Как определить выходную мощность электрического велосипеда?
Пытаться детально понять, как работает электромотор велосипеда, может быть сложно. Именно поэтому мы немного больше времени уделили объяснению деталей, чтобы вы могли спланировать правильную выходную мощность вашего электровелосипеда.
Один из самых важных аспектов — покупаете ли вы е-байк или электрический комплект для конверсии велосипеда — это сравнение его непрерывной мощности с пиковой (пиковая мощность получается из формулы, приведенной выше).
Существует множество рекомендаций по двигателю электрического велосипеда. Вот пример. Эксперты рекомендуют как минимум 1.000-ваттный двигатель для людей весом более 250 фунтов (115 кг). Это не означает, что человеку нужен электрический велосипед с непрерывной мощностью 1000 Вт, но пиковая мощность 1000 Вт дает достаточно мощности, чтобы помочь тяжелому велосипедисту подняться на холм, крутя педали и опираясь на дополнительную электропомощь.
Возьмем в качестве еще одного примера комплект для переоборудования электрического велосипеда. Комплект может быть указан как 500-ваттный, но если вы покопаетесь в деталях, то обнаружите, что он поставляется с 48-вольтовой батареей и 20-амперным контроллером пиковой мощности.
Используя приведенную выше формулу, Вы увидите, что этот комплект способен производить до 960 Ватт. Таким образом, несмотря на то, что 500-ваттной мощности может показаться недостаточно, этот комплект для конверсии электрического велосипеда способен производить 1000 ватт. И это именно то, что нужно, чтобы вывести 250-фунтового велосипедиста в гору.
Что такое крутящий момент двигателя?
Вы, наверное, рассматривали крутящий момент как измерение любого типа двигателя, будь то электрический или приводимый в действие внутренним сгоранием. Простыми словами, крутящий момент — это измерение энергии, необходимой для вращения вала.
Чем больше крутящий момент двигателя, тем больше мощность вращает вал. Это, в свою очередь, означает больше мощности и больше скорости.
Крутящий момент означает способность вращать как заднее, так и переднее колесо. В традиционном велосипеде это выражается в способности вращать педали и передавать усилие на колеса. Более высокий крутящий момент означает, что колеса будут вращаться легче и создадут большее ускорение, особенно на старте при начале движения. Более высокий крутящий момент также означает более легкий старт с остановки.
Возможно, вам также будет интересно
Александр Шеманов Установки струйной отмывки серии SMT (рис. 1) предназначены для отмывки печатных узлов различного назначения после пайки от остатков флюсов и других загрязнений. Эти установки обеспечивают полный технологический процесс удаления остатков флюсов, включающий отмывку промывочными жидкостями, ополаскивание и сушку. По сравнению с ультразвуковой струйная отмывка ПУ имеет преимущества, поскольку не все электронные компоненты пригодны
Владимир Соколов Уже более года ведет работу учебный центр, организованный на базе компаний «Евроинтех» (Москва) и НПП «Автоматика Сервис» (Чебоксары). Здесь готовят специалистов, занимающихся производством печатных плат и использующих в своей работе программный пакет CAM350. За это время несколько десятков инженеров и технологов смогли существенно повысить уровень своих профессиональных знаний и освоить легальное программное обеспечение.
Исследованы особенности нанесения покрытий олово-цинковыми сплавами и сплавами на основе каждого из этих металлов. Выявлено, что такие покрытия обладают преимуществами по сравнению с покрытиями, образованными только одним из металлов, и по сравнению с кадмиевыми покрытиями. Их целесообразно использовать взамен кадмирования, оловянирования, покрытий сплавами олово-свинец, олово-висмут, особенно в радиоэлектронной аппаратуре и оборудовании (РЭА, РЭО), например, для предотвращения такого опасного явления, как внезапные и перемежающиеся отказы, а также снизить объем использования цинковых покрытий для защиты стали от атмосферной и микробной коррозии. Изучены физико-химические и физико-механические эксплуатационные свойства таких покрытий. Показана эффективность их использования в атмосферных условиях повышенной жесткости (морские среды, приморские зоны, тропики, микроорганизмы и другие факторы внешней среды).
Моторы расположенные на переднем или заднем колесе
Эти двигатели также широко известны в производстве электрических велосипедов. Такие двигатели можно рассматривать как более дешевую альтернативу двигателям с центральным расположением.
Как следует из названия, они устанавливаются на ступицы колеса. Обычно в ступичных двигателях используется только один редуктор. Тем не менее, некоторые даже достаточно продвинутые модели, могут не иметь достаточной мощности для местности с большими подъемами.
В настоящее время ступичные двигатели являются наиболее распространенными двигателями на рынке. И часто они самые надежные.
Щеточный и бесщеточный двигатели
Моторы с щеткой можно рассматривать как более мощные, прочные и надежные версии бесщеточных моторов, даже несмотря на то, что в настоящее время в промышленности по умолчанию используются бесщеточные моторы. Это связано с тем, что бесщеточные моторы, как правило, тише, меньше и легче. Часто их даже не нужно обслуживать.
Моторы с щеткой также дешевле и обычно лучше подходят для гористой местности. Такие моторы рекомендуется обслуживать каждые 8 000 миль (13 000 км), и они всегда становятся как новые.
Двигатель BLDC без сенсоров или с постоянными магнитами
Бессенсорный двигатель или двигатель с постоянным магнитом BLDC — это новая технология, которая превращает бесщеточные двигатели в более надежные и качественные.
Для этих двигателей не требуются датчики, так как положение якоря определяется с помощью детектора магнитного поля. Это уменьшает количество электроники внутри системы, что приводит к более высокой надежности, так как меньшее количество компонентов может выйти из строя.
Двигатели с фрикционным приводом
В настоящее время в электро велосипедной промышленности эти двигатели используются в меньшей степени, несмотря на то, что фрикционные приводные двигатели все еще занимают прочное место.
Двигатели с фрикционным приводом работают путем вращения ролика, прижатого к шине велосипеда. Мощность, создаваемая этими двигателями, ограничивается приводом трения, поскольку ускорение зависит от того, чтобы ролик поддерживал прочный контакт с небольшим участком шины.
Двигатели с фрикционным приводом часто приобретаются техническими энтузиастами, которые предпочитают собирать свои собственные двигатели. Несмотря на то, что двигатели с фрикционным приводом недорогие, такие двигатели обычно служат не дольше нескольких сотен миль/км.
Как выбрать двигатель, который мне нужен?
Электровелосипед быстро становится одним из предпочтительных способов передвижения для людей во всем мире. И эта тенденция далека от насыщения. Если вы не уверены в выборе мощности вашего будущего электрического велосипеда, то вам могут помочь следующие рекомендации:
Законодательство
Возможно, вы захотите иметь новейший и самый мощный электрический велосипед на рынке, но законы в вашем регионе могут помешать вам совершить эту покупку. В разных юрисдикциях действуют разные законы о выпуске электрических велосипедов. В США ограничение составляет 750 Вт, в то время как в ЕС и некоторых азиатских странах эта мощность ограничена 250 Вт.
Прежде всего, получите информацию об ограничениях в вашей стране и сделайте покупку на базе этой информации. И вам также может быть потребуется лицензия/права на езду на электрическом велосипеде в районе, где вы живете или планируете ездить. Убедитесь, что вы хорошо осведомлены о правилах, прежде чем принимать решение.
Выходная мощность
Как производственная компания измеряет мощность электрического велосипеда? Взгляните на простую формулу выше, чтобы сравнить яблоки с яблоками, а не яблоки с апельсинами.
Дополнительные факторы, влияющие на выходную мощность:
- Электрический ток в двигателе;
- Механическая выходная мощность на валу;
- Мощность за вычетом потерь эффективности на уровне двигателя.
Пиковая мощность
Вы можете рассчитать пиковую мощность также по формуле, описанной выше. Ничего сложного, просто в использовании. Это максимальная мощность, которую электрический велосипед может произвести при максимальных усилиях за короткий период времени до перегрева.
Емкость аккумулятора
Сколько энергии может поддерживать аккумулятор? Существует множество факторов, которые необходимо учитывать, чтобы принять правильное решение. Вам необходимо сбалансировать стоимость, вес и накопление энергии, чтобы выбрать правильную мощность двигателя, размер и т.д. Пытайтесь узнавать больше полезных фактов о батарее электрического велосипеда.
Быстрое сравнение мощности мотора
250 Вт двигатели. Большинство велосипедистов уже будут довольны электрическими велосипедами 250 Вт . Эти электровелосипеды действительно снимают некоторые усилия кручения педалей по сравнению с традиционными велосипедами.
В то же время 250-ваттные электрические велосипеды не полностью избавляют велосипедистов от усиленной работы педалями, так как их мощность все еще ограничена. Электровелосипеды мощностью 250 Вт не являются лучшими, если вы ищете велосипед с усиленной электропомощью.
Мотор 350-500 Вт. Это моторы среднего класса. Большинство 350- и 500-ваттных моторов предназначены для того, чтобы полностью помочь любому велосипедисту. Эти моторы идеально подходят для тех, кто ищет электровелосипед с дроссельной заслонкой (типа электромопедов, которые не требуют кручения педалей).
Даже для электровелосипедов, для которых кручение педалей обязательно (типа pedelec), такие двигатели снимают с велосипедиста большую часть нагрузки.
750-ваттные двигатели. 750 Вт — это то, что вы ищете, когда вам нужна мощность и эффективность. Однако такие электрические велосипеды, как правило, дороже из-за их больших батарей и дополнительного веса.
Электровелосипеды мощностью 750 Вт также пока еще законодательно не приняты во всех странах и регионах. Если вы ищете этот более мощный вариант, убедитесь, что эти е-байки разрешено законодательно в регионе, в котором вы живете.
Имейте в виду, что электрические велосипеды не являются мопедами или скутерами и не предназначены только для того, чтобы самостоятельно взбираться на крутые склоны. Все электрические велосипеды требуют, чтобы велосипедист использовал свою мышечную силу.
Расчет надежности ИС
На практике часто требуется знать надежность (интенсивность отказов) не только серийно выпускаемых, но и вновь разрабатываемых ИС. Провести испытания на надежность в этом случае невозможно. Необходимость исследования и анализа перспективных ИС привела к разработке методов прогнозирования интенсивностей отказов новых схем самого различного функционального назначения.
В основу многих теоретических моделей положены предположения о том, что распределение вероятности безотказной работы описывается экспоненциальным законом, а механизмы отказов, вызываемые термическими, механическими и другими нагрузками, стохастически независимы, то есть интенсивности отказов вследствие этих причин могут складываться.
Расчет надежности по методу оценки сложности ИС и влияния воздействующих факторов приведен в американском справочнике MIL-HDBK-217.
В основу всех моделей для расчета монолитных ИС положено понятие Хт+Хмаддитивной модели, то есть А = Хт+Хм. Здесь А — общая интенсивность отказов для монолитных схем.
Хт— составляющая интенсивности отказов, обусловленная деградацией параметров во времени. Эта деградация определяется механизмами, которые ускоряются температурой и электрической нагрузкой; Хтопределяется главным образом явлениями, которые подчиняются зависимости типа Аррениуса;
Хм— составляющая интенсивности отказов из-за механических причин (внешнее воздействие среды) и представляющая механизмы отказа, обусловленные непосредственными или косвенными механическими нагрузками (например, нагрузками, вызванными тепловым расширением).
На рис. 3 показана структурная схема для оценки интенсивности отказов, по которой рекомендуется делать расчет А.
Формулы для расчета интенсивности отказов зависят от типа ИС и их сложности. Так, интенсивность отказов для монолитных биполярных и МОП цифровых ИС малого и среднего уровня интеграции (менее 100 вентилей) вычисляется по формуле:
где Пп — коэффициент, зависящий от подготовки и качества процесса производства; ПL— коэффициент, зависящий от отработанности технологического процесса; С1иС2— коэффициенты сложности для ИС малого и среднего уровня интеграции; ΠT1— коэффициент, зависящий от температуры кристалла и технологии; ПЕ— коэффициент жесткости условий эксплуатации; Пр—
коэффициент, учитывающий количество выводов. Для биполярных и МОП аналоговых ИС:
где ΠT2 — коэффициент, зависящий от температуры кристалла и технологии.
Для биполярных и МОП цифровых ИС высокого уровня интеграции (содержащих 100 и более вентилей):
где С1 и С2 — коэффициенты сложности для ИС с высоким уровнем интеграции.
Для МОП и биполярных ИС запоминающих устройств:
где С1 и С2 — коэффициенты сложности ИС, зависящие от числа битов.
В справочнике приведены соответствующие таблицы и формулы для расчета коэффициентов, указанных в формулах.
В отечественной практике расчетный метод прогнозирования надежности приведен в руководящем документе РД 11.0755-90. Общая модель надежности разрабатываемой ИС имеет вид:
где Кп— коэффициент вида приемки, характеризующий систему отбраковочных испытаний; λкэ— интенсивность отказов конструктивных элементов (корпус, установка кристалла в корпус, сварных внутренних соединений); λэк— интенсивность отказов элементов кристалла; λмс— интенсивность отказов межэлементных соединений; λпр— интенсивность отказов прочих элементов
кристалла. Интенсивности отказов λкэ, λэк, λмо λпррассчитываются по соответствующим формулам, приведенным в документе.
Интересно оценить интенсивность отказов, рассчитанную по этим двум документам (табл. 2).
Показатели качества ППИ
В рамках работ по повышению качества большинство изготовителей полупроводниковых изделий во всем мире с начала 1982 года для измерения уровня качества продукции стали использовать такой показатель качества, как количество дефектных изделий на один миллион, оцениваемых статистически из всего количества изготавливаемых изделий данного типа. Например, в Японии качество ППИ должно удовлетворять следующим требованиям: для полупроводниковых изделий количество дефектных на один миллион полученных не должно превышать
10, для интегральных схем малой и средней степени интеграции — 100, для больших ИС — 1000.
Для ППИ качество можно рассматривать как функцию процесса производства изделий независимо от времени. Процесс изготовления ППИ обычно сопровождается измерениями на разных этапах, используемыми для оценки обеспечения требуемого качества по операциям производственного процесса. Таким образом, качество связывается только с процессом производства изделий, но не с временем производства.
При оценке ППИ используются понятия, характеризующие запасы по тому или иному электрическому параметру по отношению к нормам технических условий. Запасы по параметрам определяются конструктивными данными и особенностями технологии производства, поэтому используют понятие конструктивно-технологического запаса.
Оценивать запасы по электрическим параметрам в виде размерных величин неудобно, так как в этом случае сравнение запасов по различным параметрам становится весьма затруднительным. Поэтому конструктивно-технологический запас К определяют как безразмерную величину. При отсутствии информации о законе распределения параметров предельные значения Хн, Хв(нижнее и верхнее значения норм параметров) можно определять экспериментально на основе большой выборки. Выражения для коэффициента
запаса для верхнего и нижнего значений норм будут иметь вид:
Таблица 1
где Хн,туXв,ту— нижнее и верхнее значения норм, оговоренных в технических условиях; X — среднее значение параметра в выборке.
Очевидно, что величина абсолютного значения производственного запаса по параметрам (Xв,ту-Xв) или (Хн-Хн,ту) должна быть не менее одной наибольшей погрешности измерений (контроля). При выполнении этого условия поставляемые ИС, даже при наличии вышеупомянутых погрешностей контроля, будут иметь значения параметров не ниже норм, установленных в технических условиях Если производственный запас будет меньше погрешности измерений,
то в этом случае могут браковаться даже ИС, имеющие параметры, соответствующие требованиям технических условий.
Результаты оценки запасов необходимо учитывать при установлении системы контроля параметров в технологической документации и технических условиях. При отсутствии запасов по какому-либо параметру возникает необходимость обязательной проверки данного параметра хотя бы на одной стадии технологического контроля.
Показатель «ритмичность выпуска товарной продукции» (далее «ритмичность выпуска изделий») характеризует в определенной степени и качество выпускаемых изделий. Общеизвестно, что при плохой организации производства качество выпускаемых изделий, как правило, снижается. При этом повышается процент брака при проверке изделий в ОТК и увеличивается уровень возврата изделий от потребителей. Как показали наблюдения, количество дефектов (нарушений технологического процесса) при неритмичной работе
в конце месяца может возрасти в 3-5 раз по сравнению со средним значением.
Во многих фирмах США высшее руководство проповедует качество, вывешивает лозунги и всячески стимулирует борьбу за качество в течение первых 12 недель каждого квартала. Однако под давлением необходимости своевременного выполнения квартальных поставок или получения запланированной прибыли в последнюю тринадцатую неделю все может измениться.
Непосредственное влияние на качество выпускаемых партий изделий оказывают результаты периодических испытаний, результаты приемо-сдаточных испытаний, процент сдачи с первого предъявления, процент нарушений технологий при изготовлении изделий. Все эти показатели, определяющие качество, являются основными при оценке уровня производства изделий, при оценке деловых качеств в первую очередь мастера, технолога.
При выпуске однотипных ППИ различными заводами показатели, определяющие качество изделий, определяют и сравнительный уровень всего производства, его организационно-технический уровень.
Мощность двигателей: в чем разница?
Производители до сих пор не используют одни и те же стандарты для наименования и классификации двигателей электрических велосипедов. И это то, что потенциально может привести вас к вводящим в заблуждение фактам и даже может закончиться не оптимальной покупкой.
Ватты — это универсальное измерение любой мгновенной выходной мощности или входной мощности машины. В этом случае двигатель классифицируется по ваттам, в зависимости от мощности. Однако при покупке нового электрического велосипеда количество ватт не имеет значения.
Вы, наверное, много раз видели людей, продающих «250Вт электровелосипед» или «500Вт горный электрический велосипед», но это ничего не значит, когда мы хотим знать пиковую мощность электрического велосипеда. Существует простой способ узнать, насколько мощным будет ваш электровелосипед, просто следуйте этой формуле:
Умножьте напряжение аккумулятора на максимальный ток, который способен выдержать велосипед. Контроллер электровелосипеда диктует максимальный ток, но обычно он ограничен 15-35 ампер. Например, если ваш электровелосипед оснащен 24-вольтовым аккумулятором и 25-амперным контроллером, то он будет выдавать 600 Вт.
Несколько слов в заключение
Технология электрических велосипедных двигателей быстро развивается. Некоторые типы двигателей, такие как двигатель с центральным расположением или на заднем или переднем колесе, существуют уже давно. Другие модели являются новыми и все еще нуждаются в тестировании в массовом производстве и более длительной эксплуатации в различных погодных и рельефных условиях.
Если вы знаете базовую формулу вычислительной пиковой мощности (напряжение * пиковые ампера = ватты), вы уже сможете сделать разумный выбор при покупке электрического велосипеда для ваших потребностей, ваших привычек езды и рельефа местности, в которой вы живете.
Для ежедневного использования, убедитесь, что вы при принятии решений понимаете мэйнстрим современных технологий в велосипедной отрасли. Имейте ввиду, что вам придется регулярно обслуживать двигатель вашего велосипеда, чтобы он мог служить вам дольше.
