Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg?

buckowina 03 Wrz 2011 21:39 4574 29
  • #1 03 Wrz 2011 21:39
    buckowina
    Poziom 18  

    Witam.
    Potrzebuję przeliczyć jaka siła działa na silnik w rowerze o masie ok. 100kg (z kierowcą) i przełożeniu koła do silnika równym 1:9,4.
    Jest mi to potrzebne, żeby wyliczyć ile ciepła wydzieli się na radiatorze, kiedy rower będzie hamowany silnikiem od 25km/h do 0km/h. Rozmiar kół to 20cali.

    Silnik będzie obciążany układem jak niżej tylko, że tranzystory będą 4xtip3055 i układ będzie tak zmodyfikowany aby był w stanie obciążyć silnik prądem 20A przy napięciu 24V.

    Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg?

    Zaraz po odcięciu zasilania jadąc prędkością 25km/h silnik produkuje ok. 22V.

    Jeśli będą potrzebne jakieś dane z pewnością postaram się je dostarczyć.

    Proszę o podanie wzorów oraz o pomoc przy obliczaniu na ich podstawie.
    Mogą być problemy, gdyż mam 15 lat. ale podstawy "myślę" że mam opanowane.
    Pozdrawiam.
    Buckowina.

    1 29
  • #2 03 Wrz 2011 22:31
    wieswas
    Poziom 33  

    Energia cieplna w dżulach jaka wydzieli się podczas hamowania zależy tylko od masy i prędkości. Nie ma znaczenia czy ta masa jedzie rowerem czy sankami.
    Nie ma znaczenia średnica koła, ani przekładnia. Nie jest ważna też intensywność hamowania.
    Energia cieplna (w dżulach) = (masa w kilogramach)*(prędkość w metrach na sekundę) do potęgi drugiej.
    W zależności od intensywności hamowania ta energia wydzieli się gwałtownie lub będzie wytracana stopniowo w określonym czasie. Ale łączna ilość energii będzie zawsze taka sama.
    W zależności od zastosowanych przekładni, uzyskamy wytracanie części energii na przekładniach , tarciach łożysk a pozostała część wydzieli się w prądnicy jako prąd elektryczny, który płynąc w obwodzie zamkniętym wydzieli ciepło na wszystkich rezystancjach napotkanych w obwodzie.

    0
  • #3 03 Wrz 2011 23:12
    buckowina
    Poziom 18  

    I to tylko tyle?! ja myślałem że będę się z tym bawił kilka dnia a tu okazuje się że wystarczy prosty wzór... i tak dzięki :F

    Ok. czyli wydzieli się 694,(4) ≈700J przyjmując że będę hamował przez 5 sek to moc będzie równa 140w? I jak to się ma do mocy którą są w stanie oddać tranzystory?

    Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg?

    Zaprojektowałem taki układ i aby oddać moc wytraconą z 22a musiałem zastosować 6x TIP3055 i każdy z nich może odprowadzić 90w ciepła a program oblicza że działają na granicy co daje 540W mocy do wytracenia-co jest znacznie innym wynikiem. Jeśli dobrze rozumuje to ta moc czyli 540W będzie się wydzielać tylko przez chwilę i zacznie maleć aż do zatrzymania (między innymi dlatego że w raz ze spadkiem prędkości będzie spadało napięcie na silniku a w raz z nim natężenie prądu ciągnąc za sobą zmniejszające się straty w postaci ciepła? Czyli 140W to jest tak jakby średnia? i to tym wynikiem trzeba się sugerować podczas projektowania układu? Czy może sugerować się wskazaniami programu projektując układ aby był w stanie oddać 540w ciepła przez parę milisekund?

    Przydała by się jakaś zależność i(lub) prędkość hamowania tzn. ile zajmie silnikowi 250W 24v wyhamowanie roweru o masie 100Kg i prędkości 25km/h licząc, że rolka się nie poślizgnie. Mając takie dane mógł bym zrobić wykres który obrazował by mi przez jaki czas układ musi wytrzymać duże obciążenia i jak obciążyć silnik(A) aby nie przesadzić ze stratami w postaci ciepła a żeby dystans hamowania pozostał w miarę przyjmowany. Również murze jakoś doświadczalnie sprawdzić przy jakim prądzie silnik traci przyczepność i o tyle pomaga mi tu cecha że silnik jak straci przyczepność to zablokuje się i wtedy siła hamowania spadnie do zera aby za chwilę odzyskać siłę z powrotem i dzięki temu przynajmniej tak mi się wydaje że układ podczas takiej pracy powinien zatrzymać się na konkretnym natężeniu, które będzie dla niego graniczne i którego będę się trzymał podczas przeprojektowywania układu.

    Po przeanalizowaniu całego zagadnienia zrozumiałem że muszę jakoś wyliczyć czas hamowania aby móc poznać moc jaka wydzieli się w układzie bo przecież obliczając moc na początku zasugerowałem się czasem hamowania równym 5 sek. I teraz najważniejsze pytanie jak obliczyć czas hamowania mojego "pojazdu"?

    Chyba będę musiał zainteresować się bardziej inteligentnymi układami obciążającymi gdyż jak zacznę zwalniać to spadnie też napięcie ciągnąc za sobą natężenie prądu co spowoduje znaczne zmniejszenie siły hamowania. Lub aby maksymalnie uprościć układ to po zmierzeniu natężenia przy którym silnik się ślizga zaprojektować układ który będzie utrzymywał natężenie o 2a niższe bez względu na napięcie na silniku.

    Jeśli to wszystko nie wypali to kupie jakiś mocny przekaźnik i będę zwierał uzwojenia silnika na stałe bez regulacji i dzięki temu pozbędę się jakichkolwiek problemów z spadającym napięciem gdyż silnik zawsze będzie hamował pełną mocą. Są to tylko spekulacje gdyż z tego co wyczytałem to takie rozwiązanie nie wpływa dobrze na silnik (w końcu te 700J energii musi gdzieś się wydzielić)

    Edit:

    Ale walnąłem się w obliczeniach gdyż zapomniałem podnieść metry na sekundę do potęgi drugiej... Po poprawieniu błędu wychodzi 4900J czyli w przez 5 sek. wydzieli się 980W ale nadal nie mam pojęcia jak stosować się do tego wyniku...


    Na forum wymagamy poprawnej pisowni jednostek wielkości fizycznych, symboli (tranzystorów) itd. - proszę poprawić! [Mirek Z.]
    Poprawione

    1
  • #4 04 Wrz 2011 01:43
    nemo07
    Poziom 36  

    buckowina napisał:
    ... Ale walnąłem się w obliczeniach gdyż zapomniałem podnieść metry na sekundę do potęgi drugiej... Po poprawieniu błędu wychodzi 4900J czyli w przez 5 sek. wydzieli się 980W ale nadal nie mam pojęcia jak stosować się do tego wyniku...
    No, no, no! Kolega Ci bledny wzor podrzucil.
    Ek = m*v²/2 = 100 kg * (25000 m / 3600 s)² / 2 ≈ 100 kg * (6.94 m/s)²/2 ≈ 2411 kgm²/s² = 2411 J.
    Twoj rachunek usredniania mocy w czasie robilby sens, gdyby elektronika sterujaca balastem zapewnila rownomierny rozklad wytracanej energii w czasie. Taka regulacja mialaby tez te zalete, ze moment hamowania (F * r, r - promien kola) bylby const, w zwiazku z czym ruch bylby rowniez jednostajnie przespieszony (z ujemnym przyspieszeniem, rozumie sie), a zatem optymalny dla unikniecia poslizgu.
    Te proste uklady, jakie przedstawiles, nie zrealizuja tego wymagania, gdyz realizuja moc tracona jako funkcje kwadratowa napiecia, czyli maksymalny moment hamowania tuz po wlaczeniu, opadajacy w czasie (czyli co raz slabszy efekt hamowania).
    Dlatego odpowiedni elektroniczny balast w swojej najprostszej postaci powinien byc klasycznym tzw. "zrodlem pradowym" o zadanej wartosci pradu (fix, badz zmiennej, ale nie wprost proporcjonalnie do napiecia, lecz co najwyzej w odwrotnej relacji). Ta wartosc powinna byc ewentualnie sterowana naciskiem na pedal hamulca, ale ostatecznie limitowana do pewnej granicy lezacej ponizej ew. mozliwego poslizgu.
    To ostatnie jest raczej trudne do realizacji w ruchu drogowym ze wzgledu na rozmaite podloza, wiec pozostanie chyba tylko sterowanie sygnalem z pedalu hamulca.
    Niemniej jeden limit musi byc zafiksowany i dotyczy on maksymalnej mocy traconej w tranzystorach zrodla pradowego. Zakladajac Imax = const mozna w prosty sposob limitowac moc wydzielana w czasie hamowania (tmin):
    Pmax = Ek / tmin = 2411 J / 5 s = 482 W.
    Producenci tranzystorow mocy, jak np. typu 2N3055
    www.datasheetcatalog.org/datasheet/motorola/2N3055.pdf
    podaja tzw. "derating curve" (Fig. 1, Power derating).
    Jest to jeden z tych elementow, ktory trzeba uwzglednic przy szacunkowych rachunkach wstepnych.
    I tak, jesli w sloncu uklad rozgrzeje sie do temperatury np. ok. + 60°C, to limit mocy dla 2N3055 wynosi juz tylko ok. Ptmax = 90 W. Zatem do wytracenia Pmax potrzebowalbys
    n = Pmax / Ptmax = 482 / 90 > 5 = 6.
    Jednak aby policzyc dopuszczalna moc strat pojedynczego tranzsytora z niezawodnym marginesem bezpieczenstwa nalezaloby uwzglednic rezystancje tzw. termiczna zlacze-otoczenie, Rthj-a:
    Rthj-a = Rthj-c + Rthc-a
    gdzie Rthj-c jest parametrem tranzystora, a Rthc-a jest suma opornosci termicznej styku obudowa tranzystora-radiator oraz charakterystycznej rezystancji termicznej radiatora (zaleznej od ksztaltu, wielkosci, wykonania powierzchni oraz konwekcji powietrza).
    Mozna przyjac, ze ok. 8 sztuk z (w miare) solidnym radiatorem powino dac rade.

    0
  • #5 04 Wrz 2011 07:18
    krru
    Poziom 32  

    nemo07 napisał:

    Twoj rachunek usredniania mocy w czasie robilby sens, gdyby elektronika sterujaca balastem zapewnila rownomierny rozklad wytracanej energii w czasie. Taka regulacja mialaby tez te zalete, ze moment hamowania (F * r, r - promien kola) bylby const, w zwiazku z czym ruch bylby rowniez jednostajnie przespieszony (z ujemnym przyspieszeniem, rozumie sie), a zatem optymalny dla unikniecia poslizgu.


    To nie jest prawda. Stała siła oznacza malejącą moc hamowania. P=V*F.

    Czas hamowania jest na tyle mały, że w sumie istotne są dwa parametry - maksymalna moc, prawdopodobnie zaraz na początku hamowania i całkowita energia.
    Pierwszy parametr wyznacza konieczne parametry prądowe elementów elektronicznych,
    drugi pojemność cieplną układu. W ciągu tych kilku sekund chłodzenie nie będzie miało znaczenia, praktycznie cała energia pojazdu zostanie po prostu zgromadzona jako ciepło i dopiero w dłuższym czasie oddana do otoczenia.

    Sprawa się komplikuje, jeśli masz w okolicy jakieś górki większe niż 20-30 metrów (czyli więcej niż typowy wiadukt nad torami itp)

    0
  • #6 04 Wrz 2011 11:01
    buckowina
    Poziom 18  

    nemo07:

    Ok czyli całe te rozważania doprowadzają do tego ile mam tranzystorów użyć aby być w stanie wyhamować mój pojazd z max prędkości przez niego osiągalnej zakładając, że jadę z górki gdyż posiadam takie w okolicy i teraz pytanie czy jeśli okaże się ,że silnik będzie się ślizgał po obciążeniu prądem 15a to 6 tranzystorów TIP3055 powinno wystarczyć?

    Krru:

    Mam rozumieć że ciepło zacznie się wydzielać po zakończeniu hamowania? Wiem mniej więcej co to jest oporność termiczna ale co w takim momencie z tranzystorami?

    Mam do was kolejne pytanie gdyż przypomniałem sobie jak hamowane są ogromne ciężarówki - największe na świecie. Posiadają one w kołach silniki elektryczne które działają w taki sposób jak ja również chce zrobić i teraz pytanie: Skoro żeby zatrzymać takiego olbrzyma wystarczy turbina z radiatorem wielkości człowieka to proporcjonalnie mi wystarczy drętwy radiator puszczony pasywnie a jak wynika z waszych wyliczeń potrzeba niezły kawałek aluminium żeby rozproszyć całe to ciepło wiec czy wie ktoś w jaki sposób jest w takiej ciężarówce rozwiązane hamowanie? pytam się gdyż wiem że dysponują one dużą siłą hamowania nawet przy minimalnych prędkościach.

    0
  • #7 04 Wrz 2011 11:44
    jdubowski
    Specjalista - urządzenia lampowe

    buckowina napisał:
    Krru:

    Mam rozumieć że ciepło zacznie się wydzielać po zakończeniu hamowania? Wiem mniej więcej co to jest oporność termiczna ale co w takim momencie z tranzystorami?


    Kolega chciał ci zasugerować że nie zawsze całe ciepło musisz w czasie jego powstawania w złączach tranzystorów wyemitować do otoczenia. Jeśli opróćz rezystancji termicznej radiator będzie też miał pojemnośc termiczną to ciepło można w nim zmagazynować ciepło i wyemitować do otoczenia w kolejnych kilkudziesieciu sekundach.
    Takie podejście sprawdzi się w kontekście hamowania w ruchu przy jeździe po płaskim, zawiedzie przy rozważaniach nad hamowaniem w trakcie zjazdu z Salmopolu do centrum Szczyrku.

    buckowina napisał:
    Mam do was kolejne pytanie gdyż przypomniałem sobie jak hamowane są ogromne ciężarówki - największe na świecie. Posiadają one w kołach silniki elektryczne które działają w taki sposób jak ja również chce zrobić i teraz pytanie: Skoro żeby zatrzymać takiego olbrzyma wystarczy turbina z radiatorem wielkości człowieka


    Jak turbina to piszesz o hamulcu hydrodynamicznym. Poszukaj pod "retarder" - znajdziesz zapewne interesujące informacje.
    Ja natomiast dodam że znacznie cięższe pojazdy są hamowane elektrycznie - na przykład lokomotywa elektryczna EP09 ma hamulec elektrodynamiczny pozwalający wytracić 3MW, tyle że tam tej mocy nie wytraca się w półprzewodnikach a w rezystorach hamowania, półprzewodniki (tyrystory) służą tu do zamknięcia obwodu a nie do wytracania na nich mocy - tobie też zalecam takie podejście - rezystor, a tranzystor(y) MOSFET tylko do właczania ich w obwód, intensywność hamowania możesz zmieniac przez PWM.

    BTW - w praktyce w rowerze wystarczą hamulce mechaniczne...

    0
  • #8 04 Wrz 2011 13:00
    buckowina
    Poziom 18  

    Również myślałem nad hamowaniem za pośrednictwem rezystora tylko jak dobrać odpowiednią moc. Dzisiaj wygrzebałem 2 rezystory 10r 50w i podłączyłem je do roweru przyznam że siła hamowania była żadna ledwo było czuć załączenie rezystorów. Wiec jaka oporność jest mi potrzebna aby prąd był równy ok 15a? Wracając do lokomotyw to takie hamulce chyba mogą służyć tylko do zwalniania gdyż jak lokomotywa zwalnia to razem z nią spada siła hamowania aby przy prędkości 0km/h spaść do zera. Jedyną możliwość widzę w zmniejszaniu oporności w raz ze spadkiem prędkości co raczej nie jest łatwe...

    W związku, że buduje rower elektryczny to czemu nie skorzystać z dobrodziejstw elektryczności aby wyhamować rower (przy okazji można się czegoś nauczyć) Osobiście nie mam problemu z zamontowaniem zwykłych v-breaków ale wole rozwiązanie niekonwencjonalne :D

    UP:

    Trochę się bawiłem układem i wpadłem na pomysł jak ustabilizować prąd hamowania:

    Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg?

    Jeśli wezmę dowolne napięcie odniesienia w tym przypadku jest to 12V ale w rowerze posiadam 24v z akumulatorów to prąd niezależnie od prędkości będzie taki sam co można zaobserwować na wykresach. I myślę że jak prąd będzie stabilny to i siła hamowania powinna pozostać stała aż do całkowitego zatrzymania urządzenia.

    0
  • #9 04 Wrz 2011 14:51
    jdubowski
    Specjalista - urządzenia lampowe

    buckowina napisał:
    Dzisiaj wygrzebałem 2 rezystory 10r 50w i podłączyłem je do roweru przyznam że siła hamowania była żadna ledwo było czuć załączenie rezystorów. Wiec jaka oporność jest mi potrzebna aby prąd był równy ok 15a?


    Silnik na 24V (z magnesami trwałymi) będie wytwarzał nieco mniejsze napięcie, założyc można że rzędu 20V. Z prawa ohma wyliczysz sobie 20V/15A - wyjdzie źdzebko powyżej 1 oma.

    buckowina napisał:
    Wracając do lokomotyw to takie hamulce chyba mogą służyć tylko do zwalniania gdyż jak lokomotywa zwalnia to razem z nią spada siła hamowania aby przy prędkości 0km/h spaść do zera. Jedyną możliwość widzę w zmniejszaniu oporności w raz ze spadkiem prędkości co raczej nie jest łatwe...


    Tak samo w przypadku roweru - i tak trzeba dohamowac innym hamulcem (pociag - zespolonym pneumatycznym a rower -mechanicznym szczękowym).

    buckowina napisał:
    Osobiście nie mam problemu z zamontowaniem zwykłych v-breaków ale wole rozwiązanie niekonwencjonalne


    Bez nich się nie obejdziesz.

    buckowina napisał:


    Trochę się bawiłem układem i wpadłem na pomysł jak ustabilizować prąd hamowania:


    Opisz to co wymalowałeś bo ja nijak nie łapię co jest co na tym schemacie. Generalnie sugeruję zrobić regulowanego PWMa.

    0
  • #10 04 Wrz 2011 15:04
    buckowina
    Poziom 18  

    Co do schematu to zmodyfikowałem schemat z pierwszego postu dając dla tranzystora sterującego stałe napięcie 12V co według programu spowodowało stabilizację prądu bez względu na zmianę napięcia produkowanego przez silnik.

    0
  • #11 04 Wrz 2011 18:48
    wieswas
    Poziom 33  

    Cytat"No, no, no! Kolega Ci bledny wzor podrzucil. "
    Faktycznie, przepraszam - przy pisaniu wzoru z klawiatury bez kreski ułamkowej zapomniałem o 2.
    Wytracanie energii na samych tranzystorach jest mało ekonomiczne. Poza tym musisz mieć na uwadze, że hamując silnikiem zwartym tylko przez niewielki opór tranzystorów, duża część mocy wydzieli się w samym silniku.
    Jeżeli rezystancja uzwojeń silnika jest taka sama jak wysterowanych tranzystorów, to moc wydzieli się po połowie w uzwojeniu silnika i tranzystorach.
    Musisz to uwzględniać w swoich obliczeniach. A dla silnika, który już jest ciepły po wciągnięciu 100kg pod górkę tym trudniej utrzymać dopuszczalną temperaturę.
    I jeszcze jedna na razie teoretyczna sprawa, czy nie zastanowić się nad wykorzystaniem tej energii odzyskanej do ładowania akumulatora (poprzez przetwornicę). Taki prywatny układ KERS. Lub chociaż do świecenia się żarówki STOP z tyłu roweru podczas hamowania. Zamiast inwestować w potężne radiatory lepiej tę energię spożytkować, choć wiąże się to z dalszą komplikacją układu. Części elektroniczne do układu sterowania są jednak tak małe i tak tanie, że warto nad tym pomyśleć.

    0
  • #12 04 Wrz 2011 19:01
    nemo07
    Poziom 36  

    krru napisał:
    nemo07 napisał:

    Twoj rachunek usredniania mocy w czasie robilby sens, gdyby elektronika sterujaca balastem zapewnila rownomierny rozklad wytracanej energii w czasie. Taka regulacja mialaby tez te zalete, ze moment hamowania (F * r, r - promien kola) bylby const, w zwiazku z czym ruch bylby rowniez jednostajnie przespieszony (z ujemnym przyspieszeniem, rozumie sie), a zatem optymalny dla unikniecia poslizgu.


    To nie jest prawda. Stała siła oznacza malejącą moc hamowania. P=V*F.

    Oczywiscie, masz racje. Zamotalem niezle, a przy tym chodzilo mi jedynie o postulat by prad byl CONST, co da przespieszenie (-) CONST. W zwiazku z tym tamte rachunki sa rowniez bledne, a to wlasnie z tego powodu, ze moc w takim (jednostajnie opoznionym) ruchu bedzie opadala liniowo, zatem wyliczona wczesniej moc nie bedzie moca Pmax, lecz usredniona wartoscia za okres hamowania:
    P_av = Ek / tmin = 2411 J / 5 s = 482 W
    co oznacza, ze moc poczatkowa bedzie wartoscia Pmax i wyniesie
    Pmax = 2 * P_av = 964 W
    co z kolei oznacza, ze uzycie balastu polprzewodnikowego, w szczegolnosci na tranzystorach bipolarnych odpada i schemat PWM z rezystorem mocy sam sie narzuca.
    Jezeli pozostaniemy przy wymaganiu aby prad hamujacy byl CONST, uklad PWM musi utrzymac jego wartosc, ktora wyniesie
    I_av = Pmax / Umax = 964 W / 20 V = 48,2 A
    Jezeli zalozymy, ze napiecie generatora bedzie opadac liniowo, a wspolczynnik wypelnienia k bedzie regulowany liniowo, powiedzmy od k_min = 10% do k_max = 90%, to w polowie drogi hamowania wyniesie on
    k_m = 50%, napiecie spadnie do
    Ug_m = 10 V, a prad szczytowy (kluczowany) wyniesie
    I_pk = I_av / k_m = 2 * I_av = 96,4 A, co przy zalozeniu bezstratnego klucza i generatora (Rds-on = Rg = 0) daje nam poszukiwana wartosc rezystora balastu:
    Rb = Ug_m / I_pk = 10 V/ 96.4 A ≈ 0.1 Ω.
    Rezystor ten powinien przeniesc krotkotrwale obciazenie szczytowe
    P_b_max = Pmax = 964 W, czyli potrzebny jest rezystor 0.1 Ω / 1 kW (maksymalne obciazenie 10-sekundowe, pod warunkiem,ze bedzie mial odpowiedni radiator).
    PowerMOS: Uds_max ≧ 30V, oraz (wymagane parametry @ Tj = 100°C) )
    Id_max (pulsed) ≧ 100A, Rds_on ≦ 10 mΩ, Pd_max > 150 W (jakis typ w TO-247 lub kilka mniejszych)
    Ten tranzystor wytraci w trakcie hamowania moc szczytowa (wartosc chwilowa)
    Pd_pk =I_pk² * Rds_on ≈ 100² * 0.01 = 100 W.
    Za caly okres hamowania ta moc bedzie znacznie mniejsza (wypadaloby scalkowac, aby policzyc parametry wymaganego radiatora).
    To sa szacunki dla prostego jednokrotnego hamowania wedle zalozonego schematu, i w realnym projekcie, szczegolnie dla terenu gorzystego wypadaloby pewne wartosci zaokraglic w gore.
    Te energie, ca. 1 kWs trzeba jakos odprowadzic.
    Jesli cos znowu zamotalem, prosze mnie poprawic.
    Trzeba dolozyc jakis kontroler, TL494, SG352x lub cos w ten desen.

    0
  • #13 04 Wrz 2011 19:27
    wieswas
    Poziom 33  

    Ilościowe obliczenia powinny uwzględniać także sprawność całego układu. Gdy nie masz silnika i przestajesz pedałować to na laskim terenie też po kilkudziesięciu metrach rower się zatrzyma. Cała energia kinetyczna (100kg i 25km/h) rozproszy się na ciepło na oponach i łożyskach kół. Jeżeli tutaj masz dodatkowe zesprzęglenie z przekładnią i silnikiem to naturalne wytracanie energii jest jeszcze szybsze. Choć z drugiej strony przy długim zjeździe z górki oprócz tej początkowej energii kinetycznej dochodzi jeszcze energia potencjalna wynikająca z różnicy wysokości na której znajdował się rower na początku hamowania ,a położeniem końcowym po zatrzymaniu.
    W obliczeniach musisz więc z jednej strony uwzględnić sprawność, a z drugiej przyjąć najtrudniejsze warunki drogowe, aby nie być zaskoczonym zachowaniem zaprojektowanego układu w konkretnej niebezpiecznej sytuacji (Np podczas zjazdu z górki musisz gwałtownie hamować, aby nie walnąć w gwałtownie hamujący przed tobą samochód)
    Jak widać projektant musi nawet przy prostych urządzeniach rozpatrywać różne warunki graniczne i przyjmować taki zakres regulacji, aby urządzenie wytrzymało najgorsze warunki.
    Warto jednak na dalszym etapie pomyśle o odzyskiwaniu energii elektrycznej.
    Zamiast bezproduktywnie za pomocą tranzystorów i oporników zamieniać otrzymywaną za darmo energię elektryczną na ciepło, lepiej niech tranzystory w przetwornicy doładowują akumulator. nawet przetwornica o kiepskiej sprawności część energii przekaże do akumulatora, a resztę sama zamieni w ciepło.

    0
  • #14 04 Wrz 2011 19:54
    buckowina
    Poziom 18  

    Ok z chęcią wykonał bym układ odzyskiwani energii ale w moim obecnym stanie zaawansowania przetwornice są dla mnie za trudnym wyzwaniem. Myślę że potraktuje ten układ jako test czy w taki sposób można wyhamować w miarę mój rower a jak to się sprawdzi pomyślimy o przetwornicy. Zacząłem już prace nad układem mojego projektu w którym zastosowałem 10x BD901 aby w nagłych chwilach móc hamować długo i intensywnie układ chłodzenia opiera się na radiatorze z turbiną 1,35A z regulacją prędkości na podstawie temperatury turbina potrafi nieźle dmuchać i powinna wystarczyć.

    Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg? Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg?

    0
  • #15 04 Wrz 2011 20:19
    wieswas
    Poziom 33  

    Mam nadzieję, że chociaż turbinę zamierzasz zasilić odzyskanym prądem, a nie prądem z akumulatora.

    0
  • #16 04 Wrz 2011 20:29
    buckowina
    Poziom 18  

    Niestety chyba będę ją zasilał bezpośrednio gdyż musi chodzić cały czas schładzając radiator pomiędzy hamowaniami :D

    Chyba, że masz jakiś pomysł na zmagazynowanie energii odzyskanej podczas hamowania?

    0
  • #17 04 Wrz 2011 21:22
    wieswas
    Poziom 33  

    Z pierwszego postu zrozumiałem, że skoro przy rowerze masz silnik elektryczny. to jego głównym zadaniem jest napęd, a sprawą dodatkową jest hamowanie silnikiem.
    Z praktycznego punktu widzenia wykorzystywanie silnika tylko do hamowania jest bezsensowne, skoro za pomocą hamulca ciernego można hamować w sposób tradycyjny i jest to metoda sprawdzona i przetestowana.
    Chyba, że chodzi tylko o doświadczalny pomiar energii hamowania, ale to jak wynika z dyskusji można z dużą dokładnością obliczyć.
    Energię wyłącznie można gromadzić w akumulatorze. Ma to największą sprawność, prostotę i możliwości sterowania.
    A co do schładzania pomiędzy hamowaniami, to przecież pęd powietrza jadącego roweru oraz wiatr wystarczy.

    0
  • #18 04 Wrz 2011 21:33
    buckowina
    Poziom 18  

    chodzi o to ze ten układ będzie wykorzystywany do wspomagania hamowania

    0
  • #19 04 Wrz 2011 22:34
    nemo07
    Poziom 36  

    buckowina napisał:
    ... Zacząłem już prace nad układem mojego projektu w którym zastosowałem 10x BD901 ...
    Niedobrze.
    Zdaje sie, ze nie czytales moich poprawek https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=9894958#9894958
    Te 10 tranzystorow ma marne widoki przetrwania testow - o ile chcesz wyhamowac w 5 sekund, jak zalozone z gory, poniewaz:
    1. Test wymaga pradu 48.2 A. Sumaryczny prad 10 sztuk, jakie dopuszcza Safe Operating Area (SOA, www.datasheetcatalog.org/datasheet/PowerInnovations/mXrtvqq.pdf Figure 4.) przy napieciu 20 V wynosi raptem 10 x 4 A = 40 A (wystapi tzw. "secondary breakdown", czyli zwarcie C-E i ... przelecisz przez kierownice).
    2. Moc tracona na poczatku hamowania wyniesie Pmax = 2 * P_av = 964 W, gdy tymczasem maksymalna dopuszczalna moc strat 10 sztuk w temperaturze 50°C wyniesie 10 x 50 W = 500 W (patrz power derating, pdf, Figure 5.)
    O ile nawet nie uleglyby przegrzaniu, wysoka temperatura zlacza to "katalizator" dla second.-breakdown).
    Juz samo wymaganie pradu 48 A oznacza chwliowa moc na poczatku hamowania rowna 960W, co przekracza 10-krotna wartosc Ptot-max dla typu BD901, nawet przy temperaturze obudowy 25°C - patrz absolute maximum ratings at 25°C case temperature: Continuous device dissipation at (or below) 25°C case temperature, Ptot = 70 W max.
    Pojemnosc termiczna zlacza takiego tranzystora jest zbyt mala, aby akomodowac tak wysoka nadwyzke mocy strat.
    Szykujesz im pewna trumne.

    0
  • #20 05 Wrz 2011 08:35
    buckowina
    Poziom 18  

    ok czyli do jakiego poziomu mam ogranoczyc max. prad ? z pewnoscia nie bede hamowal pradem 20A gdyz silnik na obudowie napisane ma "max current 14A " wiec wiecej jak 15A nie bede w stanie z niego wyciagnac. Najpierw zaczne od 10A stopniowo zwiekszajac prad i obserwujac czy silnik sie nie slizga. Jak nie osiagne przyzwoitej wydajnosci a silnik bedzie sie slizgal to porzuce projekt... a jesli osiagne max. prad ktory mam nadzieje ze mi podacie a nadal bedzie slabo hamowac to rozwarze mocniejsze tranzystory. Robie tak aby nie kupowac mocniejszych-drozszych tranzystorow gdyz te ktore mam moga okazac sie wystarczajace.

    ps. sorki za polskie znaki ale pisze z telefonu

    0
  • #21 05 Wrz 2011 14:34
    nemo07
    Poziom 36  

    buckowina napisał:
    ok czyli do jakiego poziomu mam ogranoczyc max. prad ? z pewnoscia nie bede hamowal pradem 20A gdyz silnik na obudowie napisane ma "max current 14A " wiec wiecej jak 15A nie bede w stanie z niego wyciagnac. Najpierw zaczne od 10A stopniowo zwiekszajac prad i obserwujac czy silnik sie nie slizga. Jak nie osiagne przyzwoitej wydajnosci a silnik bedzie sie slizgal to porzuce projekt... a jesli osiagne max. prad ktory mam nadzieje ze mi podacie a nadal bedzie slabo hamowac to rozwarze mocniejsze tranzystory. Robie tak aby nie kupowac mocniejszych-drozszych tranzystorow gdyz te ktore mam moga okazac sie wystarczajace.

    Jak rozumiec "silnik sie slizga"?
    Napis "max current 14A" na tabliczce znamionowej silnika oznacza najpewniej maksymalny prad przy pracy ciaglej (determinujacy max. dopuszczalne straty "w miedzi", czyli wzrost temperatury); krotkotrwale obciazenia moga byc kilkukrotnie wyzsze.
    Z wyliczen powyzej powinno byc jasne, ze granica mozliwosci (i to z niklym marginesem bezpieczenstwa!) dla 10 sztuk BD901 jest prad rzedu 20 A, ze wzgledu na koniecznosc "power derating" (patrz poprzedni post).
    Twoj uklad sterowania
    Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg?
    nalezy uproscic tak, aby kazdy tranzystor mocy otrzymal, najlepiej indywidualnie dobrany, rezystor bazowy, wlaczany przyciskiem "hamowanie" na zasilanie +12 V.
    Taki rezystor powinien byc dobrany tak, by prad kolektora przy napieciu Uce > 3 V wynosil
    Ic = I_br / n, gdzie I_br - prad hamowania, n - ilosc planowanych tranzystorow. Dla BD901 przy zasilaniu baz napieciem +12 V i n = 10 bedzie to wartosc rzedu 1 kΩ.
    Nie mozesz laczyc rownolegle baz tranzystorow jak tu
    Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg?
    ze wzgledu na rozrztuty parametrow.

    Zwroc uwage, ze zmniejszenie pradu hamowania I_br wzgledem wartosci I_av wyliczonej tu
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=9894958#9894958
    wydluzy planowany czas hamowania w proporcji
    x = I_av / I_br
    czyli dla I_br = 20 A osiagniesz czas ok. 12 s zamiast zalozonych 5 s.
    Na tym pulapie mocy uzywanie tranzystorow bipolarnych jest juz bardzo problematyczne ze wzgledu na niezawodnosc (i bezpieczenstwo, bo przy katastroficznym defekcie chocby jednego tranzystora nastapi zblokowanie osi). Odporniesjze sa tranzystory PowerMOS (sa wolne od efektu "secondary breakdown"), a najlepsze perspektywy ma rozwiazanie z rezystorem mocy, ukladem PWM i kluczem PowerMOS.
    Tranzystory Darlingtona maja tu jeszcze te drobna wade, ze przy napieciu z generatora bliskim Uce(sat) ≈ 1.5 ... 2.5 V wejda w zakres nasycenia charakterystyk wyjsciowych, co oznacza praktycznie, ze przy predkosciach w zakresie 0 ... 2 km/h uklad bedzie bezskuteczny (Ug < 2 V).

    0
  • #22 05 Wrz 2011 16:18
    buckowina
    Poziom 18  

    Cytat:
    Jak rozumiec "silnik sie slizga"?


    Jak wcześniej wspomniałem to pojazd jest napędzany napędem rolkowym i przy gwałtowniejszym ruszaniu silnik po prostu ślizga się a tak samo będzie się działo z hamowaniem zablokuje się a silnik a koło będzie się kręcić.

    Cytat:
    nalezy uproscic tak, aby kazdy tranzystor mocy otrzymal, najlepiej indywidualnie dobrany, rezystor bazowy, wlaczany przyciskiem "hamowanie" na zasilanie +12 V.
    Taki rezystor powinien byc dobrany tak, by prad kolektora przy napieciu Uce > 3 V wynosil
    Ic = I_br / n, gdzie I_br - prad hamowania, n - ilosc planowanych tranzystorow. Dla BD901 przy zasilaniu baz napieciem +12 V i n = 10 bedzie to wartosc rzedu 1 kΩ.
    Nie mozesz laczyc rownolegle baz tranzystorow jak tu


    Na razie tranzystory będą połączone w pary (starając się o identyczną długość kabli) i każda z par otrzyma rezystor temperowy 0,1R 5W

    Cytat:
    Nie mozesz laczyc rownolegle baz tranzystorow jak tu
    Ile ciepła wydzieli się na radiatorze podczas hamowania silnikiem roweru 100kg?
    ze wzgledu na rozrztuty parametrow


    Jak wyżej.

    Może dodam małe sprostowanie gdyż nawet jak wystąpi jakakolwiek awaria i nagły wzrost przyczepności silnika względem opony to i tak nie wylecę przez kierownicę bo napęd jest na tylnym kole. Układ który zaprojektowałem jest tylko w celu sprawdzenie maksymalnego prądu przy którym silnik się ślizga i w celu ewentualnego późniejszego dopasowania parametrów układu który zaprojektuje w celu bardziej niezawodnego hamowania(chyba, że ten przejdzie testy czyli zjazd z dużej górki to zostanie, bo poco utrudniać sobie sprawę jak efekt jest ten sam).[/quote]

    Cytat:
    Tranzystory Darlingtona maja tu jeszcze te drobna wade, ze przy napieciu z generatora bliskim Uce(sat) ≈ 1.5 ... 2.5 V wejda w zakres nasycenia charakterystyk wyjsciowych, co oznacza praktycznie, ze przy predkosciach w zakresie 0 ... 2 km/h uklad bedzie bezskuteczny (Ug < 2 V).


    Przy takich prędkościach nie potrzebuje już hamulca gdyż wystarczy , że wystawie nogę :D Myślmy realnie. Zawsze aby ułatwić utrzymanie roweru w miejscu mogę zewrzeć uzwojenia silnika.

    0
  • #23 05 Wrz 2011 22:18
    wieswas
    Poziom 33  

    Jeżeli napęd jest za pomocą rolki dociskanej do koła, to hamulec na nim zrobiony nigdy nie będzie bardziej skuteczny od zwykłego hamulca ciernego.
    Zobacz jaką masz powierzchnię styku rolki do koła a jaką ma hamulec tradycyjny.
    Zobacz jaką siłą możesz docisnąć tą rolkę do koła a jaką siłą dociskane są szczęki hamulca tradycyjnego. Gdybyś więc nawet całkowicie zablokował silnik, to i tak hamowanie będze bez porównania słabsze. Rolka zacznie się ślizgać po obręczy.

    0
  • #24 06 Wrz 2011 10:42
    buckowina
    Poziom 18  

    jak już wcześniej wspomniałem to hamulec będzie używany tylko jako wspomaganie dla zwykłego hamulca. traktuje ten projekt jako eksperyment wiec prawdopodobnie nigdy nie uda mi się wykorzystać go na większa skale. Ale i tak zamierzam wykonać chociażby wersje próbną Anusz okaże się w miarę skuteczny

    0
  • #25 06 Wrz 2011 19:07
    krru
    Poziom 32  

    jdubowski napisał:


    Silnik na 24V (z magnesami trwałymi) będie wytwarzał nieco mniejsze napięcie, założyc można że rzędu 20V. Z prawa ohma wyliczysz sobie 20V/15A - wyjdzie źdzebko powyżej 1 oma.



    To nie takie proste. Silnik z magnesami trwałymi nie wygeneruje prądu większego niż prąd, który kompensuje pole magnetyczne magnesów. Oczywiście dochodzą jeszcze szczegóły konstrukcyjne, ale ogólnie chodzi o to, że jeśli w wyniku ruchu mechanicznego pole magnetyczne w uzwojeniach zmienia się od jednej wartości do drugiej, to prąd kompensujący te zmiany to maksymalny prąd jaki może wygenerować taka prądnica. Przy pracy silnikowej nie ma takich ograniczeń i może się okazać, że silnik o mocy powiedzmy 500W, jako prądnica (przy takich samych obrotach) uzyska 10% tego.

    0
  • #26 09 Wrz 2011 17:53
    buckowina
    Poziom 18  

    Pomimo waszych spekulacji uruchomiłem układ na 10tranzystorach BD901 i wytrzymał pracę z obciążeniem 18a przez ok 3min. Niestety nie mogłem dalej przeprowadzać próby gdyż zaczęły palić się kable od miernika, podczas próby radiator utrzymywał się w rozsądnej temperaturze (bez nadmuchu). Jutro postaram się zamontować całość w rowerze i mam nadzieję ze sprawdzi się to w akcji :F

    0
  • #27 09 Wrz 2011 20:48
    omicronNs
    Poziom 21  

    Nie lepiej byłoby ładować tym prądem spory kondensator, i rozładowywać go stopniowo nie tylko podczas hamowania? Albo ładować tym prądem akumulator? Niech się na coś przyda ta energia.

    0
  • #28 09 Wrz 2011 23:58
    buckowina
    Poziom 18  

    Na razie to tylko do testów - sprawdzam czy w taki sposób możne w miarę efektywnie hamować.

    0
  • #29 11 Wrz 2011 00:30
    wieswas
    Poziom 33  

    Do kolegi "omnicronNs": Ładowanie kondensatora nie ma sensu. Liczyłem kiedyś ile razy byłby większy i cięższy kondensator od akumulatorka-małego paluszka.
    Wychodziło,że kilkadziesiąt razy !!! (aby zmagazynować tą samą energię przy tym samym napięciu)
    Ten niekorzystny współczynnik poprawia się wraz ze wzrostem napięcia, gdyż ilość energii zgromadzonej w kondensatorze zależna jast od kwadratu napięcia.
    Ale to wymagałoby przetwornicy wysokiego napięcia.

    0
  • #30 11 Wrz 2011 12:53
    omicronNs
    Poziom 21  

    Chyba źle mnie kolega zrozumiał(być może źle opisałem swoją ideę). Nie mówię o zmagazynowaniu całej energii hamowania w kondensatorze. Oczywistym jest że nie da się upchnąć 2,5 kJ w rozsądnych rozmiarów kondensatorze, ponieważ dla napięcia 12V kondensator musiałby mieć pojemność 16 F. Ale można by ładować kondensator np. 1F I to już by mogło się do czegoś przydać, a oczywiście równocześnie resztę energii zamieniać w ciepło.

    Pomysł takiego hamowania rowera to trochę przerost formy nad treścią, jeśli nie odzyskuje się energii, bo silnik i cały układ wytracania energii będzie sporo ważył, a efekt będzie taki sam jak przy użyciu konwencjonalnych hamulców. No chyba że ciepło będzie emitowane pod siodełkiem, albo w uchwytach kierownicy, to w zimie może się to przydać :D

    0