Физика электродвигателей, механика.
Хочу понять разницу между маленьким и большим электрическим мотор-колесом прямого привода касательно КПД и потребляемой мощности.
Представим ситуацию:
на идеальном сухом асфальтированном покрытии стоит 2 единицы электрического двухколёсного транспорта. (электросамокаты, к примеру) Они имеют одинаковый вес, геометрическую форму, пятно контакта покрышек с асфальтом и давление в покрышках. Разница заключается только в том, что один электросамокат снабжён электромотором, номиналом в 5kw, а другой электромотором номиналом в 500w. (со всеми вытекающими)
Напряжение питания электродвигателей - одинаковое, ёмкость и BMS питающих аккумуляторов - одинаковые, контроллеры - одинаковые.
Вопрос №1: какое из транспортных средств потребит больше энергии для разгона до 25км/ч? Насколько? Почему?
Вопрос №2: какое из транспортных средств потребит больше энергии за отрезок пути, скажем в 5 км, поддерживая одинаковую скорость, без учёта разгона. Насколько? Почему?
### Вопрос 1: какое транспортное средство потребит больше энергии для разгона до 25 км/ч? Насколько? Почему?
- **Мотор 5 кВт**: Этот мотор мощнее и способен развивать большие силы для разгона. Однако, для достижения скорости 25 км/ч ему не нужно будет работать на полную мощность. В идеальных условиях (сухой асфальт, стабильное сцепление) этот мотор будет более эффективным при ускорении, так как он может быстро набирать скорость с меньшими потерями энергии в виде тепла . При разгоне он будет использовать больше энергии, но за короткое время, быстро достигая нужной скорости.
- Мотор 500 Вт: Мотор меньшей мощности будет работать на более высоких оборотах для достижения тех же 25 км/ч, что приведет к большему количеству потерь, особенно при разгонах, так как ему приходится работать более интенсивно. Однако, если нагрузка мала, это может привести к меньшим потерям в долгосрочной перспективе.
Какое транспортное средство потребит больше энергии при разгона до 25 км/ч?
- Мотор 5 кВт, вероятно, потребит немного больше энергии для разгона, так как он имеет большую мощность, а значит, и большую способность к более быстрой и мощной реакции на ускорение. Однако, это не означает, что он будет использовать весь запас мощности. Он может работать эффективно, но, несмотря на это, в момент разгона его пиковой мощности и потерь энергии будет больше.
- Мотор 500 Вт будет тратить энергию более долго и будет работать на более высоких оборотах в момент разгона, что может также создать дополнительные потери из-за низкой эффективности на высоких оборотах.
Ответ
- Мотор 5 кВт скорее всего потребит больше энергии на разгон, потому что он будет работать в более высоком и мощном диапазоне, что вызывает большие потери при ускорении, несмотря на то, что разгон будет быстрым.
Вопрос 2: какое из транспортных средств потребит больше энергии за отрезок пути, скажем в 5 км, поддерживая одинаковую скорость, без учёта разгона? Насколько? Почему?
- Мотор 5 кВт: При поддержании постоянной скорости (25 км/ч) мотор 5 кВт будет работать в своей эффективной зоне мощности, т.е. потребление будет значительно ниже, чем при разгонке. Это связано с тем, что при постоянной скорости мотор не должен постоянно развивать максимальную мощность, а будет работать на значительно меньшей мощности, необходимой для преодоления сопротивлений (например, сопротивление качению, сопротивление воздуха, потери в трансмиссии).
- Мотор 500 Вт: Этот мотор будет работать на гораздо более высоких оборотах, чтобы поддерживать ту же скорость. Хотя его номинальная мощность ниже, чем у более мощного мотора, для поддержания скорости 25 км/ч, его КПД на высоких оборотах может быть ниже, что приведет к большему энергопотреблению в сравнении с более мощным мотором.
**Какое транспортное средство потребит больше энергии при движении на 5 км?**
- **Мотор 500 Вт** скорее всего будет менее эффективен при поддержании постоянной скорости, чем 5 кВт мотор. Это связано с тем, что меньший мотор будет работать в зоне меньшей эффективности, где потери энергии больше. Мотор 5 кВт, скорее всего, будет работать в более оптимальной зоне мощности и использовать меньше энергии для поддержания той же скорости.
Ответ:
- **Мотор 500 Вт** будет потреблять больше энергии на пути в 5 км при постоянной скорости 25 км/ч, поскольку его эффективность при поддержании этой скорости будет ниже из-за работы на высоких оборотах.
### Итог:
1. **При разгонах до 25 км/ч** больше энергии потребит **мотор 5 кВт**, так как он будет работать на высоких мощностях в момент разгона, несмотря на то, что разгон будет быстрым.
2. **При движении на постоянной скорости** (25 км/ч) больше энергии потребит **мотор 500 Вт**, так как он будет работать менее эффективно на высоких оборотах, поддерживая ту же скорость.