pout' = Pout, Pin' = Pin.
А кому не интересны формулы, приведу окончательные выводы. При уменьшении размеров электромотора, сделанного из тех же материалов, удельная мощность падает, а относительные потери (U1/U = 1-КПД) растут примерно пропорционально линейным размерам. При увеличении - наоборот. И это есть ответ тем, кто говорит - "а вот в электровозе! А вот в Белазе!" (кстати, как раз в белазе мотор-колеса и ДВС+генератор на борту). Да, все именно так. Сделайте колесо размером с электровоз - оно будет эффективным.
И еще один вывод отсюда получаем. Для мотор-колеса решающее значение имеет линейная скорость движения! Потому, что при уменьшении размера колеса частота вращения возрастет пропорционально, и исходя из наших выводов выше - КПД не изменится.
Хотя это все было только первое приближение, чистая геометрия. Есть еще пару причин, почему реально все еще хуже. Во-первых, в маленьких моторах сложно сделать маленькие (относительно размеров мотора) зазоры, а это ведет к падению напряженности поля и следовательно, ухудшению эффективности. Во-вторых, большие моторы легче делать многополюсными, а увеличение числа полюсов равносильно увеличению скорости вращения, следовательно - эффективности. В третьих, в мелких моторах вообще абсолютные величины индукций и напряженностей, создаваемых мелкими магнитами, ниже, там тоже масштабность играет свою роль, поэтому мелкие моторы еще хуже, чем я написал выше.
Вот такие вот зависимости КПД от геометрии и скорости. Да, многополюсные мотор-колеса для автомобилей - это выгодно. Мотор-колесо для медленного робота имеет смысл только с редуктором, а это уже ставит вопрос - а стоит ли овчинка выделки?
А вот формул можно, не жалко . Для понимания процессов масштабирования электродвигателей. Формулы все из школьных законов физики берутся, если кое-где упущены какие-нить константы - так на то они и константы, чтоб не меняться и не влиять на масштабирование.Итак, у нас есть электромотор коллекторный обыкновенный. Ротор - железный сердечник с пазами, в них обмотка на N витков. Статор - система из железного сердечника и постоянных магнитов. Создает некий магнитный поток Psi через себя и ротор. Через обмотку ротора (с сопротивлением R) течет некий номинальный ток I, он создает вращающий момент M=I*N*Psi, а еще падение напряжения на активном сопротивлении обмотки: U1=I*R. Вращение ротора наводит в обмотке ЭДС U2=omega*N*Psi. Мощность на валу мотора Pout = M*omega = U2*I. Напряжение на выводах мотора U = U1+U2, потребляемая мощность Pin=U*I. к.п.д = Pout/Pin = U2/U. Ну и пущай для определенности U1 = U/10, U2 = 0.9*U, кпд 0.9 - у некоего совершенно конкретного мотора с конкретными параметрами.
А теперь берем этот мотор и уменьшаем ему вдвое частоту оборотов при сохранении всех размеров. Что получаем? У нового мотора ток I' = I, U1' = U1, но U2' = 0.5*U2! Тогда U' = 0.6*U, к.п.д. = 0.5/0.6 = 0.83
А еще упала вдвое удельная мощность, т.к. масса и объем не изменились, а мощность упала вдвое.Соответственно, подняв частоту вращения - получим повышение кпд. Повысим частоту вдвое - кпд = 2/2.1 = 0.95
Теперь проведем еще один опыт. Уменьшим все линейные размеры мотора в 2 раза, частоту оставим ту же. Напряженность поля определяется магнитными свойствами материалов и менять мы ее особо не можем. Поэтому поток Psi упадет в 4 раза. Ну и U2 соответственно тоже. Сопротивление обмотки, которая станет в 4 раза меньшего сечения и в 2 раза короче, станет в 2 раза выше. Ток мы уменьшаем в 4 раза, для сохранения плотности тока в обмотке. Значит I' = 0.25*I, R'=R*2, U1' = 0.5*U1, U2' = 0.25*U2. Несложными вычислениями получаем, что во-первых КПД опять упал до 0.83, а во-вторых удельная мощность опять упала вдвое - т.к. объем и масса уменьшились в 8 раз, а мощность - в 16.
Ну и еще напишу, зачем я в начале приплел число витков обмотки, а потом его нигде не использовал. А от него зависят ток и напряжение, но не мощность и КПД. Действительно, возьмем и перемотаем мотор более толстым проводом, сечение которого в 2 раза больше. Длина его в 2 раза меньше, т.к. размер пазов ротора не увеличишь, они и так там больше 50% объема занимают. Тогда R' = 0.25*R, I' = 2*I, U1' = 0.5*U1, U2' = 0.5*U2, U' = 0.5*U, Pout' = Pout, Pin' = Pin.
А кому не интересны формулы, приведу окончательные выводы. При уменьшении размеров электромотора, сделанного из тех же материалов, удельная мощность падает, а относительные потери (U1/U = 1-КПД) растут примерно пропорционально линейным размерам. При увеличении - наоборот. И это есть ответ тем, кто говорит - "а вот в электровозе! А вот в Белазе!" (кстати, как раз в белазе мотор-колеса и ДВС+генератор на борту). Да, все именно так. Сделайте колесо размером с электровоз - оно будет эффективным.
И еще один вывод отсюда получаем. Для мотор-колеса решающее значение имеет линейная скорость движения! Потому, что при уменьшении размера колеса частота вращения возрастет пропорционально, и исходя из наших выводов выше - КПД не изменится.
Хотя это все было только первое приближение, чистая геометрия. Есть еще пару причин, почему реально все еще хуже
. Во-первых, в маленьких моторах сложно сделать маленькие (относительно размеров мотора) зазоры, а это ведет к падению напряженности поля и следовательно, ухудшению эффективности. Во-вторых, большие моторы легче делать многополюсными, а увеличение числа полюсов равносильно увеличению скорости вращения, следовательно - эффективности. В третьих, в мелких моторах вообще абсолютные величины индукций и напряженностей, создаваемых мелкими магнитами, ниже, там тоже масштабность играет свою роль, поэтому мелкие моторы еще хуже, чем я написал выше.Вот такие вот зависимости КПД от геометрии и скорости. Да, многополюсные мотор-колеса для автомобилей - это выгодно. Мотор-колесо для медленного робота имеет смысл только с редуктором, а это уже ставит вопрос - а стоит ли овчинка выделки?