Jump to content

    
serg_Fry

выбор электромотора для заряда аккумуляторов от вращения

Recommended Posts

Подскажите, пожалуйста, наиболее подходящий класс электродвигателей.

 

Нужно сделать систему телеметрии тренажера.

Есть желание реализовать заряд аккумуляторов от вращения вала, который приводит в движение спортсмен.

 

Есть вал, нижний порог рабочих оборотов: 500 об./мин. Думаю, сможем поставить ременную передачу или редуктор и поднять обороты на валу планируемого генератора.

Предварительно это будут единицы тысяч оборотов в мин (3000-7000 об./мин.) . 

В конечном счете нужно получить 5VDC 2.5А+ (12.5 Вт).

 

Пока рассматриваем вариант трехфазных бесколлекторных моторчиков, которые применяются в коптерах. Но выбор в значительной степени интуитивный и несистемный.

Поэтому хочется проконсультироваться с экспертами в данном вопросе.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, serg_Fry said:

Поэтому хочется проконсультироваться с экспертами в данном вопросе.

Да, правильно выбрали направление. Нужно брать так называемые BLDC моторы.
Но от коптеров плохие, у них высокий так называемый Kv

Вам нужен мотор у которого меньше 500 Kv чтобы была больше ЭДС.
Эт будут от самокатов скорее моторы. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если механикой удастся довести обороты до 5-7 тыс, то сравнительно дешевый коллекторный двигатель.
От самокатов двигатель - из пушек по вороб.. комарам.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А как собрались согласовывать требуемую для тренировки нагрузку с рабочим диапазоном моторчика? Это же коробку передач придется городить.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Егоров said:

Если механикой удастся довести обороты до 5-7 тыс, то сравнительно дешевый коллекторный двигатель.
От самокатов двигатель - из пушек по вороб.. комарам.

Повышать обороты до 5-7 тыс. означает потери в редукторе. Аккурат и будет потеряно 12 Вт.
Это те потери которые нельзя будет регулировать. 
Нужно делать без редуктора, но многополюсный или с инерционным маховиком, а то у движков с магнитами очень чувствуется когинг (т.е. пульсирование момента силы).
Я б даже может быть посоветовал для комфорта использовать PMSM моторы и векторное управление торможением. Тогда можно и когинг нейтрализовать и малое количестов полюсов использовать (т.е. дешевле мотор) 
Нынче в моду входят гибридные моторы - асинхронные, но с магнитами.
В Европе такие обязаны ставить в вентиляторы. У них штатная частота 1500 об в мин. Можно среди таких поискать. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Задача на уровне Клуба Юных техников.
Но если сюда привлечь опытных программистов и комплект евростандартов для гоночных автомобилей, то .... 

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 hours ago, Егоров said:

Не моторчиком там нагрузка определяется. Задуманный генератор 3-5% от нагрузки тренирующегося.
Спокойная ходьба - 150-160 Вт.

Правильно. А согласовывать эти две цифры ты как собрался? С учетом того, что на тренажере бывает как спокойная ходьба. так и бег, так и что угодно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

1 Не нужно тыкать малознакомым людям, тем более, старшим.
 2. А тут согласовывать ничего и не нужно.  Механическая нагрузка в тренажере регулируется сама по себе, она уже есть там. Отобрать дополнительно 12-15 ватт на зарядку - для спортсмена практически незаметно.

 Это, конечно, если задача поставлена именно так: снабдить стандартный тренажер устройством отбора мощности на зарядное.
 Ну, а если разрабатывается принципиально новый тренажер, с электромеханическим тормозом.... То так задачу и формулировать нужно.
 Да, там что-то про телеметрию туманно...  Что автор телеметрировать собрался ? Возможно, просто слово красивое.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Самый доступный BLDC - это мотор от детского гироскутера ( 6 дюймов по резине..., без резины - ещё меньше) - дёшево и сердито... Там мощность начинается от 250 Вт. Но использование BLDC в качестве генератора имеет одну ( неприятную ) особенность - "зубцовый эффект" ...- неравномерное сопротивление принудительному вращению.... Имейте это ввиду сейчас, чтобы в итоге не ухудшить характеристики собственно тренажёра.... Почитайте вот эту тему, полагаю найдёте много полезного по Вашему вопросу.

https://electrotransport.ru/ussr/index.php?topic=22369.0#topmsg

(Педальный привод на генератор, а не на колесо? Обсудим "за" и "против"?)

Педальный привод на генератор, а не на колесо? Обсудим "за" и "против"?

Edited by варп

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, Егоров said:

 2. А тут согласовывать ничего и не нужно.  Механическая нагрузка в тренажере регулируется сама по себе, она уже есть там. Отобрать дополнительно 12-15 ватт на зарядку - для спортсмена практически незаметно.

Тренажер можно крутить как 50 оборотов в минуту, так и 300. Как ты собрался в обоих случаях снять одинаковые 15 ватт без коробки передач, взрослый ты наш?

Share this post


Link to post
Share on other sites
38 минут назад, rkit сказал:

Тренажер можно крутить как 50 оборотов в минуту, так и 300. Как ты собрался в обоих случаях снять одинаковые 15 ватт без коробки передач, взрослый ты наш?

Хамить не надо.
 Снять фиксированную мощность с электрогенератора - рядовая  задачка в электронике. Электроника без шестеренок с этим справляется.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, Егоров said:

Отобрать дополнительно 12-15 ватт на зарядку - для спортсмена практически незаметно.

Эт несколько неточно. 
Во-первых, зависит от того чем крутят.
Если руками то это будет сильней чувствоваться. 
Во-вторых, одно дело отобрать 15 Вт при среднем расходе 50-100 Вт, и другое дело взять эти 15 Вт при среднем расходе 200 Вт.
Так на 200 Вт "спортсмен" еще вытянет часок, а на 215 Вт ему придет каюк за тот же час.  

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вопрос про чувствительность нагрузки от генератора для спортсмена действительно неоднозначный.

Это тренажер для гребли на байдарке. Усилие на руки через весло. В составе тренажера есть регулируемый воздушный тормоз, который дает нагрузку и работает постоянно. 

По данным аналогичных тренажеров при таком темпе спортсмен выдает мощность порядка 60 Вт. То есть генератор добавит примерно 25% к нагрузке. Это нижний порог интенсивности тренировок - худший случай. Скорее всего достаточно будет учитывать потери на генератор при расчете основных параметров тренировки и понимать, что сколько-то теряем снизу от диапазона регулировки нагрузки (можно скомпенсировать за счет ослабления воздушного тормоза). В самом худшем случае придется ограничивать ток заряда при малых оборотах.

По поводу ощущения дискретности усилия на генераторе для спортсмена: мне кажется, если в составе генератора будет 6 и более магнитов, не должно быть явно заметно на таких оборотах. Но это нужно проверять.

 

Заявленное потребление (15 Вт) - это максимально возможное потребление электроники с небольшим запасом. Причем потребление не зависит от темпа в котором работает спортсмен.

Логика простая: чтобы тренажер был автономен, в среднем генератор должен выдавать больше чем потребляет электроника. 

 

Обороты в 500 об./мин, которые я указал в первом сообщении выбраны аналитически.  Это условно возможные минимальные обороты, которые могут удерживаться значительное время.

Понятно, что могут быть специфические тренировки например восстановительного плана при которых спортсмен ооочень медленно работает и в принципе не способен покрыть штатное потребление электроники тренажера.

Поэтому в целом гарантировать автономность невозможно. На практике, руководствуясь средними реальными значениями, - можно для подавляющего числа случаев.

 

Рад, что есть относительное единство мнений в типе мотора. Поле для выбора претендентов на попробовать сузилось.

 

Еще вопрос: грубо можно оценить запас на КПД механики+генератора?

на выходе хотим чистыми 15 Вт, значит нужно брать электромотор с заявленной мощностью ??? Вт (берем худший случай, для оборотов 3000 об./мин.).

С учетом, что заявленная мощность мотора не для режима генератора, а наоборот.

Субъективно, мне кажется мотор от самоката или героскутора в 250Вт+ - это многовато как-то.

13 hours ago, Егоров said:

Если механикой удастся довести обороты до 5-7 тыс, то сравнительно дешевый коллекторный двигатель.
От самокатов двигатель - из пушек по вороб.. комарам.

Не хочется иметь дело с щетками и их заменой. Возможно это предрассудки. В любом случае, если в бюджет влезет бесщеточный вариант, то он предпочтителен. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Про DD моторы от самокатов 250 Вт. У них подходящий Kv, при скорости 500 об./мин. будет ЭДС около ~30в, то есть редуктор не нужен. Но обратите внимание на магнитные потери (в железе статора, вихревые во всех проводниках, все суммарно) около ~10-30 Вт при номинальной скорости. Потери на сопротивлении обмоток статора ничтожны для требуемой мощности на такой скорости. Поэтому оптимальный по КПД режим будет ниже 500 об./мин.. Так же массогабариты у таких DD не лучшие, вес около 3 кг.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.