Estamos trabajando en un proyecto de vehículo eléctrico controlado por computadora que se basa en un chasis ATV.
Mientras buscaba un motor DC para mover este vehículo (que se estima en 350 kg), encontré un motor eléctrico para silla de ruedas. Es un motor de 500 W 108 rpm 24 V CC y tiene su propio diferencial. El vendedor me dijo que puede mover hasta 540 kg. No sé en qué hecho se basa este número.
También tengo un motor de 500 W 1500 rpm 24 V CC. Si disminuyo las rpm y aumento el torque con la misma proporción del motor eléctrico de la silla de ruedas a través de reductores, ¿puede mover hasta 540 kg? ¿O el peso máximo que puede mover un motor depende de otros factores? ¿Cómo puedo medir esto?
Gracias por adelantado.
Respuestas:
"El vendedor me dijo ..." LOL! Si la física fuera lo suyo, probablemente no sería un vendedor. En cualquier caso, su trabajo es hacer una venta, ya sea que haga que su dispositivo funcione o no.
Lo primero que debe decidir es cuánta potencia debe tener el motor. Luego puede preocuparse por el par y la velocidad más adelante. Esos pueden intercambiarse entre sí, pero no puedes engañar a la física que requiere un cierto poder para ciertas tareas.
Hay dos criterios de usuario final que debe tener en cuenta para decidir el poder. Estos son qué tan rápido quieres acelerar y qué velocidad mínima quieres subir una colina decente. Usaré el criterio de la colina como ejemplo.
Digamos que desea poder subir 20 MPH con una calificación de 20%. 20% de calificación significa que sube 1 parte por cada 5 hacia adelante. Dado que el único trabajo de física que se está haciendo está aumentando, el problema se reduce a elevar 350 kg directamente a 4 MPH. 4 MPH es 1.8 m / s, y aquí en la tierra 350 kg pesa 3.43 kN. El poder gastado es por lo tanto:
(1.8 m / s) (3.43 kN) = 6.13 kW
Por supuesto, habrá algo de fricción que superar, por lo que querrás unos 10 kW en este ejemplo. Dado que 500 W ni siquiera está cerca, debe especificar un rendimiento mucho más bajo u obtener un motor mucho más grande (y la fuente de alimentación para alimentarlo).
Volteemos esto y veamos qué pueden hacer 500 W.
(500 W) / (3.43 kN) = 146 mm / s
Así de rápido puede levantar 500 W toda la unidad hacia arriba. Aplicando eso a un grado de 20%, por ejemplo, puede moverse a 5x eso, o 730 mm / s, o 1.63 MPH. En realidad, habrá fricción y otras pérdidas, por lo que probablemente no más de 500 mm / s = 1.1 MPH.
Añadido sobre el par
Debería comenzar con energía como se describe anteriormente. Una vez que ha decidido cuánta potencia debe emitir el motor, se enfrenta a la compensación de par / velocidad. Puede averiguar qué par / velocidad necesita en las ruedas, pero eso generalmente será demasiado lento y demasiado alto para que un motor eléctrico razonable produzca directamente. Como resultado, habrá algún engranaje entre el eje de la rueda y el eje del motor. Dado que el engranaje está allí de todos modos, elija un buen motor y luego diseñe la relación de engranaje en consecuencia, no al revés.
Para poner esto en perspectiva, echemos un vistazo al par y la velocidad necesarios para subir una pendiente del 20% a 20 MPH como se describió anteriormente. Digamos que las ruedas tienen un diámetro de 500 mm, un radio de 250 mm, una circunferencia de 1.57 m. 20 MPH es 8.9 m / s, por lo que la rueda debe girar a 5.7 Hz. No es probable que obtenga un motor adecuado con potencia y eficiencia máximas a 5.7 Hz (342 RPM). Probablemente terminará con una relación de transmisión de 5x a 10x, dependiendo del mejor motor disponible que encuentre.
Por ejemplo, supongamos que ha decidido que necesita un motor de 10 kW. Eso podría venir como 60 Hz (3600 RPM) y 26.5 Nm, 20 Hz y 80 Nm, o una variedad de otras combinaciones que resultan en 10 kW. Los motores adecuados solo estarán disponibles en combinación limitada, y el engranaje probablemente será diseñado de todos modos. Elija el motor, luego deje que dicte la relación de transmisión.
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