18Июн

Электрический двигатель: Коллекторный электродвигатель постоянного тока

18 Июн 2023 alexxlab Комментировать

Содержание

Выбираем электрический двигатель: виды, характеристики, общие моменты

Выбор электродвигателя — обширная тема, которую непросто разобрать в одной статье. Ведь сегодня существует множество электродвигателей, которые могут очень сильно отличаться друг от друга. А есть и особые типы, которые применяются очень редко. Впрочем, про такие мы рассказывать не будем, а поговорим в целом про электродвигатели. Мы расскажем, какие они бывают, чем отличаются друг от друга, какие у них характеристики и как выбрать правильный. Подавляющее большинство электрических двигателей, которые используются сегодня, подходят как раз под те параметры, о которых мы будем говорить в нашем материале. Исключения мы рассматривать не будем, в этом нет особого смысла, ведь на то они и исключения, что используются очень редко. Но перейдем к делу.

Виды электродвигателей

Существуют разные способы классификации электрических двигателей, но в данном случае мы поговорим именно о видах. Каждый из этих видов имеет свои параметры и про каждый можно написать отдельную статью, там хватает нюансов как по выбору, так и по эксплуатации. Но мы не хотим делать этот материал слишком уж длинным, поэтому тут мы поговорим только про наиболее распространенные виды двигателей. Такие, как пъезодвигатель мы рассматривать не будем. Хотя у них есть свои плюсы, но все же распространены они не слишком широко. Про каждый из видов мы расскажем коротко и основное.


Синхронные электродвигатели

Относятся к электродвигателям переменного тока, они бывают разных подвидов, тут выделяют те, которые имеют или не имеют магниты, те, у которых есть обмотка возбуждения и контактные кольца. Электродвижущая сила (ЭДС) может быть как синусоидальной, так и трапецеидальной. Раньше они использовались в основном в электростанциях и на объектах промышленности, то есть, это были габаритные и мощные двигатели. Но после появления полупроводников синхронные электродвигатели нашли более широкое применение, можно даже сказать, что пережили второе рождение.

Сегодня они используются в стиральных машинах, электромобилях, вентиляторах, компрессорах, насосах и т.д.

Если говорить в целом, то их преимущества в небольших габаритах, высоком коэффициенте полезного действия, устойчивость к перегрузкам, постоянная скорость вращения, которая не меняется при нагрузке. Кроме того, они не чувствительны к колебаниям сетевого напряжения. Сегодня синхронные электродвигатели бывают разной мощности, от небольших, которые используются в бытовых приборах, то устройств, которые потребляют 90-100 кВт. К их недостаткам относят более сложную конструкцию, чем у некоторых других видов, а также высокую цену. Но стоит отметить, что их свойства во многом зависит от подвида, между ними могут быть очень серьезные различия. Нельзя сказать, что это идеальный вид электродвигателя (хотя сегодня некоторые думают именно так), все же у него есть определенные недостатки.

Асинхронные электродвигатели

И это электродвигатель переменного тока, который также могут называть индукционным. В принцип работы мы углубляться не будем, но отметим, что у него частота вращения не равна частоте вращения магнитного поля (вторая выше). Сегодня это довольно популярный электродвигатель, если не говорить про промышленные изделия, а только про бытовые, он используется в определенных устройствах. Прежде всего в тех, в которых не нужно менять частоту вращения. Например, их используют в некоторых станках, лифтах, вентиляторах, холодильниках. Они тоже бывают разные, есть отличия по способу управления, разные режимы работы и т.д. К плюсам асинхронных двигателей относят их невысокую стоимость, простую конструкцию. Кроме того, у электродвигателей этого типа нет скользящего контакта (например, в отличие от коллекторных), а это приводит к тому, что они отличаются высокой надежностью и не требуют особого технического обслуживания. Также их, из-за отсутствия коллектора, их можно делать огромной мощности.

Но, разумеется, идеального типа электродвигателя не существует, иначе можно было бы и не писать статью про то, как его выбрать. У асинхронных электродвигателей есть свои недостатки, некоторые из которых достаточно серьезные и ограничивают сферу их применения. Главный минус заключается в том, что этот тип двигателя довольно сложно регулировать. При обычном понижении напряжения, при условии сохранения частоты, отставание частоты вращения увеличится от частоты поля статора. Проще говоря, потери в роторе станут слишком большими, в результате чего двигатель может попросту перегреться и выйти из строя. Поэтому для их регулировки нужно менять не только напряжение, но и чистоту, либо использовать векторное управление. Впрочем, для последнего будет нужен преобразователь чистоты, что сделает конструкцию более дорогой. Можно сказать, что асинхронные двигатели зачастую делят на односкоростные и многоскоростные.

Понижение нагрузки плохо еще и тем, что сильно падает КПД. У асинхронных двигателей пусковые токи могут быть существенно выше, чем нормальные рабочие. Это приводит к повышенной нагрузке на электрическую сеть, да и самому двигателю вредит. Впрочем, современные модели оснащаются устройством плавного пуска, которое убирает этот недостатков. Бывают однофазными или трехфазными, реже встречаются двухфазные. В целом, это неплохой вид электрического двигателя, пусть и со своими недостатками.


Электродвигатель постоянного тока

А это двигатель, который знают все. В детских старых игрушках, в которых в принципе был электродвигатель, устанавливали именно этот тип. И это первая их особенность — они бывают очень маленькие, впрочем, делают и крупные, большой мощности. Как понятно из названия, для питания нужен постоянный ток. Подобные электродвигатели бывают разных видов, например, коллекторные (их количество может быть больше двух), бесколлекторные, в которых применяется электронный переключатель тока. Есть и другие виды, например, униполярный, но они применяются довольно редко. Другой их плюс это возможность быстрого запуска, конструкция в целом простая (особенно у тех, у которых нет коллектора), можно регулировать скорость вращения и делать это очень плавно.

Но у электрических двигателей постоянного тока есть и недостатки, некоторые из которых весьма существенные. Те модели, которые имеют коллектор и щетки, подвержены быстрому износу, да и щетки могут искрить при высоких нагрузках или из-за других причин. Если же это бесколлекторный двигатель (бесщеточный), то этого недостатка уже нет, но цена выше. Есть у них и другие недостатки, в частности, они сложны в обслуживании или ремонте, ну и необходимость наличия источника постоянного тока тоже относят к минусам. Сегодня двигатели постоянного тока используются все реже, но из употребления они не вышли и не выйдут еще долго. Все же есть сферы, где имеет смысл использовать именно этот тип.

Это основные и наиболее часто используемые сегодня виды электродвигателей. Разумеется, это далеко не все, если писать про все виды и подвиды, вроде вентильно-индукторных, то статья получилась бы очень длинной. Но зачастую вопрос выбора электродвигателя не стоит, например, если в каком-то устройстве он вышел из строя и не подлежит ремонту.

В этом случае придется покупать электродвигатель аналогичного вида и со схожими характеристиками. Другое дело, когда речь идет о создании какого-то оборудования, но тут электродвигатель выбирают не только по типу, но еще и по параметрам. Об этом мы расскажем ниже.

Параметры электродвигателей

У электродвигателей есть ряд параметров, которые обязательно учитывают при их выборе. В первую очередь это зависит от того, где именно будет использовать электрический двигатель, для какого оборудования он нужен, в каких условиях будет эксплуатироваться и т.д. Для некоторых параметров существуют формулы, некоторые из них довольно сложные. В рамках этой статьи мы про формулы и говорить не будем, как и разбирать конкретные примеры. Это тема для отдельного разговора, да и формул очень много. Ведь одно дело двигатель для вентилятора, тут формула вычисления мощности будет простой, другое дело, двигатель для насоса. Во втором случае учитывают плотность жидкости, необходимую высоту подъема, ускорение свободного падения и другие параметры.

Но, повторимся, это очень обширная тема.


Режимы работы

Режим работы это тип нагрузки на электродвигатель. Есть несколько режимов, у каждого есть свои особенности. И тут стоит отметить, что для разных нагрузок могут использовать разные формулы расчета других параметров, например, это актуально для мощности. Но режим работы это в любом случае то, что нужно выбирать, тут нельзя один тип заменить другим, это будет чревато поломкой электродвигателя. Ну а режимы есть следующие:

  • S1. Это продолжительный режим, который подразумевает постоянную нагрузку до тех пор, пока температура двигателя не достигнет установленного уровня. То есть, здесь не подразумевается изменение нагрузки.

  • S2. Также его называют кратковременным. Тут важна перегрузочная способность электродвигателя. При эксплуатации его температура не должна достигать установленного параметра, а при его отключении она должна опуститься до температуры окружающей среды.

  • S3. Это периодически-кратковременный. Тут подразумевается работа электродвигателя с периодическими отключениями. При этом температура не должна опускаться до температуры окружающей среды или подниматься до установленного значения. Тут есть две особенности, которые учитывают при выборе. Во-первых, обращают внимание на то, сколько раз двигатель можно включать за определенный промежуток времени. Во-вторых, когда рассчитывают мощность, учитывают не только потери в переходные периоды, но и время, которое приходится на паузы.

  • S4 и S5. Первый это периодически-кратковременный с большим количеством пусков, второй это периодически-кратковременный с электрическим торможением. В целом, эти два режима работы практически идентичны S3, поэтому тут при расчете используются аналогичные параметры и формулы.

Также есть режимы работы от S6 до S9, их рассматривать отдельно большого смысла нет. Но стоит отметить, что большая часть современных электродвигателей способы работать при изменяющемся уровне нагрузки. Впрочем, это зависит как от типа электродвигателя, так и от качества его исполнения.

Климатическое исполнение

Когда выбирают электродвигатель, смотрят не только на его тип и технические параметры, но и также на его климатическое исполнение. На самом деле, игнорировать это не стоит, это очень важно. Хотя бы потому, что если здесь сделать неправильный выбор, то электродвигатель может работать некорректно, а то и вовсе выйдет из строя. В маркировке обязательно указывается климатическое исполнение, здесь есть как цифры, так и буквы, по которым можно понять, для каких условий предназначен конкретный двигатель. Цифры означают место размещения:

  • 1 — допустимо использовать под открытым небом, то есть, на открытых площадках. При этом не стоит это путать с IP — параметром пылевлагозащиты, это другое.

  • 2 — можно использовать в помещениях, в который есть свободный доступ воздуха.

  • 3 — электродвигатели для использования в закрытых помещениях и цехах.

  • 4 — можно использовать в помещениях, где есть регуляция климатических условий. Проще говоря, там, где есть вентиляция, отопление и т.д.

  • 5 — особый тип, который подразумевает использования в зонах с очень высокой влажностью, вплоть до образования конденсата.

Буквы указывают на тип климата, в котором допустимо использовать электродвигатель. Конечно, сам по себе тип климата не имеет решающего значения, так как условия могут быть разными. Например, в условиях умеренного климата могут быть периоды, когда он становится похожим на тропический. Но, тем не менее, такая маркировка присутствует.

  • ХЛ — холодный климат.

  • М — использование в условиях морского климата.

  • О — только для применения на суше.

  • В — универсальные, могут использоваться на море или на суше и при любом климате.

  • У — для умеренного климата.

  • ТВ — для тропического климата с повышенной влажностью.

  • ТС — для сухого тропического климата.

  • Т — для любого тропического климата.

Мощность

Как мы уже писали выше, мощность рассчитывается по довольно сложным формулам. Более того, для разных электрических приборов это будут разные формулы. Про все писать смысла нет, это будет слишком долго, да и при желании вы самостоятельно найдете формулы под то оборудование, для которого вам нужен электродвигатель. Также нужно учитывать и пусковой момент двигателя, в отдельных случаях это особенно актуально. В целом, про выбор мощности можно сказать то, что этот параметр нужно подбирать внимательно и действительно правильно его рассчитывать. Если мощности недостаточно, то тут понятно — оборудование не сможет функционировать нормально. Но если мощности избыток (а многие любят подбирать «с запасом»), это тоже не хорошо. Все же вы выбираете не электроинструмент, где запас действительно лишним не будет. В случае с электродвигателем избыточная мощность приведет к тому, что его КПД будет ниже.

Это основное, что нужно знать при выборе электродвигателя. Конечно, мы не вдавались в детали, в частности не говорили подробно о формулах расчета мощности и других подобных вопросах. Но это объясняется тем, что мы не хотели делать статью слишком длинной, здесь мы рассмотрели общие вопросы. Выбор электрического двигателя это несколько более сложный вопрос, но, повторимся, если вам нужно заменить вышедший из строя, то тут имеет смысл выбрать аналог. В большинстве случаев у вас просто не получится заменить один тип двигателя другим, это потребует дополнительных действий. Ну а если говорить именно про виды двигателей, то про некоторые из них мы поговорим в отдельных статьях. Они заслуживают более глубокого обсуждения, но в любом случае, суть в том, что идеального вида не существует. У каждого из них есть как преимущества, так и недостатки. Именно это и объясняет то, что сегодня используется множество видов электрических двигателей, в том числе и такие, которые были изобретены очень давно.

Электрический двигатель

Статья опубликована 26.06.2014 06:06
Последняя правка произведена 27.01.2016 18:29

Определение.

Электрический двигатель – механизм или специальная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую, при котором так же выделяется тепло.

Предыстория.

Якоби Борис Семенович

Уже в 1821 году, знаменитый британский ученый Майкл Фарадей продемонстрировал принцип преобразования электромагнитным полем электрической энергии в механическую энергию. Установка состояли из подвешенного провода, которых окунался в ртуть. Магнит устанавливался посередине колбы с ртутью. При замыкании цепи, провод начинал вращение вокруг магнита, демонстрируя то, что вокруг провода, эл. током, образовывалось электрическое поле.

Эту модель двигателя часто демонстрировали в школах и университетах. Данный двигатель считается самым простым видом из всего класса электродвигателей. Впоследствии он получил продолжение в виде Колеса Барлова. Однако новое устройство носило лишь демонстрационный характер, поскольку вырабатываемые им мощности были слишком малы.

Ученые и изобретатели работали над двигателем с целью использования его в производственных нуждах. Все они стремились к тому, чтобы сердечник двигателя двигался в магнитном поле вращательно-поступательно, на манер поршня в цилиндре паровой машины. Русский изобретатель Б.С. Якоби сделал все гораздо проще. Принцип работы его двигателя заключался в попеременном притяжении и отталкивании электромагнитов. Часть электромагнитов были запитаны от гальванической батареи, и направление течения тока в них не менялась, а другая часть подключалась к батарее через коммутатор, благодаря которому изменялось направление течения тока через каждый оборот. Полярность электромагнитов менялась, и каждый из подвижных электромагнитов то притягивался, то отталкивался от соответствующего ему неподвижного электромагнита. Вал приходил в движение.

электродвигатель Бориса Якоби Изначально мощность двигателя была небольшой и составляла всего 15 Вт, после доработок, Якоби удалось довести мощность до 550 Вт.. 13 сентября 1838 году, лодка, оборудованная этим двигателем, плыла с 12 пассажирами по Неве, против течения, развивая при этом скорость в 3 км/ч. Двигатель был запитан от большой батареи, состоящей из 320 гальванических элементов. Мощность современных электрических двигателей превышает 55 кВт. По вопросом прибретения электрических двигателей смотрите здесь.

Принцип действия.

В основу работы электрической машины заложено явление электромагнитной индукции (ЭМИ). Явление ЭМИ заключается в том, что при любом изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в нем (контуре) образуется индукционный ток.

Сам двигатель состоит из ротора (подвижной части – магнита или катушки) и статора (неподвижной части – катушки). Чаще всего конструкция двигателя представляет собой две катушки. Статор обложен обмоткой, по которой, собственно, и течет ток. Ток порождает магнитное поле, которое воздействует на другую катушку. В ней, по причине ЭМИ, так же образуется ток, который порождает магнитное поле, действующее на первую катушку. И так все повторяется по замкнутому циклу. В итоге, взаимодействие полей ротора и статора создает вращающий момент, приводящий в движение ротор двигателя. Таким образом, происходит трансформация электрической энергии в механическую, которую можно использовать в различных приборах, механизмах и даже в автомобилях.

Вращающееся магнитное поле



Вращение электромотора


Классификация электрических двигателей.

По способу питания:

• двигатели постоянного тока – запитываются от источников постоянного тока.
• двигатели переменного тока — запитываются от источников переменного тока.
• универсальные двигатели – запитываются как от постоянного, так и переменного тока.

По конструкции:

Коллекторный электродвигатель — электродвигатель, в котором в качестве датчика положения ротора и переключателя тока используется щеточноколлекторный узел.

Бесколлекторый электродвигатель – электродвигатель, состоящий из замкнутой системы, в которой используются: системы управления (преобразователь координат), силовой полупроводниковый преобразователь (инвертор), датчик положения ротора (ДПР).

• С приведением в действие постоянными магнитами;
• С параллельным соединением якоря и обмоток возбуждения;
• С последовательным соединением якоря и обмоток возбуждения;
• Со смешанным соединением якоря и обмоток возбуждения;

трехфазные асинхронные двигатели

По количеству фаз:

• Однофазные – запускаются вручную, либо же имеют пусковую обмотка или фазосдвигающую цепь.
• Двухфазные
• Трехфазные
• Многофазные


По синхронизации:

• Синхронный электродвигатель – электрический двигатель переменного тока с синхронным движением магнитного поля питающего напряжения и ротора.
• Асинхронный электродвигатель – электрический двигатель переменного тока с отличающейся частотой движения ротора и магнитного поля, порождаемого питающим напряжением.

Электрические лодочные приводы | Torqeedo

Электроприводы для моряков

Torqeedo предлагает электроприводы для парусных лодок, от швертботов до яхт длиной до 120 футов: компактные и мощные подвесные моторы, легкие и компактные приводы для гондол, один из самых мощных электрических парусных приводов на рынке и первая в мире полностью интегрированная гибридная силовая установка и система управления энергопотреблением промышленного производства. Заказать можно прямо здесь, в интернет-магазине.

Подвесные двигатели Pod Drives Hybrid Drives

Электроприводы для моторных лодок

Наслаждайтесь чистой и спокойной жизнью на воде. Подвесные моторы из нашей серии Travel and Cruise предлагают до 25 лошадиных сил легкости и веселья без вредных выбросов. Нужно больше мощности? Deep Blue, первая промышленно производимая высокопроизводительная система электропривода для моторных лодок, доступна в виде подвесных и внутренних систем мощностью до 100 кВт.

Подвесные моторы Внутренние платы

Электродвигатели для рыбалки

У Torqeedo есть все необходимое, чтобы натянуть леску. Быстрые, тихие и не загрязняющие окружающую среду, наши серии Cruise and Travel предлагают до 25 электрических лошадиных сил, которые могут эффективно управлять рыбацкими лодками до 12 тонн. Серия Ultralight мощностью от 1 до 3 лошадиных сил — идеальный выбор для рыбалки на байдарках. Электрификация вашей рыбацкой лодки поможет вам получить и сохранить доступ к лучшим рыболовным угодьям — местам, которые часто защищены от шума и загрязнения, создаваемого лодками, работающими на ископаемом топливе.

Сверхлегкий Путешествовать Круиз

Электрические лодочные приводы для коммерческого использования

Надежность, эффективность и безопасность имеют решающее значение при выборе силовой установки для коммерческого судна, а также низкие и предсказуемые затраты на топливо и техническое обслуживание. Torqeedo предлагает полностью интегрированные, соответствующие стандартам, высокотехнологичные приводные системы по конкурентоспособной совокупной стоимости владения.

Коммерческие пользователи

  • каяк
  • Люди

Сложный мир ловли окуня

27 АПРЕЛЯ 2023 ГОДА • ВРЕМЯ ЧТЕНИЯ 9 МИН.

  • Коммерческий
  • Моторные лодки

Первый электрический рабочий катер в порту Гамбурга

20 АПРЕЛЯ 2023 ГОДА • ВРЕМЯ ЧТЕНИЯ 9 МИН.

  • Пресс-релизы
  • Парусники

Перед выставкой Multihull Boat Show мы оглянемся на некоторые проекты

13 АПРЕЛЯ 2023 ГОДА • ВРЕМЯ ЧТЕНИЯ 8 МИН.

  • Пресс-релизы
  • Парусники

Contest 49CS и Contest 50CS теперь доступны с Deep Blue Hybrid

6 АПРЕЛЯ 2023 ГОДА • ВРЕМЯ ЧТЕНИЯ 5 МИН.

Функции JavaScript для вашего браузера отключены. Пожалуйста, активируйте JavaScript, чтобы вы могли использовать все функции на этой странице.

Электродвигатели для велосипедов | Запчасти для электровелосипеда

Вы слышали (или, возможно, даже уже владеете) об электронном велосипеде, двухколесном транспортном средстве, которое помогает вам крутить педали с помощью двигателя. Велосипеды с батарейным питанием стали более распространенными (и менее дорогими!) с годами. Но они по-прежнему вызывают некоторые вопросы о том, как именно работает двигатель и что это значит для опыта вождения. Поэтому мы исследовали растущую индустрию электронных велосипедов, чтобы узнать все, что могли, о двигателях и о том, как они взаимодействуют как с велосипедом, так и с гонщиком.

При этом мы поговорили с тремя экспертами: Джастином Лемир-Элмором, основателем и владельцем Grin Technologies, инжиниринговой компании из Ванкувера, которая специализируется на комплектах для электровелосипедов своими руками; Понтус Мальмберг, основатель Blix Bikes и соавтор моторов со ступичным приводом SpinTech; и Джонатан Вейнерт, доктор философии, директор по стратегическому маркетингу глобальной мобильности в корпорации Gates, работающий над велосипедами и электронными велосипедами. Вот все, что вам нужно знать о двигателях для электровелосипедов.

4 лучших электровелосипеда, которые вы можете купить прямо сейчас

Customized Cruiser

Electric Bike Company Model X

Купить сегодня

Заказ онлайн, поставляется полностью собранным.

Электровелосипед Best Value E-Bike

Aventon Pace 350

КУПИТЬ СЕГОДНЯ

Дешевый и надежный проходной.

Compact E-Cargo

Rad Power Bikes RadRunner

Сейчас скидка 77%

КУПИТЬ СЕГОДНЯ

Недорого, мощно и доставляется немедленно.

Отличный пригородный автомобиль

Aventon Level Commuter

КУПИТЬ СЕГОДНЯ

Кредит: Предоставлено

Мощный и идеальный для поездок на работу.

В этом руководстве

В следующем объяснении мы рассмотрим следующие темы, посвященные двигателям электровелосипеда:

  • Как работают моторы электровелосипеда
  • Как моторы работают с остальной частью электровелосипеда
  • Отличия Типы двигателей
  • Двигатели среднего привода и моторы-втулки
  • Двигатели-втулки с прямым приводом и моторы-втулки с редуктором
  • Что означают номинальные мощности
  • На что еще обратить внимание

Мы надеемся, что вы уйдете с лучшим пониманием технологии, хотя бы для того, чтобы удовлетворить ваше любопытство по поводу велосипедов, которые жужжат.

По существу, электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. В электронных велосипедах используются бесщеточные двигатели постоянного тока или двигатели BLDC, что означает, что они не используют щетки для изменения направления тока, протекающего к двигателю, как это делали старые электродвигатели. Эти щетки снижали эффективность двигателей и со временем изнашивались, поэтому бесщеточные двигатели были стандартом уже более десяти лет.

Бесщеточные электродвигатели используют постоянные магниты и электромагниты для преобразования электрической энергии в механическую.

Wikimedia Commons

Откройте двигатель BLDC, и вы увидите пучок проводов, намотанных на круглые ряды полюсов. Это статор; он становится электромагнитом, когда контроллер мотора пропускает ток от батареи по проводам. Вы также увидите круглую серию постоянных магнитов либо непосредственно внутри, либо снаружи статора. Ориентация магнитов относительно статора зависит от типа двигателя BLDC, но в любом случае это ротор.

Понимание взаимодействия между ротором и статором имеет решающее значение для понимания того, как работают двигатели электровелосипеда. Когда ток проходит через электромагниты статора в круговой последовательности, эти электромагниты отталкивают и притягивают постоянные магниты на роторе, заставляя его вращаться. Статор прикреплен к валу. На двигателе со средним приводом вал вращается для создания крутящего момента, и этот крутящий момент помогает вам крутить педали через небольшую переднюю звезду, соединенную с валом. В ступичных двигателях вал становится осью и поэтому не вращается. Вместо этого вращается сам ротор, заставляя вращаться весь двигатель (ступицу), тем самым создавая крутящий момент для вращения переднего или заднего колеса.

В дополнение к двигателю все электронные велосипеды имеют контроллеры двигателя и аккумуляторы. Контроллеры модулируют количество энергии, подаваемой на двигатель, который использует ваш ввод для передачи желаемого количества тока от батареи к двигателю. «Что делает электровелосипед электровелосипедом, так это то, как распределяется мощность», — говорит Лемир-Элмор.

Электровелосипеды с педальным управлением могут использовать датчик скорости (также известный как частота вращения педалей), который регулирует электронную помощь, определяя частоту педалирования водителя, или датчики крутящего момента, которые определяют, какой крутящий момент велосипедист прикладывает к педалям. У некоторых электронных велосипедов есть дроссели, которые позволяют вам использовать двигатель независимо от педалирования, хотя региональные законы определяют, где вы можете и не можете использовать электронные велосипеды с дросселем.

Связанная история
  • Как освоить ход педали

Несмотря на использование одной и той же базовой технологии, двигатели, которые вы увидите на современных электронных велосипедах, выпускаются в трех основных вариантах. Двигатели среднего привода расположены в центре рамы велосипеда, где обычно находится каретка. Электровелосипеды с приводом от ступицы имеют двигатели в передней или задней ступице, и существует два типа ступичных двигателей.

Присоединяйтесь к Bicycling All Access для получения дополнительной информации о велосипедах

Втулочные двигатели с прямым приводом, за исключением подшипников, не имеют движущихся частей: двигатель просто вращается вокруг оси, которая закреплена на дропауте рамы. В мотор-редукторах используется ряд планетарных передач для снижения частоты вращения двигателя и увеличения выходного крутящего момента.

Вы также найдете комплекты для вторичного рынка электровелосипедов, которые позволяют оборудовать стандартный велосипед двигателем со средним приводом или ступицей, а среди комплектов для вторичного рынка есть фрикционные приводы, в которых используется вращающееся колесо, контактирующее с задним колесом. создать тягу.

Промежуточные приводы

Двигатель среднего привода Bosch в разобранном виде.

Bosch

Двигатели среднего привода расположены между кривошипами электровелосипеда. Электродвигатель создает крутящий момент, который вращает вал, соединенный с передней звездой. Таким образом, двигатель дополняет вашу мощность педалирования в цепном приводе велосипеда, а не добавляет дополнительный источник энергии. В моторном блоке также есть система редуктора. Электродвигатели Bosch со средним приводом вращаются сотни раз в минуту — намного быстрее, чем вы могли бы крутить педали, — поэтому внутренняя передача двигателя снижает число оборотов на валу, тем самым оптимизируя производительность системы до удобной для водителя частоты вращения педалей от 50 до 80 об/мин. — говорит Вейнерт из Bosch. Все системы среднего привода, кроме самых дешевых, включают датчики переключения передач, которые отключают питание двигателя, когда вы переключаете передачи, чтобы избежать разрыва цепи, когда велосипед не включен.

Втулочные двигатели с прямым приводом

Разобранный двигатель с прямым приводом. Ступица и ротор (левый элемент с магнитами) вращаются вокруг статора (центральный элемент с проводкой).

Джастин Лемир-Элмор

Втулочные двигатели для электровелосипедов с прямым приводом — это самые простые двигатели для электровелосипедов. Вал двигателя становится задней осью. Поскольку вал зафиксирован на месте, двигатель (также известный как ступица) вращается вокруг вала, толкая вас вперед. По словам Лемира-Элмора из Grin Technologies, двигатели с прямым приводом, как правило, имеют больший диаметр, чем двигатели с редуктором, потому что большие ступицы означают повышенный рычаг и более высокий выходной крутящий момент, что необходимо для обеспечения достаточной мощности при более низких оборотах. Электровелосипеды с прямым приводом также могут генерировать электроэнергию во время торможения в процессе, называемом рекуперативным торможением.

«Двигатели идеально двунаправлены», — говорит Лемир-Элмор. «Они могут двигаться вперед и назад с одинаковой эффективностью». Когда вы нажимаете на тормоз, выключатель отсечки сообщает контроллеру мотора стать генератором, а сопротивление вырабатывает электрическую энергию. Энергия, полученная от рекуперативного торможения, минимальна — YouTuber Том Стэнтон обнаружил, что его рекуперативная система увеличивает запас хода на 3,5%, хотя прирост энергии увеличивается на холмистых трассах, — но основное преимущество заключается в снижении тормозной способности на длинных спусках, поскольку энергия торможения поглощается электронным способом, а не за счет трения.

Мотор-редуктор

Разобранный мотор-редуктор. Планетарные шестерни (вторая слева) замедляют скорость ступицы (справа).

Justin Lemire-Elmore

Мотор-редуктор с редуктором работает так же, как мотор-редуктор с прямым приводом, за исключением того, что внутри ступицы находится электродвигатель, который вращается с гораздо большей скоростью. Вал этого двигателя соединяется с рядом планетарных шестерен, которые соединяются со ступицей, вращая ступицу с более низкой скоростью. Этот метод генерирует больший крутящий момент, но меньшую максимальную скорость.

Втулочные двигатели с редуктором, как правило, имеют меньший диаметр, чем двигатели с прямым приводом, потому что им не требуется такой большой двигатель для создания такого же крутящего момента на колесе, но планетарные передачи также делают ступицы шире. Двигатели также имеют механизм свободного хода: это означает, что потенциал для рекуперативного торможения отсутствует, но они будут двигаться свободно, вместо того, чтобы создавать незначительное сопротивление, когда они не находятся под напряжением, что делает электровелосипеды с мотор-редукторами более похожими на традиционные велосипеды. .

Friction Motors

Электровелосипеды с фрикционным приводом кажутся архаичными по сравнению с современными мотор-колесами и системами среднего привода, но недорогая конструкция имеет преимущества для велосипедистов, которые хотят переоборудовать традиционный велосипед с минимальными усилиями. Мотор с болтовым креплением приводит в движение небольшое колесо, которое контактирует с шиной, обычно под нижними перьями или над перьями сиденья, хотя некоторые комплекты крепятся к креплению тормоза вилки. Колесо мотора раскручивает шину, толкая вас вперед. Трение означает повышенный износ шин, но плюс в том, что комплекты легко взаимозаменяемы между велосипедами . Вы не найдете фрикционных приводов на новых электронных велосипедах, потому что они, как правило, громоздки и менее эффективны, но комплекты «все в одном», такие как , этот от Alizeti , являются одними из самых простых способов электрифицировать стандартный велосипед.

Самодельные системы

Если вы технически подкованы и не боитесь испачкать руки, вы можете дооснастить практически любой велосипед мотор-колесом или системой среднего привода. Выберите двигатель, метод помощи педалям и размер батареи в соответствии с вашими потребностями в комплектах вторичного рынка для электронных велосипедов. 9Например, системы 0180 Bafang G310 с редукторным двигателем являются фаворитами среди производителей электронных велосипедов, а весь комплект для самостоятельной сборки стоит от 479 до 2393 долларов, в зависимости от вашего выбора компонентов.

4 складных электровелосипеда

Лучшее соотношение цены и качества

Rad Power Rad Power RadMini

1499 долларов США в Rad Power Bikes

Толстые шины и дисковые тормоза для бездорожья.

Лучшее для любителей автодомов

Aventon Aventon Sinch

Скидка 13%

1,39 $9 в Aventon Bikes

Забавный складной фэтбайк почти всегда в наличии.

Лучший вариант для поездки с другом

Складной электрический велосипед Tern GSD S10

5099 долларов США в REI

Складной электрический грузовой велосипед с пассажирскими подножками? Черт, да!

Колеса Real Mag

e-Joe e-Joe Epik Carbon

1699 долларов США на ejoebike.net

Колеса Mag и скрытый аккумулятор ест твой приоритеты в велосипеде. Имея это в виду, это плюсы и минусы каждого дизайна.

Плюсы и минусы среднего привода

Вообще говоря, средние приводы поднимаются по крутым склонам более эффективно, чем электровелосипеды с приводом от ступиц, потому что они могут использовать существующую зубчатую трансмиссию велосипеда, чтобы использовать более высокую передачу для подъема на низкой скорости. вместо того, чтобы дополнять его в качестве дополнительного нередукторного источника питания. (Недостаток эффективности возникает, когда мотор-втулка не вращается с оптимальными оборотами — мощный мотор-редуктор должен быть столь же эффективным, как и средний привод.) Центральное положение на велосипеде также обеспечивает более сбалансированную езду. Это, в сочетании с преимуществом при лазании, делает их идеальным двигателем для электронных горных велосипедов.

Замена шин на электровелосипедах со средним приводом проще, потому что между рамой и ступицей нет проводки, что позволяет пользователям использовать любую колесную пару.

Система среднего привода Shimano STEPS обеспечивает центрированное распределение веса.

Предоставлено Shimano

Недостатком добавления двигателя среднего привода к велосипеду с цепным приводом является повышенный износ цепи. Респектабельные производители электровелосипедов не будут экономить на качестве цепей, но дополнительный крутящий момент означает, что вы можете чаще заменять цепи. Средние приводы также дороже, потому что они содержат больше механических компонентов и более высокую передачу, что увеличивает стоимость.

Плюсы и минусы ступичного привода

Поскольку ступичные двигатели работают вне цепного привода велосипеда, они не изнашивают цепи и шестерни, как это могут делать промежуточные приводы. Они также дешевле, потому что производятся серийно в гораздо больших количествах и не требуют от производителей изменения рамы для соответствия конкретному двигателю.

Втулочный мотор-редуктор на Aventon Pace 500.

Trevor Raab

Втулочные моторы, особенно с прямым приводом, не так эффективно набирают высоту, как средние приводы. «Если вы едете в гору на низкой скорости, а двигатель также вращается на низкой скорости, вы превращаете большую часть этой мощности в тепло, а не в движение вперед», — говорит Вайнерт. Более высокая мощность, необходимая для двигателей-втулок с прямым приводом, означает более крупные двигатели и батареи, что увеличивает вес.

Распределение веса также неравномерно, хотя влияние на управляемость мотоцикла зависит от веса двигателя. Наконец, замена шин может быть утомительной, потому что вам нужно будет отсоединить провода, которые питают и управляют ступичным двигателем.

4 электровелосипеда с толстыми шинами
SONDORS X

2259 долл. США на сайте sondors.com

Rad Power Bikes RadRunner 1

1499 долл. США на Rad Power Bikes

This e Велосипед имеет переднее, центральное и заднее отделение.

Aventon Sinch

1699 долларов США в Aventon Bikes

Инновационный встроенный в раму аккумулятор позволяет складывать этот велосипед пополам.

Если вы рассматриваете электровелосипед с приводом от ступицы, узнайте, какой у него редукторный или прямой привод. У каждой конструкции есть свои плюсы и минусы.

Вообще говоря, мотор-редукторы лучше подходят для низкоскоростных применений с высоким крутящим моментом, а двигатели с прямым приводом лучше подходят для высокоскоростных применений. «[Двигатели с редуктором] могут весить вдвое меньше, чем двигатель с прямым приводом, который имеет такой же крутящий момент», — говорит Лемир-Элмор, из-за более высоких внутренних оборотов двигателя с редуктором.

Однако из-за пониженного крутящего момента мотор-редукторы с трудом достигают той же максимальной скорости, что и системы с прямым приводом, которые могут работать на более высоких скоростях и большей мощности без перегрузки. Мотор-редукторы выбегают с меньшим сопротивлением, чем двигатели с прямым приводом, хотя дополнительное сопротивление выбегу двигателя с прямым приводом минимально; это эквивалентно добавлению еще одного комплекта шин, — говорит Лемир-Элмор.

Двигатели с прямым приводом, подобные этому, имеют тенденцию быть высокими и узкими. Рычаг, обеспечиваемый большим статором, делает их подходящими для высокоскоростных приложений.

Justin Lemire-Elmore

Двигатели с прямым приводом, как правило, больше и тяжелее, потому что им требуется больше магнитного материала для создания крутящего момента на низких скоростях, но эта дополнительная мощность и механическая простота помогают им хорошо работать на более высоких скоростях. Они также имеют тенденцию быть тише, чем мотор-редукторы, хотя более новые мотор-редукторы с косозубыми шестернями (а не с прямозубыми) также практически бесшумны. Прямые приводы также могут выиграть от небольшого увеличения запаса хода и снижения износа тормозов за счет рекуперативного торможения.

Связанная история
  • 6-недельный план тренировок на скорость и выносливость

Попытка сравнить номинальную мощность электровелосипеда — отличный способ потерять рассудок. Это связано с тем, что «номинальная мощность», используемая некоторыми производителями метрика, не равна фактической выходной мощности двигателя или максимальной потенциальной выходной мощности. «Фактическая выходная мощность двигателя полностью зависит от того, насколько сильно он загружен в данной ситуации, и от максимальной электрической мощности, которую контроллер пропускает в двигатель», — говорит Лемир-Элмор. «Это практически не имеет ничего общего с рейтингом где бы то ни было».

Номинальная мощность может указывать, сколько энергии вы получаете в течение определенного периода времени, хотя не существует универсального стандарта для продолжительности пиковой или номинальной мощности. «Это может быть 10 или 30 секунд, — говорит Вейнерт. «Некоторые двигатели указывают пиковую мощность в 750 Вт, но вы можете получить ее только в течение 1–2 секунд».

Вот как разобрать жаргон производителя. «Мощность» — это мера того, насколько быстро выполняется работа . Крутящий момент, показатель, указанный некоторыми производителями, представляет собой измерение силы вращения. Чтобы определить мощность двигателя в ваттах, вы должны знать, как быстро он вращается: крутящий момент, умноженный на скорость вращения, равен мощности. Таким образом, выходная мощность двигателя достигает пика при определенном количестве оборотов в минуту, и даже если бы вы знали число оборотов в минуту для пиковой мощности (удачи вам в получении этой цифры), вы бы не занимались этой математикой в ​​середине поездки.

Вы можете получить представление о том, какую максимальную мощность вы на самом деле ощущаете, если производитель указывает напряжение батареи электронного велосипеда и (непрерывную) силу тока от контроллера двигателя. Это лучший показатель, чем мощность двигателя, потому что оценки произвольны, но что касается электроэнергии, вы можете умножить вольты на амперы, чтобы получить ватты. Например, Juiced Bikes CrossCurrent X рассчитан на 750 Вт, то есть 1 лошадиную силу. Аккумулятор рассчитан на 52 вольта, а контроллер двигателя выдает 20 ампер тока. Следовательно, 52 В x 20 А = 1040 Вт, но вы не почувствуете 1040 Вт, потому что двигатели BLDC не эффективны на 100%. «Это, вероятно, 75-процентная эффективность [при таком более высоком уровне мощности]», — говорит Лемир-Элмор о двигателе Bafang. Если двигатель имеет КПД 75 процентов, математика говорит, что вы почувствуете максимальную пиковую мощность 780 Вт, что довольно близко к номинальной мощности двигателя 750 Вт.

Blix Vika Travel использует двигатели передней ступицы, рассчитанные на непрерывную мощность 250 Вт.

Предоставлено Blix

Для сравнения, складной электронный велосипед Blix Bikes Vika Travel имеет двигатель мощностью 250 (постоянно) Вт, но аккумулятор рассчитан на 36 вольт, а контроллер двигателя показывает 18 ампер. Даже если двигатель теряет 25 процентов входной мощности из-за неэффективности, теоретическая максимальная выходная мощность должна составлять 486 Вт, что почти вдвое превышает номинальную мощность в 250 Вт. Важно отметить, что Бликс отмечает, что 250 Вт велосипеда непрерывны, в то время как Juiced Bikes не говорит, как долго может поддерживаться его показатель в 750 Вт.

Крутящий момент менее субъективен. Если производитель указывает пиковый или постоянный крутящий момент электронного велосипеда в ньютон-метрах, придерживайтесь этого. Более того, проценты поддержки (как списки Bosch ) говорят вам, насколько мотор помогает вам на данном уровне электронной помощи. В противном случае, если вам не терпится узнать, какую мощность ваш велосипед может производить в течение длительного периода времени, мы рекомендуем обратиться к производителю и узнать значение номинальной мощности велосипеда перед покупкой.

3 Great Power Meters
Quarq Quarq DZero AXS DUB Power Meter Spider

429 долларов США в REI

Кредит: Предоставлено

Простота в использовании и точность. Что вы хотите от измерителя мощности.

4iiii 4iiii Прецизионный измеритель мощности, левая сторона | Shimano Ultegra R8000

$335 на Amazon

Предоставлено:

4iiii Precision и Shimano объединились, чтобы создать один из самых доступных и точных измерителей мощности.

Гармин Garmin Rally™ RK200

1100 долларов США в Garmin

Кредит: любезно предоставлено

Обеспечивает мощное отслеживание данных, очень прост в установке и является взаимозаменяемым форматом для велосипеда.

Есть еще несколько вещей, которые нужно знать об электровелосипедах, которые повлияют на ваш опыт вождения в долгосрочной перспективе. Вот что еще вы должны отметить.

Тип датчика

В электровелосипедах используются датчики для определения уровней помощи педали на основе действий водителя. Существуют датчики скорости, также известные как датчики частоты вращения педалей, которые распределяют электронную помощь в зависимости от частоты вращения педалей. Мальмберг из Blix Bikes говорит, что датчики доступны по цене, не требуют особого ухода и обеспечивают расслабленную езду, которую ценят многие велосипедисты. «Если вы хотите ехать быстрее, крутите педали быстрее, а не сильнее», — говорит Мальмберг. Поэтому ускориться так же просто, как увеличить частоту вращения педалей, независимо от того, сколько усилий вы прикладываете. Датчики скорости распространены на электронных велосипедах с приводом от ступицы.

Датчики крутящего момента, напротив, определяют надлежащее значение крутящего момента двигателя, измеряя крутящий момент, который вы прикладываете к педалям. Чтобы ехать быстрее, нужно сильнее крутить педали. Опыт больше похож на езду на традиционном велосипеде. Датчики крутящего момента популярны на велосипедах со средним приводом, особенно на электронных горных велосипедах, потому что они предлагают гонщикам больший контроль над применением электронной помощи: вам не нужны тонны мощности сразу при преодолении сложного участка трассы.

Дроссель или нет

Некоторые электровелосипеды оснащены дроссельной заслонкой, которая позволяет водителям получить доступ к электронной помощи велосипеда, не крутя педали. Дроссели — это вопрос предпочтений гонщика, хотя они становятся особенно полезными на велосипедах со ступичным приводом, если ваша трансмиссия выходит из строя во время езды. Это также вопрос законности: некоторые штаты определяют электровелосипеды по классам . Электровелосипед класса 1 имеет только вспомогательную педаль и развивает максимальную скорость 20 миль в час, электронный велосипед класса 2 имеет вспомогательную педаль и дроссельную заслонку и достигает максимальной скорости 20 миль в час, а электронный велосипед класса 3 имеет вспомогательную педаль, которая может развивать скорость до 28 миль в час. Могут ли электронные велосипеды класса 3 иметь дроссели, зависит от того, кого вы спросите: Aventon Pace 500 поддерживает дроссельную заслонку до 20 миль в час и педаль до 28 миль в час. Другими словами, ознакомьтесь с местными законами, прежде чем покупать электровелосипед с дроссельной заслонкой (или электровелосипед, скорость которого превышает 20 миль в час).

Дроссель на Aventon Pace 500 разгоняет байк до 20 миль в час, хотя педаль помогает разогнаться до 28 миль в час.

Trevor Raab

Вопросы качества и гарантии

По мере снижения цены на электровелосипед становится все более важным проверять информацию о гарантии перед покупкой. (На самом деле это всегда хорошая идея.) Вот одна из причин: электронные велосипеды более низкого уровня могут не иметь теплового отката, функции, которая измеряет внутреннюю температуру двигателя, чтобы предотвратить его перегрев. Думайте об этом как о ограничителе оборотов в двигателе внутреннего сгорания автомобиля. «[Компании, производящие дешевые электронные велосипеды] делают ставки на то, что большинство людей не пытаются перелезть через горный перевал с двигателем на полной мощности», — говорит Лемир-Элмор. «Скажем, вы тянете трейлер в гору с двумя детьми, система может самоуничтожиться».

Когда двигатель перегревается, защитная эмаль, окружающая провода статора, может расплавиться. Проще говоря, слишком продолжительный подъем на низкой скорости может поджарить двигатель без теплового отката, а его отсутствие в велосипеде — это не то, что производители с готовностью раскрывают (хотя новые электровелосипеды без теплового отката обычно имеют двигатели, которые могут выдерживать большую мощность, чем производители указывают их в). Тем не менее, в Интернете есть много документации о перегреве двигателей электровелосипедов 9.0181 . Это лишь одна из многих вещей, которые могут выйти из строя с мотором, аккумулятором или контроллером мотора, поэтому очень важно знать, во что вы ввязываетесь, прежде чем покупать.

Мы надеемся, что теперь вы лучше подготовлены, чтобы купить подходящий вам электровелосипед. Если у вас есть дополнительные вопросы, которые мы не рассмотрели, задайте их в комментариях, и мы сделаем все возможное, чтобы обновить эту статью всей необходимой информацией, которую вам нужно знать о двигателях для электрических велосипедов.