Здравствуйте, Гость

Войти в личный кабинет



ВАША КОРЗИНА ПУСТА
https://www.electra.com.ua/components/com_jshopping/files/img_products грн /magazin/cart/delete.html /magazin/product/view.html Ваша корзина пуста. Показать/скрыть подробности Параметры ⇓ Товар добавлен в корзину Товаров ВАША КОРЗИНА ПУСТА Товаров в корзине на сумму Удалить

  • electra motor1
  • electra nabor1
  • electra akb1

Расчет влияния уровня уклона местности на пробег электровелосипеда

Опубликовано в Тех. характеристики Просмотров: 3467

sklonЗа последние годы наборы для переоборудования электровелосипедов на электропривод обрели феноменальную популярность. Однако широкий ассортимент представленных на современном рынке велосипедных электронаборов в значительной степени утрудняет выбор наиболее приемлемого для покупателя варианта для комплектации своего велосипеда. Как показывает практика, большинство вопросов, касающихся подобного предмета покупки, как правило, возникает по поводу мощности и скоростных показателей мотор-колеса, но мало кто берет во внимание тот момент, что диаметр обода, в какой может быть

заспицован велосипедный электродвигатель, и уровень уклона местности, по которой приходится путешествовать на электровелосипеде, также в значительной степени могут повлиять на производительность работы велосипедного электродвигателя. Так, если заспицевать 250 W мотор-колеса в 20-дюймовый и 26-дюймовый обод, то скорость передвижения электровелосипеда общим весом вместе с нагрузкой в 100 кг по местности с уклоном в 3% в первом случае будет составлять 18 км/ч, а во втором – 22 км/ч. При этом, во время передвижения на работу электрического велосипеда влияют две внешние физические силы – сила сопротивления качению и сопротивления воздуху. В то время, когда уровень воздействия первой силы пропорционален развиваемой скорости, уровень аэродинамического сопротивления возрастает пропорционально квадрату увеличения скорости. Поэтому при движении со скоростью свыше 20 км/ч сопротивление воздуха является главной противодействующей силой.

Уровень воздействия на электровелосипед вышеуказанных сил при движении графически можно изобразить следующим образом:

grafik 1

Для того, чтобы преодолевать силу сопротивления ветра и качения (W) мотор-колесу необходимо развивать крутящий момент (М):

М = W х 1,8 х D / V, где D - диаметр колес, а V – cкорость передвижения

М = 107 х 1,8 х 0,51 / 18 = 5,5 Нм для 20 "колес

М = 150 х 1,8 х 0,66 / 22 = 8,1 Нм для 26 "колес

Показатель крутящего момента для преодоления силы тяжести:

М = 0,5 х масса (кг) х уровень уклона (%) х G х диаметр колеса, где G – сила ускорения свободного падения равная 9,81 м/с2

М = 0,5 х 100 х 0,03 х 9,81 х 0,51 = 7,5 Нм для 20 "колес

М = 0,5 х 100 х 0,03 х 9,81 х 0,66 = 9,7 Нм для 26 "колес

Общий показать крутящего момента для преодоления физических сил соответственно составляет 13 Нм для 20 "колес, и 17,8 Нм для 26 "колес.

grafik 2

Рабочие показатели для велосипедного мотор-колеса мощностью 250 W

Если проследить за кривыми графика, то можно увидеть, что велосипедный электродвигатель производит 13 Нм при 190 оборотах в минуту, и 17,8 Нм при 177 оборотах в минуту. Скорость же передвижения при этом равна:

190 х 0.51 / 5,24 = 18,5 км/ч

177 х 0,66 / 5,24 = 22,3 км/ч

Для перемещения электровелосипеда, который укомплектован 250 W мотор-колесом, заспицованным 20-дюймовый обод, под уклон со скоростью 18,5 км/ч требуется 310 W энергии. Выходная же мощность мотор-колеса в этом случае составляет 245 W при потребляемых токах 8,8 A. Учитывая это можно рассчитать максимальное расстояние, которое сможет преодолеть электровелосипед на одном заряде аккумуляторных батарей емкостью 10 Ah: 18,5 х 10 / 8,8 = 21 км

По аналогии рассчитывем расстояние, которое проедет электрический велосипед с 250 W электромотором, заспицованным в 26-дюймовый обод, питаясь от полностью заряженных 10 Ah батарей, и двигаясь по местности с уклоном в 3% с максимальной скоростью 22,3 км/ч. Выходная мощность электродвигателя в данном случае составляет 330 W, КПД – 77 %, а потребление тока равно 12,4 А. Максимальное же расстояние пробега при подобных показателях работы соответственно составляет: 22,3 х 10 / 12,4 = 18 км.

Теперь же попробуем подсчитать, сколько мы сможем проехать на этом же электровелосипеде по совершенно ровной дороге. Учитывая, что уровень воздействие физических сил при движении по прямой значительно ниже чем при подъемах, при наличии того же 250 W двигателя мы cможем наблюдать больший разгон электровелосипеда (до 27 км/ч), и более низкий уровень энергопотребления, чем при его движении по склону. Для перемещения электробайка по ровной дороге со скоростью 26,5 км/ч необходимо 207 W энергии, которая обеспечит крутящий момент в 7,1 Нм при 210 оборотах в минуту. Уровень же потребление тока при этом будет составлять 5,5 А. Простым расчетом вычисляем максимальное расстояние пробега электровелосипеда, укомплектованного 250 W мотор-колесом, по совершенно ровной трассе: 26,5 х 10 / 5,5 = 48 км.

Второй пример

Предположим, что электровелосипеду, на котором 500 W двигатель завпицован в 26-дюймовый обод, приходиться двигаться по холму с уклоном в 4 %. Суммарный вес электрического велосипеда вместе нагрузкой составляет, как и в предыдущем случае, 100 кг.

По предварительным просчетам, максимальная скорость с которой электробайк сможет подниматься вверх по склону cоставляет 27 км/ч.

Для преодоления силы сопротивления ветра и качения потребуется 208 W. Соответственно, крутящий момент ( М) мотор-колеса при этом составит:

М = W х 1,8 х D / V = 208 х 1,8 х 0,66 / 27 = 9,1 Нм

Показатель крутящего момента для преодоления силы тяжести:

М = 0,5 х 100 х 0,04 х 9,81 х 0,66 = 12,95 Нм

Сложив полученные результаты получаем общий показатель крутящего момента мотор-колеса, необходимый для преодоления физических сил, равный 22 Нм.

grafik 3

График производительности 500 W велосипедного мотор-колеса

500 W электродвигатель выдает 22 Нм при 215 оборотах в минуту, что равно 27 км/ч.

Выходная мощность мотор-колеса при этом составляет 490 W, КПД – 72%, а уровень потребления тока – 18,4 A.

Взяв во внимание вышеуказанные параметры производительности работы можно рассчитать расстояние, которое сможет проехать велосипед, оснащенный 500 W мотор-колесом и 10 Ah аккумуляторными батареями: 27,1 х 10 / 18,4 = 14,7 км

Теперь, для сравнения, подсчитываем дальность пробега этого же электровелосипеда по совершенно ровной трассе. Как и в случае с 250 W двигателем, при движении по прямой 500 W будет развивать большую скорость - 31 км/ч, чем при подъемах по склону и, соответственно, потреблять меньше энергии на каждый километр пробега. Поэтому для перемещения электровелосипеда с указанной скоростью необходимы затраты 259 W энергии, обеспечивающей крутящий момент 9,9 Нм при 244 оборотах в минуту. При потреблении тока в 8,9 А максимальное расстояние, которое сможет преодолеть электрический велосипед на одном заряде 10 Ah батарей составит: 30,7 х 10 / 8,9 = 34,5 км.

Из проведенных нами расчетов следует, что уровень уклона местности по которой приходиться передвигаться электровелосипеду в значительной степени влияет на скорость расхода энергии аккумуляторных батарей, и, соответственно, пробег электробайка.

sergey-volter