Электровелосипед 500 Вт
Перенесено с mail дата создания 17-07-2011
Собираем электровелосипед своими руками
Желание приделать двигатель к велосипеду появилось еще на 1-м курсе института.
Закончив институт я взялся за исполнение этого желания.
На работе первые месяцы заданий давали очень мало, так что было полно времени для этого проекта.
Начал с выбора двигателя. Двигатель должен был быть бесколлекторным, поэтому мой выбор сразу пал на асинхронные двигатели ибо нет двигателя проще и надежнее.
Итак у меня было 2 двигателя от стиральных машин АВЕ-071-4С 180 Вт 1350 оборотов КПД=60% 6,6 кг 50 Гц двухфазный и ДАО-Ц 120 Вт 2780 оборотов КПД=42% 5,6 кг 50-60 Гц двухфазный (сгоревший). Дабы выбрать какой двигатель ставить на каждый из них был проведен расчет тяговой способности. Основным критерием в расчете была не скорость а способность брать высокие подъемы т.е. велосипед должен был развивать до 8 кгс (килограмм силы).
Результаты расчетов (по памяти бо расчет на работе, а я дома)
Для АВЕ: 25 км/ч; 8,6 кгс; редуктор 7 крат; Естественно двигатель предполагалось "разогнать" - повысить напряжение до 250 В, повысить частоту до 56 Гц и выйти на критический момент. При таком разгоне выходная мощность достигала-бы 410 Вт.
Для ДАО-Ц: по-моему тоже около 27 км/ч; 5,6 кгс; редуктор 4.2 крат;
Двигатель предполагалось перемотать обратно в 3-хфазный и разогнать - повысить частоту до 100 Гц и выйти на критический момент.
Именно ДАО-Ц
был выбран за основу для проекта потому что редуктор 4.2-х был исполним (на двигатель ставилась 11 зубьев звездочка а на колесо передняя звездочка с туриста).
Я начал действовать:
Перемотал двигатель на 12 В 100 Гц звезда. При возврате двигателя к 3-хфазной системе возвращается и его 3-хфазная мощность + выход на критический момент получил двигатель 1410 оборотов 500 Вт КПД=82%.
На этом все хорошее закончилось.
Цена изготовления простенькой детальки, для крепления звездочки на двигателе была просто непомерной - около 250 грн.,
но и это было не все для двигателя нужен был привод: программа готового контроллера была слишком проста и даже в теории не могла выполнить возложенные на нее требования, а написать свою как показала практика у меня кишка тонка. Так проект застопорился.
Но желание никуда не делось. Я начал искать где можно купить готовый привод "мотор-колесо". Из имеющихся расчетов было ясно что ставить двигатель меньше 400-500 Вт не имеет смысла.
Итак мотор-комплект 500 Вт, и тут тоже стоит выбор 36 или 48 В что лучше? что дешевле? - провел небольшое исследование: оказалось что цена на аккумулятор зависит от нагрузочной способности и количества запасенной энергии т.е. равноценные сборки на 36 В и на 48 В стоят одинаково, поэтому был выбран комплект на 48 В (ну чуть больше напряжение - чуть меньше потери на проводах).
Монтаж
Минимальная посадочная ширина мотора примерно 87 мм - кажется "вот оно счастье" но не тут-то было: на моторе есть подшипниковый щит, намного больший чем у колеса (упирается блин!). Но не все так плохо, в комплекте есть шайбы (под вилку 100). Устанавливаем по 1- с каждой стороны (надо быть Гераклом чтоб растянуть вилку, или иметь монтировку).
Далее все просто: устанавливаются все необходимые части согласно инструкции.
Устанавливаются кастомные фара и задний огонек, работающие от 48 В. Все можно ехать!
Да чуть не забыл: аккумуляторы в сумке нужно обвернуть тряпкой иначе при езде они будут тереться друг об друга
В сумке возле 3-го аккумулятора виднеется ручка тумблера - это еще 1 необходимый кастум. Этот тумблер отключает всю электрику от батареи. Согласно инструкции на время заряда привод нужно отключать от батареи. Сначала я дергал разъем, и задергал его - из него выпал хреново обжатый провод. Пришлось пропаять и поставить тумблер.
Для справки: тумблер типа ТВ, 4 полюса по 5 А 220 В, полюса соединены параллельно.
Мотор-колесо, сколько жрет? сколько прет?
Наконец-то я провел ходовые испытания. Маршрут я выбрал дальний но полезный на роботу и домой. Расстояние согласно гугловским картам 11,6 км туда, ну и столько-же обратно, местность равнинной назвать сложно - постоянные подъемы и спуски, сильных из них всего 2. Скоростной режим - максимум за (исключением мест особо корявой дороги).
Сколько прет?
На моих 20" колесах развивается максимальная скорость вращения мотора вне зависимости от угла подъема, эта скорость соответствует линейной скорости 30 км/ч.
Приемистость мотора очень велика вплоть до пробуксовки переднего колеса.
Весь маршрут я проехал на двигателе используя педали только как подставку для ног, посадив 9 А 48 В свинцовый аккумулятор до желтой лампочки (под нагрузкой), на холостом ходу напряжение восстановилось до 48 В.
Кстати о лампочках:
1-я гаснет при 12 В на аккумулятор
2-я при 11,6
3-я при 11,35
4-я (желтая) при 10,75
5-я (красная) не гаснет но двигатель включить нельзя.
Ограничитель скорости (душилка) уменьшает скорость до 20 км/ч не уменьшая количество ступеней скорости.
Ручка скорости (газа) дает ступенчатую регулировку скорости, примерно 11 ступеней шаг ступеней нелинейно зависит от угла поворота ручки, идет 5 ступеней с малым угловым шагом, 2 с большим, 4 с малым. Двигатель переходит от одной ступени скорости к другой на максимальном моменте, так что крутить ее нужно ооочень аккуратно.
Сколько жрет?
Амперметр не ставил, смотрел за потреблением чисто по погасанию лампочек под нагрузкой. При поездке избегал стремительных разгонов (для экономии энергии). При других поездках я определил что стремительные разгоны практически не экономят время на на поездку, а аккумулятор разряжают быстро.
Закон сохранения энергии работает т.е. тише едешь - дальше будешь.
Перед этим испытанием я переместил привод в коробку ибо родная сумка это говно, стучит, гремит и норовит отвалится (один из ремешков почти оторвался).
16.02.14
После накатки 2-х сезонов в этом велосипеде "Кама" в районе багажника сломалась рама, чинить (подваривать) я не стал ибо бесполезно, легированная сталь очень плохо поддается сварке.
Пришлось выбирать новое "тело", велосипед на который будет поставлен привод.
Вопрос это сложный: алюминиевые твердосплавные рамы прочны и легки но не любят вибраций и ударов. Вибрацию создает шагающий по обмоткам безколлекторный двигатель, а тяжелые удары не подрессоренная масса аккумулятора.
Углепластиковые неимоверно дорогие...
Остается легированная сталь, но оказалось найти ее совсем не просто. Из легированной стали я нашел только 2 велосипеда производящихся по сей день: ХВЗ "Турист", ХВЗ "Украина" и "Аист"
Турист - кто-бы мог подумать что велосипед производящийся в Харькове на старом именитом заводе можно купить только в Харькове или Киеве.
Белорусский "Аист" можно купить и в Запорожье, только вот слава хрупкой вилки бежит впереди него.
Вот "Украину" я действительно хотел найти, видел как на ней возили по 2 мешка картошки и пол мешка в рюкзаке. С ней та-же беда что с Туристом - Харьков или Киев, самовывоз.
Пришлось обойтись подобием Украины - велосипед Велотрейд "Дорожник" (завод Велотрейд находится в Харькове рядом с ХВЗ), вот я подумал: что можно накосячить в отработанной десятилетиями конструкции, купил.
Дорожник сварной из нелегированной стали, конструкция рамы традиционная, из овальных труб - просто и надежно.
В обкатке быстро узнал что можно накосячить:
Поставить китайскую говноцепь (порвал даже не особо педалируя)
Поставить неудобное седло (переставил с камы)
Механизм втулочного тормоза, ну как можно было его сделать настолько плохим? только тогда я понял почему в инетах хаят втулочные тормоза (переставил старый механизм с камы - заработал идеально) как можно испоганить такое простое?...
Поставить китайские покрышки (передняя сносилась за неделю поездок, заменил на кенду, весь сезон откатал и этот открыл на ней-же, только литники постирались)
Поставить китайские нейлоновые камеры (саморасползаются при 2-х атмосферах, заменены на резиновые)
А вот мой просчет:
Лепестки вилки переднего колеса сделаны под ось D10 мм, мотор легко встал в вилку, закрепил его, при малейшем газе мотор выпал.
Я забыл что Кама сделана из легированной стали а Дорожник нет, лепестки вилки разогнулись от момента, благо я стартовал с места чтоб проверить не вырвет-ли вилку поэтому ни капельки не пострадал :-)
Для решения проблемы рассчитал и изготовил усиливающие детальки (о них в другом посту)
С детальками все пошло отлично, катаю...
Сколько жрет? сколько прет?
Расход батареи такой-же как в Каме при условии придерживания того-же скоростного режима.
Скорость на Каме мерилась при помощи рядом едущего мопеда - 30 км/ч полная и 20 км/ч на душилке
На Дорожние согласно пересчету размера колеса от 20" до 28" - на душилке должно быть 28 км/ч полная 42 км/ч
Измеренная при помощи GPS на душилке 28 км/ч полная 39 км/ч, не удивительно что максимальные 42 км/ч достичь не удалось, был достигнут предел мощности двигателя:
Это расчетный график необходимой мощности для движения по ровной дороге, без ветра, для веса 105 кг, прямой посадке. Я ехал немного под горку.
Сколько жрет:
На душилке т.е. на скорости Камы так-же как и Кама
На бОльшей скорости он перестает потреблять электричество а начинает его жрать! Очень много, очень быстро. Съездить "с ветерком" до Ашана (порядка 12 км всего) это почти полностью посадить батарею 48 В 12 А*ч при том что на 28 км/ч хватает километров на 25.
Вот такой электровелосипед 500 Вт 28"
Собираем электровелосипед своими руками
Желание приделать двигатель к велосипеду появилось еще на 1-м курсе института.
Закончив институт я взялся за исполнение этого желания.
На работе первые месяцы заданий давали очень мало, так что было полно времени для этого проекта.
Начал с выбора двигателя. Двигатель должен был быть бесколлекторным, поэтому мой выбор сразу пал на асинхронные двигатели ибо нет двигателя проще и надежнее.
Итак у меня было 2 двигателя от стиральных машин АВЕ-071-4С 180 Вт 1350 оборотов КПД=60% 6,6 кг 50 Гц двухфазный и ДАО-Ц 120 Вт 2780 оборотов КПД=42% 5,6 кг 50-60 Гц двухфазный (сгоревший). Дабы выбрать какой двигатель ставить на каждый из них был проведен расчет тяговой способности. Основным критерием в расчете была не скорость а способность брать высокие подъемы т.е. велосипед должен был развивать до 8 кгс (килограмм силы).
Результаты расчетов (по памяти бо расчет на работе, а я дома)
Для АВЕ: 25 км/ч; 8,6 кгс; редуктор 7 крат; Естественно двигатель предполагалось "разогнать" - повысить напряжение до 250 В, повысить частоту до 56 Гц и выйти на критический момент. При таком разгоне выходная мощность достигала-бы 410 Вт.
Для ДАО-Ц: по-моему тоже около 27 км/ч; 5,6 кгс; редуктор 4.2 крат;
Двигатель предполагалось перемотать обратно в 3-хфазный и разогнать - повысить частоту до 100 Гц и выйти на критический момент.
Именно ДАО-Ц
был выбран за основу для проекта потому что редуктор 4.2-х был исполним (на двигатель ставилась 11 зубьев звездочка а на колесо передняя звездочка с туриста).
Я начал действовать:
Перемотал двигатель на 12 В 100 Гц звезда. При возврате двигателя к 3-хфазной системе возвращается и его 3-хфазная мощность + выход на критический момент получил двигатель 1410 оборотов 500 Вт КПД=82%.
На этом все хорошее закончилось.
Цена изготовления простенькой детальки, для крепления звездочки на двигателе была просто непомерной - около 250 грн.,
но и это было не все для двигателя нужен был привод: программа готового контроллера была слишком проста и даже в теории не могла выполнить возложенные на нее требования, а написать свою как показала практика у меня кишка тонка. Так проект застопорился.
Но желание никуда не делось. Я начал искать где можно купить готовый привод "мотор-колесо". Из имеющихся расчетов было ясно что ставить двигатель меньше 400-500 Вт не имеет смысла.
Итак мотор-комплект 500 Вт, и тут тоже стоит выбор 36 или 48 В что лучше? что дешевле? - провел небольшое исследование: оказалось что цена на аккумулятор зависит от нагрузочной способности и количества запасенной энергии т.е. равноценные сборки на 36 В и на 48 В стоят одинаково, поэтому был выбран комплект на 48 В (ну чуть больше напряжение - чуть меньше потери на проводах).
Монтаж
Минимальная посадочная ширина мотора примерно 87 мм - кажется "вот оно счастье" но не тут-то было: на моторе есть подшипниковый щит, намного больший чем у колеса (упирается блин!). Но не все так плохо, в комплекте есть шайбы (под вилку 100). Устанавливаем по 1- с каждой стороны (надо быть Гераклом чтоб растянуть вилку, или иметь монтировку).
Далее все просто: устанавливаются все необходимые части согласно инструкции.
Устанавливаются кастомные фара и задний огонек, работающие от 48 В. Все можно ехать!
Да чуть не забыл: аккумуляторы в сумке нужно обвернуть тряпкой иначе при езде они будут тереться друг об друга
В сумке возле 3-го аккумулятора виднеется ручка тумблера - это еще 1 необходимый кастум. Этот тумблер отключает всю электрику от батареи. Согласно инструкции на время заряда привод нужно отключать от батареи. Сначала я дергал разъем, и задергал его - из него выпал хреново обжатый провод. Пришлось пропаять и поставить тумблер.
Для справки: тумблер типа ТВ, 4 полюса по 5 А 220 В, полюса соединены параллельно.
Мотор-колесо, сколько жрет? сколько прет?
Наконец-то я провел ходовые испытания. Маршрут я выбрал дальний но полезный на роботу и домой. Расстояние согласно гугловским картам 11,6 км туда, ну и столько-же обратно, местность равнинной назвать сложно - постоянные подъемы и спуски, сильных из них всего 2. Скоростной режим - максимум за (исключением мест особо корявой дороги).
Сколько прет?
На моих 20" колесах развивается максимальная скорость вращения мотора вне зависимости от угла подъема, эта скорость соответствует линейной скорости 30 км/ч.
Приемистость мотора очень велика вплоть до пробуксовки переднего колеса.
Весь маршрут я проехал на двигателе используя педали только как подставку для ног, посадив 9 А 48 В свинцовый аккумулятор до желтой лампочки (под нагрузкой), на холостом ходу напряжение восстановилось до 48 В.
Кстати о лампочках:
1-я гаснет при 12 В на аккумулятор
2-я при 11,6
3-я при 11,35
4-я (желтая) при 10,75
5-я (красная) не гаснет но двигатель включить нельзя.
Ограничитель скорости (душилка) уменьшает скорость до 20 км/ч не уменьшая количество ступеней скорости.
Ручка скорости (газа) дает ступенчатую регулировку скорости, примерно 11 ступеней шаг ступеней нелинейно зависит от угла поворота ручки, идет 5 ступеней с малым угловым шагом, 2 с большим, 4 с малым. Двигатель переходит от одной ступени скорости к другой на максимальном моменте, так что крутить ее нужно ооочень аккуратно.
Сколько жрет?
Амперметр не ставил, смотрел за потреблением чисто по погасанию лампочек под нагрузкой. При поездке избегал стремительных разгонов (для экономии энергии). При других поездках я определил что стремительные разгоны практически не экономят время на на поездку, а аккумулятор разряжают быстро.
Закон сохранения энергии работает т.е. тише едешь - дальше будешь.
Перед этим испытанием я переместил привод в коробку ибо родная сумка это говно, стучит, гремит и норовит отвалится (один из ремешков почти оторвался).
16.02.14
После накатки 2-х сезонов в этом велосипеде "Кама" в районе багажника сломалась рама, чинить (подваривать) я не стал ибо бесполезно, легированная сталь очень плохо поддается сварке.
Пришлось выбирать новое "тело", велосипед на который будет поставлен привод.
Вопрос это сложный: алюминиевые твердосплавные рамы прочны и легки но не любят вибраций и ударов. Вибрацию создает шагающий по обмоткам безколлекторный двигатель, а тяжелые удары не подрессоренная масса аккумулятора.
Углепластиковые неимоверно дорогие...
Остается легированная сталь, но оказалось найти ее совсем не просто. Из легированной стали я нашел только 2 велосипеда производящихся по сей день: ХВЗ "Турист", ХВЗ "Украина" и "Аист"
Турист - кто-бы мог подумать что велосипед производящийся в Харькове на старом именитом заводе можно купить только в Харькове или Киеве.
Белорусский "Аист" можно купить и в Запорожье, только вот слава хрупкой вилки бежит впереди него.
Вот "Украину" я действительно хотел найти, видел как на ней возили по 2 мешка картошки и пол мешка в рюкзаке. С ней та-же беда что с Туристом - Харьков или Киев, самовывоз.
Пришлось обойтись подобием Украины - велосипед Велотрейд "Дорожник" (завод Велотрейд находится в Харькове рядом с ХВЗ), вот я подумал: что можно накосячить в отработанной десятилетиями конструкции, купил.
Дорожник сварной из нелегированной стали, конструкция рамы традиционная, из овальных труб - просто и надежно.
В обкатке быстро узнал что можно накосячить:
Поставить китайскую говноцепь (порвал даже не особо педалируя)
Поставить неудобное седло (переставил с камы)
Механизм втулочного тормоза, ну как можно было его сделать настолько плохим? только тогда я понял почему в инетах хаят втулочные тормоза (переставил старый механизм с камы - заработал идеально) как можно испоганить такое простое?...
Поставить китайские покрышки (передняя сносилась за неделю поездок, заменил на кенду, весь сезон откатал и этот открыл на ней-же, только литники постирались)
Поставить китайские нейлоновые камеры (саморасползаются при 2-х атмосферах, заменены на резиновые)
А вот мой просчет:
Лепестки вилки переднего колеса сделаны под ось D10 мм, мотор легко встал в вилку, закрепил его, при малейшем газе мотор выпал.
Я забыл что Кама сделана из легированной стали а Дорожник нет, лепестки вилки разогнулись от момента, благо я стартовал с места чтоб проверить не вырвет-ли вилку поэтому ни капельки не пострадал :-)
Для решения проблемы рассчитал и изготовил усиливающие детальки (о них в другом посту)
С детальками все пошло отлично, катаю...
Сколько жрет? сколько прет?
Расход батареи такой-же как в Каме при условии придерживания того-же скоростного режима.
Скорость на Каме мерилась при помощи рядом едущего мопеда - 30 км/ч полная и 20 км/ч на душилке
На Дорожние согласно пересчету размера колеса от 20" до 28" - на душилке должно быть 28 км/ч полная 42 км/ч
Измеренная при помощи GPS на душилке 28 км/ч полная 39 км/ч, не удивительно что максимальные 42 км/ч достичь не удалось, был достигнут предел мощности двигателя:
Это расчетный график необходимой мощности для движения по ровной дороге, без ветра, для веса 105 кг, прямой посадке. Я ехал немного под горку.
Сколько жрет:
На душилке т.е. на скорости Камы так-же как и Кама
На бОльшей скорости он перестает потреблять электричество а начинает его жрать! Очень много, очень быстро. Съездить "с ветерком" до Ашана (порядка 12 км всего) это почти полностью посадить батарею 48 В 12 А*ч при том что на 28 км/ч хватает километров на 25.
Вот такой электровелосипед 500 Вт 28"