A Kv, a Kt és a pólusok száma: a három olyan paraméter, amelyek egy elektromos motort jellemeznek
Két azonos méretű motor nagyon eltérően viselkedhet: az egyik erősen gyorsul az indulásnál, de hamar eléri a maximális sebességét, a másik lassabban gyorsul, de nagyobb végsebességet ér el. A különbség két konstansban mérhető: a Kv és a Kt értékben, valamint a pórusok számában. Ez a útmutató ezeket a paramétereket magyarázza el, és tartalmazza a mindennapi használathoz szükséges számításokat.
A lényeg
- A Kv érték azt mutatja, hogy a motor hány fordulatot tesz percenként egy volt feszültség esetén, üresjárton.
- A Kt érték azt mutatja, hogy egy motor mennyi nyomatékot képes leadni egy amper áramonként. Ez a Kv érték reciproka, egy tényezővel korrigálva.
- A magas Kv érték nagyobb sebességet eredményez, míg a magas Kt érték nagyobb nyomatékot biztosít: nem lehet mindkettőt elérni ugyanazon a motorral.
- A pólusok száma határozza meg azt a frekvenciát, amellyel a vezérlőnek áramot kell generálnia.
A Kv érték: a fordulatszám voltként kifejezve
A Kv értéket fordulat percenként mért voltban adják meg. Egy 15 Kv értékű motor, üresjárton és veszteség nélkül, 15 fordulatot tesz meg percenként minden alkalmazott voltért. Egy teljesen feltöltött, 84 V-os akkumulátor esetén a maximális forgási sebessége körülbelül 15 × 84 = 1260 fordulat percenként lenne.
Ez egy maximális sebesség: terhelés alatt a feszültségcsökkenés az akkumulátorban, a kábelben és a tekercsekben, valamint a súrlódás csökkenti azt. Ezért egy magasabb feszültségű akkumulátorral rendelkező robogó gyorsabb lehet ugyanaz a motorral, és ezért beszélünk mezőerő-csökkentésről, hogy ezt a határt meghaladjuk.
A robogó forgásának sebességétől
Egy központi motor esetében a kerék a motor sebességével forog. A kilométerperórban mért sebesség a következőképpen számítható:
`sebesség (km/h) = fordulat/perc × kerék kerülete (m) × 60 ÷ 1000`
Példa: 1260 fordulat percenként egy 0,8 méteres kerületű keréken azt jelenti, hogy 1260 × 0,8 × 60 ÷ 1000 ≈ 60 km/h, üresjárattal és elméletileg. A tényleges sebesség valószínűleg alacsonyabb lesz.
A Kt érték: a motor által leadott nyomaték egy amper áram esetén
A Kt érték newton-méterben van megadva egy amperonként. Egy 0,6 Kt értékű motor 0,6 N·m nyomatékot generál minden fázisáram amperjére. Ha 100 A áram folyik át rajta, akkor 60 N·m nyomatékot ad le.
A Kv és a Kt értékek ugyanazt a tulajdonságot írják le, két különböző nézőpontból: a mágnesek erősségét és a tekercsek menet számát. Azonos egységek használata esetén, egy egyszerű összefüggés köti őket össze:
`Kt ≈ 9,55 ÷ Kv` (ahol Kt a nyomaték értékét jelöli N·m-ben, Kv pedig a fordulatot percenként voltra vonatkoztatva)
A 15-ös Kv érték mellett, a Kt érték körülbelül 0,64 N·m/A. A gyártók mérési konvencióinak megfelelően (fázisok közötti vagy egy fázisonként mért feszültség, csúcserő vagy hatásos érték), ez az összefüggés 1,2 és 1,7 közötti tényezővel változhat. Használja ezt inkább egy nagyságrendként, nem pedig pontos értéknek.
Magas sebesség vagy nagy nyomaték: ugyanaz a motor, de más tekercseléssel
Ugyanolyan ház és azonos mágnesek esetén a statort több, vékonyabb huzalmenettel, vagy kevesebb, vastagabb huzalmenettel lehet tekerni.
| Több menet (nagyobb nyomaték) | Kevesebb menet (nagy sebesség) | |
|---|---|---|
| Kv | Alacsonyabb érték: alacsonyabb sebesség minden voltra | Magasabb érték: több sebesség egy voltra |
| Kt | Magasabb érték: több nyomaték amperenként | Alacsonyabb érték: alacsonyabb nyomaték egy amperonként |
| Azonos nyomaték leadásához szükséges áram | Alacsonyabb | Magasabb |
| Ez azt jelenti, hogy mit vár el a vezérlőtől és az akkumulátortól | Kevesebb áram | Nagyobb áram |
Azonos méret esetén, a két tekercselés hasonló teljesítményt képes nyújtani: az egyik magasabb feszültséggel és alacsonyabb árammal, a másik pedig fordítva. A megfelelő választás a telep feszültségétől, a vezérlő és az akkumulátor által biztosított áramtól, valamint a használati célponttól függ: gyorsulás és emelkedők, vagy pedig maximális sebesség. Ez a logika áll a elektromos robogó motorjaink "High Speed" (magas sebesség) és "High Torque" (magas nyomaték) verzióinak alapját képezi.
A pólusok: a villamos frekvencia
Egy motorban egy bizonyos számú mágneses póluspár található, azaz észak-déli mágnesek párjai a forgórészen. Minden mechanikai fordulatnál az áramnak annyi teljes ciklust kell végrehajtania, ahány póluspár van.
`villamos frekvencia (Hz) = fordulat percenként ÷ 60 × pólusok száma (párban)``
A robogók hajtómotorjai sok pólussal rendelkeznek: ez biztosítja a nagy nyomatékot alacsony sebességnél, anélkül, hogy szükség lenne rá egy reduktorra. Ezzel szemben, a vezérlőnek magas frekvenciát kell generálnia nagy sebességnél, ami gyors vezérlést és megfelelő kapcsolási frekvenciát igényel.
A beállítási szoftverek, például a VESC Tool, gyakran a fordulatszámot elektromos fordulatszám percenként (ERPM) egységben jelenítik meg: ez a mechanikai fordulatszám és a pólusok száma közötti szorzat.
Amikor elektromos motort választunk, a következőkre érdemes figyelni:
- A maximális sebesség a Kv értékétől és a feszültségtől függ: Kv * feszültség, majd a kerék méretétől.
- A meghúzási erő (nyomaték) a Kt értékétől és a vezérlő által a fázisra küldhető áramtól függ.
- A felmelegedés a motor áramfelvételétől függ: egy alacsony Kt értékű motor több áramot igényel ugyanahhoz a nyomatékhoz, ezért nagyobb hőmérsékletet ér el azonos nyomatéknál, hacsak nem nagyobb méretű.
- A vezérlőnek a fázisáramot és a feszültséget folyamatosan figyeletbe kell vennie.
Gyakori kérdések
Hogyan lehet megmérni egy motor Kv értékét?
Kapcsolja be a motort üresjáratban, emelje fel a kereket, és állítsa be egy ismert feszültségre. Mérje meg a motor forgási sebességét; a Kv érték a két érték hányadosa. A beállítható vezérlők, például a VESC, ezt az értéket a motor beállításakor is kiszámítják, a mágnesek fluxusán alapulva.
Egy magasabb Kv érték mindig gyorsabb robogót eredményez?
A maximális sebesség növelése, de ehhez több áram szükséges ugyanahhoz a nyomatékhoz. Ha az akkumulátor vagy a vezérlő nem képes elegendő áramot biztosítani, a készülék lassabban gyorsul fel, és akár le is állhat. A teljesítmény növekedése csak akkor érvényesül, ha az egész rendszer (az akkumulátortól a motorig) megfelelő méretű és teljesítményű.
Miért van ennyi pólus a külsőkerék-hajtású motorokban?
Mivel közvetlenül hajtják a kereket, anélkül, hogy átalakítást igényelnének. A sok pólus nagy nyomatékot biztosít alacsony fordulatszámon egy lapos, nagy átmérőjű motorban, ami pontosan az, amire egy keréknél szükség van.