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Curva de consumo del kit Diamond y review

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1 Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Ago 29, 2011 12:25 pm

opqa


Quería escribir este post un poco en defensa del kit Diamond, que es el que tengo yo, viendo que la tendencia general del foro es desestimar los motores con escobillas sólo por el hecho de tenerlas. A mí me parece que el Diamond tiene sus pros y sus contras como cualquier otro, pero creo que el balance general no es tan malo. He hecho un pequeño experimento para poder justificar esta afirmación con algunos datos, que paso a exponer.

Lo que he hecho ha sido medir el consumo en amperios del motor a distintas velocidades para sacar una gráfica de consumo. Para calcular además la eficiencia real del motor haría falta una curva de potencia (o en su defecto de par), pero no tengo los instrumentos necesarios para hacer esa prueba, quizá Sebibike podrá conseguirla del fabricante, comentó en otro post que se la iba a pedir.

Mi prueba "caserilla" ha consistido en intercalar un polímetro en uno de los cables de la batería para medir amperajes a distintas velocidades. El procedimiento ha sido poner la bici vuelta del revés en el suelo, con la rueda al aire, y acelerando a tope en todo momento, ir jugando con el freno para ver como aumentaba el consumo del motor conforme descdendía la velocidad (que medía con un velocímetro normal y corriente). Los datos que he recogido no son muy precisos porque es dificil estabilizar una velocidad concreta con el freno, pero aún así me ha quedado una línea bastante chula que sirve para hacerse una idea de lo que "chupa" este motor en distintos regímenes.

El voltaje de la batería antes de empezar la prueba era de 40V, probablemente durante la prueba habrá caído debido al esfuerzo de la batería, pero aunque no lo he medido no creo que haya caído por debajo de los 38V (a menos voltaje el bms de mi batería corta).

Sin más preámbulos, aquí va la gráfica:



Y aquí van los datos:

Código:

Velocidad (km/h)    Amperios
----------------    --------
31,5                  0,9  *
30                    2
25                    6
22,5                  8
20                    9,5
15                    12,5
-                      13,1  **

* Esta es la velocidad que alcanza la rueda girando en vacío (a veces llega a 32km/h clavados, según le pille), el consumo en estas condiciones es quizá algo elevado debido a la excesiva fricción de este motor (uno de sus puntos negativos), pero a velocidades mas bajas es (creo yo) bastante moderado.

**Este es el amperaje que consume el motor parado con los frenos y el acelerador a tope. Por supuesto aquí entra en juego la limitación del controlador, que no le deja chupar más, si fuera directamente a la batería la corriente sería mucho más alta y probablemente se quemarían los bobinados. Ese amperaje límite con el acelerador a tope se alcanza a algo menos de 15km/h, se puede extrapolar esta velocidad en la gráfica.

Y eso es todo, la verdad es que viendo lo que comenta el usuario moviles2 sobre el kit rubí creo que el diamond no sale tan mal parado, según él, habiendo hecho la prueba en marcha, el amperaje límite lo alcanza a una velocidad bastante mas alta que el diamond.

Por otro lado comentar un poco los puntos positivos y negativos que tiene este motor.

NEGATIVOS:

-Elevado peso y tamaño para ser un motor con engranajes, creo que pesa un poco más de lo que pone en la web de ciclotek, tengo uno desmontado y lo puedo pesar, pero ahora mismo no lo tengo a mano, en cuanto pueda lo peso y edito el post.

-Motor con escobillas, en principio mas ineficiente que los motores sin escobillas. Además la escobilla es un elemento que sufre desgaste y a la larga habría que cambiar, pero tengo la impresión de que antes petarán los engranajes, o te cansarás de la bici y te comparás un kit mejor.

-Elevado nivel de ruido, debido a los engranajes y las chispas que producen las escobillas.

-Los engranajes no tienen rueda libre, cuando pedaleas tienes que mover todo el sistema de engranajes y el motor, esto introduce bastante fricción en la rueda, se nota cuando pedaleas sin la ayuda del motor, pero tampoco es algo que no se pueda mover. Por otro lado, el hecho de no tener rueda libre también tiene un punto positivo, que veremos a continuación.

POSITIVOS:

-Precio, es lo mas barato que hay en ciclotek, el precio está al nivel de un kit chino comprado en ebay, con la ventaja de que al ser una tienda nacional no vas a tener problemas de garantías. Además puedo atestiguar esto último, a mí se quemó este motor a los pocos meses de comprarlo (creo que por meterle demasiada tralla en una subida por una pista de montaña), y ciclotek respondió enviándome uno nuevo* sin pedirme que les mandara el antiguo, que por cierto aún funciona aunque ha perdido potencia, pero lo tengo desmontado sin radios.

*Tardaron lo suyo porque pilló en campaña de navidad y me pidieron que esperase a reyes, pero bueno.

-Para mi tiene bastante fuerza, aunque tampoco he probado otros kits y no puedo comparar.

-El arranque con acelerador es instantáneo, se puede ir caminando tranquilamente al lado de la bici apretando ligeramente el acelerador sin tener que empujar en ningún momento y parando cuando quieras, incluso en pendientes fuertes y con la bici cargada, lo se porque hemos hecho parte del camino de Santiago del Norte con las alforjas en esta bici.

-El hecho de no tener rueda libre y ser escobillado también introduce una ventaja, puede regenerar, de hecho lo hace cuando en una bajada superas los 32km/h. Lo que no tiene es frenada refegenerativa, aunque en un post de endless-sphere se especula que con un segundo controlador (que se puede comprar en la misma ciclotek por unos 30€ más) se podría añadir esta característica, pero aviso que nadie lo ha probado y podría ser peligroso. Este es el post en cuestión:

endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=2&t=1596

Y eso es todo, si se me ocurre algo mas edito el post, también podría poner fotos que tengo del motor destripado para que veáis como es por dentro, la cantidad de cobre que tienen los bobinados es minúscula, de hecho ni se ven, están embutidos dentro de un disco muy fino (es un motor de flujo axial) y recubiertos por una capa de aislante de color negro, lo que me lleva a pensar que tiene poca resistencia interna. Por otro lado, creo recordar que tenía unos 6 imanes y treintaytantos conmutadores, pero esto ya lo digo de memoria, si acaso encuentro las fotos las cuelgo.

¿Que os parece, os sigue pareciento tan malo a la vista de estos datos?

2 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Ago 29, 2011 4:19 pm

moviles2

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muy buena informacion a ver si esta semana puedo hacer las mismas medidas con el mio y comparamos pero a priori los resultados que te da me parecen buenos en relacion al rubi

otro punto positivo los 32 km hora en vacio, el mio no se a cuanto llegara tendre que poner el sensor en la trasera para averiguarlo pero creo que no pasara de 29kmh

lo peor del tuyo quizas el ruido y moverlo sin asistencia quizas?

3 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Ago 29, 2011 5:04 pm

Sebibike

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Muy bueno el test pero no sirve para hacer comparativa a menos que alguien lo haga en las mismas condiciones y podamos comparar peras con peras. Yo he realizado pruebas con uno de 24v y 5ah de batería y después de 2 horas y media de consumo a velocidad máxima todavía seguía rulando...sin embargo la batería se agota en menos de la mitad de tiempo con la bici sobre el asfalto; yo creo que el diamond puede ser un buen kit para el que ande algo corto de presupuesto y utilice el motor NO en ocasiones puntuales sino continuamente(TAMBIÉN TENGO CÓDIGO DE DESCUENTO PARA ÉSTE).
Respecto a las gráficas de rendimiento, el gerente no las tiene y ha quedado en pedírselas al proveedor.



Última edición por Sebibike el Lun Ago 29, 2011 6:37 pm, editado 1 vez


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4 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Ago 29, 2011 6:08 pm

opqa


Si, esas dos cosas supongo. Acabo de ir a dar una vuelta para estimar a que velocidad se estabiliza en llano sin pedalear moviendo mis 93 kilazos. Es complicado porque por esta zona no es fácil encontrar una recta sin pendiente lo bastante larga como para hacer la prueba de forma fiable, pero bueno, por lo que he visto diría que en esas condiciones la mía alcanza poco mas de 25km/h.

Por otro lado, voy a poner las fotos del motor abierto como había prometido, para quien le gusten estas cosas...

Este es el aspecto que tiene cuando le quitas la tapa de la carcasa externa que va enganchada a los radios. Dentro hay una carcasa interna que va anclada a los ejes (que a su vez van fijados a la horquilla), es decir, que esta carcasa interna no gira, permanece fija. Esta es la única foto en la que se pueden ver las escobillas. Son esos paralelepípedos a donde van a parar los cables, como veis son bastante largas, más aún de lo que se ve en la foto porque parte de las mismas está introducida en la carcarsa interior, en el otro extremo es donde rozan con los conmutadores del disco de bobinados que está dentro de la carcasa interior y ahora luego veremos. En la parte de arriba tienen dos muellecitos que las van empujando para abajo conforme se van desgastando:



Así es como queda la carcasa exterior cuando le quitamos la interior, esa cremallera es la que transmite la rotación de la rueda a los engranajes planetarios que hay por fuera de la carcasa interior, y que vemos en la foto que le sigue:




Esos engranajes a su vez transmiten la rotación de la rueda (multiplicando las rpm), al disco de bobinados (que va alojado dentro de la carcasa interior) a través de esta rueda dentada que tiene fijada por una cara, también se pueden apreciar en este lado los bobinados (esta cara es la que da a los imanes, que enseguida veremos), como he comentado antes apenas se intuyen debajo de la capa de aislante:



Detalle del borde del disco y de una zona que se quemó y en la que los bobinados quedaron al descubierto:



Por la otra cara el disco tiene los conmutadores (los contactos de cobre que rozan con las escobillas y transmiten la corriente a la parte del bobinado que corresponde según la posición del disco):



Esto es lo que se ve cuando le quitamos la tapa a la carcasa interior, los seis imanes (el corazón de la bestia), el disco de bobinados va con la rueda dentada insertada en el agujero que se ve en el centro (a través del cual entra en contacto con los engranajes planetarios). De cara a nosotros quedarían los conmutadores, y finalmente pondríamos la tapa con las escobillas que hemos visto en la primera foto. No se si el montaje queda claro con las explicaciones:



Y eso es todo por ahora, se me ha ocurrido una idea loca para tratar de estimar la curva de par del motor de forma casera. La cosa sería desmontar la cubierta y la cámara y atar una cuerda a la llanta (a través de dos agujeros de la pared interior por ejemplo). A esta cuerda ataríamos una garrafa de agua y la iría llenando de agua hasta que el motor no la pudiera levantar. Entonces pesando la garrafa y midiendo la distancia del centro a la llanta tendríamos los Nm de par a 13 A, se supone que el par es bastante lineal con los amperios que consume el motor, así que con ese dato podríamos deducir el par que ejerce el motor en cada punto de la gráfica anterior...

Pero vamos, que no creo que lo vaya a llevar a la práctica, al menos de momento, no me apetece meterme en ese berenjenal...

5 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Ago 29, 2011 6:13 pm

opqa


Sebibike escribió:Muy bueno el test pero no sirve para haer comparativa a menos qeu alguien lo haga en las mismas condiciones y podamos comparar peras con peras. Yo he realizado pruebas similares con uno de 24v y 5ah de batería y después de 2 horas y media de consumo a velocidad máxima todavía seguía rulando...

Claro, pero es que mi test no va por ahí, el consumo con la rueda en vacío es siempre pequeño pero bastante irrelevante, lo interesante es ver como sube el consumo cuando empiezas a frenar mientras mantiene el acelerador a tope, debería ser exactamente el mismo en condiciones reales. Suponiendo eso (acelerador a tope), y mientras la velocidad no baje por debajo de la zona en la que el controlador empieza a limitar, el consumo sólo depende de la velocidad que llevas.



Última edición por opqa el Lun Ago 29, 2011 8:46 pm, editado 1 vez

6 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Ago 29, 2011 6:26 pm

moviles2

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a ver lo he mirado un poco en rubi mio pero no de manera muy exacta por que no lo he mirado en rectas largas

por debajo de 19-20 kmh se mantiene en 13.8 amp

a 25kmh anda en unos 8 amp

a unos 26-27kmh anda en unos 6 amp

y llegados a 28-29 kmh es cuando cae a unos 3 o asi

tengo que medirlo de manera mas precisa en rectas largas o con tu mismo metodo pasando el cuentakilometros atras es que no me queria alejar mucho con el multimetro en el manillar de manera tan cantosa y precaria por si me veian los municipales

una cosa me gustaria saber cuanto tarda en llano el tuyo en llegar de 0 a 20kmh y de 0 a 25kmh luego lo mido yo tambien

por cierto le he puesto el sensor de pedaleo y el consumo es mucho mas bajo puede rondar los 2-6 amperios a veces incluso no supera el amperio, solo en cuestas muy pronunciadas llega al maximo

7 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Ago 29, 2011 6:35 pm

Sebibike

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Cuando tengamos las gráficas de ciclotek (ahora el gerente se va a Eurobike)nos quedará el panorama más claro también. EXCELENTES FOTOS Y REPORTAJE: MUY BUEN APORTE EL TUYO!


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8 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Ago 29, 2011 9:06 pm

opqa


A ver, unas puntualizaciones sobre esta prueba para que nadie la malinterprete. Estos datos son sólo la mitad de la historia, he insistido bastante en que estos son datos de lo que consume el motor a diferentes velocidades "con el acelerador a fondo".

Supongamos que nuestros datos son más o menos correctos y a 20km/h el kit Diamond consume unos 9,5A (con el acelerador a fondo) mientras que el Rubí consume los 13A que le permite el controlador a esa misma velocidad (con el acelerador a fondo). ¿Significa eso que el Rubí consume más/es menos eficiente? Rotundamente NO ¿Por qué?

Pues porque en una situación real ¿hace falta tener pulsado el acelerador a fondo para mantener esa velocidad, en un llano y sin pedalear pongamos por caso? Supongamos que sí, que con el Diamond NECESITAMOS pulsar a tope para alcanzar esa velocidad sin pedalear (no es el caso pero es un supuesto), pero sin embargo, con el Rubí nos basta con acelerar a mitad, en ese caso realmente el Rubí estaría consumiendo sólo 6A. Los 13A los necesitaría para subir una cuesta con cierta pendiente.

Por eso digo, estos consumos son reales (aproximados pero reales), pero en unas condiciones concretas, para poder comparar entre dos kits diferentes además de lo que consume el motor a ciertas velocidades también hace falta saber la potencia mecánica o el par que ejerce el motor a esas mismas velocidades (siempre con el acelerador a tope). De esa forma podríamos calcular el rendimiento simplemente dividiendo la potencia mecánica (par x rpm) entre la potencia eléctrica consumida (A x V), y esos datos SÍ serían comparables incluso entre dos kits diferentes.

moviles2 escribió:
por cierto le he puesto el sensor de pedaleo y el consumo es mucho mas bajo puede rondar los 2-6 amperios a veces incluso no supera el amperio, solo en cuestas muy pronunciadas llega al máximo

Eso es porque el sensor de pedaleo no "acelera a tope" sino que está calibrado para hacer un uso más comedido ¿tiene nivel de asistencia programable?.

moviles2 escribió:
una cosa me gustaria saber cuanto tarda en llano el tuyo en llegar de 0 a 20kmh y de 0 a 25kmh luego lo mido yo tambien

Lo puedo intentar, pero ya te aviso que tengo dos problemas para hacer esa prueba. Por aquí no se encuentra fácilmente una recta lo bastante larga y llana como para hacerla con facilidad, ahora mismo estoy en una zona montañosa. Por otro lado, mi velocímetro es muy lento de respuesta, cuando voy acelerando me va subiendo la velocidad a trompicones, pasa de 8 a 16 y luego a 23 por ponerte un ejemplo...

9 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Miér Ago 31, 2011 1:53 am

opqa


Bueno, al final no me he podido resistir y he hecho la prueba que se me había ocurrido para determinar el par máximo de este motor, como una imagen vale mas que mil palabras, este ha sido el dispositivo experimental:



El procedimiento ha sido ir quitando agua del cubo hasta que el motor ha sido capaz de levantarlo, y pesarlo después. El resultado ha sido que este motor puede con entre 11 y 13 kilos (11 los levantaba él solito y con 13 había que ayudarle pero era capaz de aguantarlos en el aire). Si tomamos el diámetro ETRTO de 559mm para una rueda de 26", que es mas exacto que lo que yo pueda medir, nos sale que este motor tiene un par nada despreciable de entre 30 y 35 Nm (Newtons·metro).

El caso es que después de eso me he puesto a hacer números y no me ha acabado de cuadrar este dato con los del otro día. Mi idea era sacar experimentalmente una relación lineal entre este par y la intensidad, que pasara por los puntos (13A,35Nm) y (0,9A,0Nm) 13A es la limitación que introduce el controlador y por lo tanto la intensidad que estaba consumiendo el motor durante la prueba. 0,9A era la corriente que medí el otro día con la rueda girando libremente, a ese punto le asigno un par de 0Nm porque aunque el motor sí que esta haciendo fuerza, la emplea toda en vencer el rozamiento y no nos queda par mecánico útil para realizar trabajo.

El caso es que cuando lo hago de esa manera me salen eficiencias de más del 100%, así que evidentemente algo no está bien, o las medidas de intensidad del otro día, o la de hoy, o el procedimiento...

Pero otra cosa de la que me he dado cuenta mientras hacía los cálculos es de que utilizando las ecuaciones de un motor DC realmente no me hacía falta hacer esta medida, se puede calcular "teóricamente" el par máximo del motor e incluso la eficiencia sólo con los datos del otro día de la siguiente manera, en un motor DC se cumple que:

Vcemf = K·w (1)
Pe = V·I (2)
Pm = Vcemf·I = w·M (3)

Donde Vcemf es la fuerza contraelectromotriz del motor (en Voltios), w es la velocidad angular de giro (en rad/s), K es una constante característica del motor, V es el voltaje de la batería, Pe es la potencia eléctrica que consume el motor, Pm es la potencia mecánica que realiza el motor y M el par o torque.

Sustituyendo (1) en (3) se deduce que:
M=K·I (4)

De los datos del otro día podemos deducir la K del motor. Vamos a recordarlos añadiendo una columa con la velocidad lineal (km/h) transformada en velocidad angular (rad/s), para la conversión he utilizado un perímetro de rueda de 2100cm que es lo que tengo puesto en el velocímetro de la bici:

Código:

Velocidad   w(rad/s)   I(A)
31,5           26,17993878   0,9
30         24,93327503   2
25         20,77772919   6
22,5           18,69995627   8
20           16,62218335   9,5
15           12,46663751   12,5

Estos datos de ajustan a una línea w-I de la que se puede extrapolar la velocidad base del motor wb, la velocidad a la que la corriente se haría 0, lo que quiere decir que la fuerza contraelectromotriz del motor Vcemf igualaría a la de la batería V, como conocemos el voltaje de la batería (unos 39V), podemos sacar la K del motor, que será simplemente V/wb.

K = V/wb = 39/27,48 = 1,42 (wb está en rad/s, correspondería a unos 33km/h)

Ahora que tenemos una estimación de la K podríamos calcular teóricamente el valor que hemos medido con el cubo de agua, el par máximo del motor, que se alcanza con los 13A máximos que permite el controlador, mediante la ecuación (4):
M = K·I = 18,45 · 13 = 18,45 Nm

Aquí encontramos la primera discrepancia, este valor "teórico" del máximo par que el motor permite es mucho más pequeño que el que he deteriminado experimentalmente con el cubo de agua. Sin embargo, este sí da valores razonables al sacar la curva de eficiencia del motor, veamos:

Como he dicho antes, se modifica artificialmente la línea intensidad-par para que el par se anule a 0,9A en lugar de a 0A. Recordemos que esto lo hacemos porque a 0,9A todo el par se pierde en vencer la resistencia interna del motor y por lo tanto no podemos realizar trabajo útil con él. Así pues calculamos, con los datos que tenemos del otro día, ajustando rectas e interpolando se puede sacar la siguiente tabla:

Código:

V(km/h)   w(rd/s)   M(Nm)   Pm(W)   I(A)   Pe(W)   Ef(%)
31,80   26,43   0,00   0,06   0,90   35,15   0,18
31,00   25,76   0,87   22,37   1,47   57,48   38,91
30,00   24,93   1,95   48,63   2,19   85,39   56,95
29,00   24,10   3,03   73,09   2,91   113,30   64,51
28,00   23,27   4,11   95,75   3,62   141,20   67,81
27,00   22,44   5,20   116,62   4,34   169,11   68,96
26,00   21,61   6,28   135,68   5,05   197,02   68,87
25,00   20,78   7,36   152,95   5,77   224,93   68,00
24,00   19,95   8,44   168,42   6,48   252,84   66,61
23,00   19,12   9,53   182,09   7,20   280,74   64,86
22,00   18,28   10,61   193,96   7,91   308,65   62,84
21,00   17,45   11,69   204,03   8,63   336,56   60,62
20,00   16,62   12,77   212,30   9,35   364,47   58,25
19,00   15,79   13,85   218,78   10,06   392,37   55,76
18,00   14,96   14,94   223,45   10,78   420,28   53,17
17,00   14,13   16,02   226,33   11,49   448,19   50,50
16,00   13,30   17,10   227,40   12,21   476,10   47,76
15,00   12,47   18,18   226,68   12,92   504,01   44,98
14,00   11,64   18,45   214,68   13,00   507,00   42,34
13,00   10,80   18,45   199,34   13,00   507,00   39,32
12,00   9,97   18,45   184,01   13,00   507,00   36,29
11,00   9,14   18,45   168,67   13,00   507,00   33,27
10,00   8,31   18,45   153,34   13,00   507,00   30,24
9,00   7,48   18,45   138,01   13,00   507,00   27,22
8,00   6,65   18,45   122,67   13,00   507,00   24,20
7,00   5,82   18,45   107,34   13,00   507,00   21,17
6,00   4,99   18,45   92,00   13,00   507,00   18,15
5,00   4,16   18,45   76,67   13,00   507,00   15,12
4,00   3,32   18,45   61,34   13,00   507,00   12,10
3,00   2,49   18,45   46,00   13,00   507,00   9,07
2,00   1,66   18,45   30,67   13,00   507,00   6,05
1,00   0,83   18,45   15,33   13,00   507,00   3,02

Donde hemos definido la eficiencia como Pm/Pe, la curva de eficiencia del motor queda de esta manera:



Lo que es bastente razonable, la eficiencia máxima está alrededor del 70%, pero a una velocidad de 27km/h, que es una velocidad en la zona de baja potencia del motor. Esta es una de las razones por las que el pico de eficiencia de un motor no es demasiado relevante, siempre se encuentra en esta zona. Normalmente uno lleva el motor a velocidades más bajas donde la asistencia es mayor, y a esas velocidades la diferencia entre un kit con una eficiencia punta del 90% y otro del 70% ya no es tan grande. Esto lo había leído en esta página, y me parece bastante razonable:
ebikes.ca/hubmotors.shtml

Aquí otra página donde hablan del torque, la potencia y derivados, si veis en el desglose de los distintos tipos de motores se comenta que los brushed geared pueden llegar a ser bastante eficientes, especialmente si tienen el par elevado:
e-ride.ca/Electric_Vehicles_Info/How_to_select_bike.htm

Y eso es todo la pena es que no me acabe de cuadrar el dato teórico de par que alcanza el motor con el dato experimental, lo que quiere decir que me he equivocado en algo y que los resultados de este análisis seguramente están equivocados por algun lado.

10 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Miér Ago 31, 2011 2:37 am

Sebibike

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opqa escribió:Bueno, al final no me he podido resistir y he hecho la prueba que se me había ocurrido para determinar el par máximo de este motor

Y eso es todo la pena es que no me acabe de cuadrar el dato teórico de par que alcanza el motor con el dato experimental, lo que quiere decir que me he equivocado en algo y que los resultados de este análisis seguramente están equivocados por algun lado.
Shocked como dicen en mi pueblo "aquí el más tonto hace relojes"(y tú desde luego no eres el más tonto Wink ). Cuánto experto en física hay en foro: iqué maravilla!
A mí, a la esperar de la gráfica de ciclotek para confirmar(intuyo, matizar) estos datos, lo único que me llama la atención es lo del valor de 18,45nm que se mantiene inalterado hasta los 14 km/h +o-.
De todas maneras un "cum laude" por el ingenio para llegar a esos cálculos con las herramientas a tu disposición.


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11 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Miér Ago 31, 2011 10:31 am

opqa


Bueno, eso es por que los he cambiado yo a mano para tener en cuenta la limitación del controlador. De 14km/h para arriba siguen una línea recta interpolada del experimento del otro día, pero por debajo de esa velocidad el motor consumiría más de 13 amperios, pero como el controlador no le deja el consumo ya se mantiene constante a esos 13 amperios. Con el par pasa lo mismo porque en principio el par sólo depende de los amperios que pasan por el motor mediante la relación M=KI (reajustada para anularse a 0,9A), pero no depende del voltaje.

Digamos que por debajo de esa velocidad la limitación del controlador empieza a reducir la eficiencia del motor, si el motor fuera directo a la batería los amperios y el par seguirían creciendo y la eficiencia sería mayor, pero se podrían quemar los bobiados por exceso de potencia.

12 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Miér Ago 31, 2011 9:47 pm

moviles2

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a ver si puedo medir de alguna manera lo mismo pero el mio como esta en trasera lo veo mas dificil por hacia donde gira

quizas usando uno de estos y viendo lo que tira la bici o atado a la rueda
http://cgi.ebay.es/Bascula-Balanza-Romana-digital-pesa-10g-a-40Kg-/250852858028?pt=LH_DefaultDomain_186&hash=item3a67fed8ac

a ver si encuentro algo parecido en los chinos para no tener que esperar



Última edición por moviles2 el Miér Ago 31, 2011 9:51 pm, editado 1 vez

13 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Miér Ago 31, 2011 9:51 pm

opqa


Jeje, no creas que no he pensado en tí moviles2. Si te animas podrías desmontar la rueda y ponerla del revés para hacer la prueba. Eso sí, asegúrate de que está todo bien prieto y las arandelas anti-giro en su sitio, y mejor si tienes la parte trasera mas alta que la delantera (puedes regularlo sacando el sillín).

Aviso, como descargo de responsabilidad, que esta prueba estresa mucho tanto el motor como los engranajes y podría llegar a ser perjudicial para el motor...

14 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Miér Ago 31, 2011 11:16 pm

hego

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Excelente trabajo opqa.

Cada día este foro rezuma más y más calidad.

Vamos bien !!!

15 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Jue Sep 01, 2011 12:08 am

opqa


Gracias por vuestros ánimos... Móviles2, antes he contestado sin ver el enlace que habias puesto pero... coño, que buena idea, con el cacharro ese no tienes que andar poniendo y quitando agua, directamente te da la medida a la primera, y 40kg es un rango ideal para esta medida.

Tengo una buena noticia, he encontrado el fallo garrafal de mi planteamiento, tengo que rehacer todos los cálculos pero creo que después de hacerlo me cuadrarán mucho mejor las cosas. He encontrado la respuesta en esta página, tienen una maravilla de simulador que te da estas curvas para distintos tipos de motores:
ebikes.ca/simulator/

Abajo del todo dan la explicación de cómo funciona su modelo, y aparte de que es mucho más complejo que el mío, el fallo más garrafal que he cometido está precisamente relacionado con lo que me comentaba Sebibike, lo de que el par se estanca, lo que en principio era porque el controlador limita la corriente ¿no?

Bueno, pues mi planteamiento no era del todo incorrecto, pero partía de la falsa suposición de que la corriente que sale la batería es la misma que circula por el motor... Bueno, pues resulta que no, que eso sólo pasa mientras no entra en juego la limitación del motor. Peeero, resulta que cuando el controlador empieza a actuar limitando la corriente, pasa a actuar como una especie de "transformador", y a partir de ese momento la corriente que circula por el motor SIGUE AUMENTANDO aunque la que sale de la batería permanezca constante, con lo cual realmente el par no se estanca como yo suponía, sino que sigue aumentando también, y eso explica la discrepancia entre el valor teórico del par y el que había medido experimentalmente.

Lo que voy a hacer es coger el modelo teórico que ponen al final de esa página y simplificarlo aún mas para usarlo en mis cálculos (no voy a tener en cuenta ni la resistencia interna de la batería ni la del controlador, ni probablemente la caída del diodo), cuando tenga los resultados los volveré a poner aquí, pero creo que cuadrará todo bastante mejor.

16 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Jue Sep 01, 2011 3:38 pm

moviles2

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Venden basculas de esas en los chinos; he comprado una de 22kg no electronica por 4.5 euros, he hecho mediciones pero quiero hacerlas de nuevo con más calma viendo lo que es capaz de tirar la bici atando un gancho de la balanza a la bici y al otro con un cable a un elemento fijo que no se pueda mover como una farola

también enganchando a la rueda y a un punto fijo de la bici.

17 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Jue Sep 01, 2011 4:18 pm

opqa


Ya te aviso que viendo los resultados de mis cálculos con los datos que has ido dando de tu motor, probablemente tu motor va a tener mas par que el mío, incluso puede que se te queden cortos esos 22Kg... También es mas eficiente y tiene mas potencia, así que tu decisión fue la mas acertada.

Introduciendo las correcciones de las que hablaba a mi modelo simple de motor sigue saliéndome un par teórico un poco inferior a lo que he medido, para mi bici me salen unos 25Nm frente a los 30-35 que medí, quizá con una bascula de esas habría medido menos...

Para tu bici me salen "teóricamente" unos 34Nm, que corresponderían a unos 12,5 kilos, si pasa como con mis medidas en la práctica te saldra mas peso, ya nos cuentas.

18 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Jue Sep 01, 2011 5:59 pm

opqa


Bueno, pues voy a poner ya los resultados que tengo como definitivos, aunque el par me sigue sin cuadrar del todo, pero la verdad es que entre las medidas chusqueras y el modelo de motor supersimplificado que he utilizado lo raro sería que cuardaran.

Vamos por partes, primero los datos de partida de mi motor, la prueba que describo en el primer post de este hilo (he modificado el punto en el que la rueda giraba libremente porque creo que cuando lo hice la otra vez iba algo frenada):

Código:

v(km/h)   w(rad/s) I(A)
32,00   26,60   0,80
30,00   24,93   2,00
25,00   20,78   6,00
22,50   18,70   8,00
20,00   16,62   9,50
15,00   12,47   12,50

A partir de estos datos estimo la K del motor y su resistencia interna, que me dan:
K = 1,38 V/(rad/s) = 1,38 (Nm/A)
R=1,62 ohm

Y a partir de aquí, teniendo en cuenta que el motor limita la corriente a 13A, calculamos la tabla gorda con potencias, par, eficiencia, etc:

Código:

v(km/h)   w(rad/s)   Iilim(A)   I(A)   M(Nm)   Pm(W)   Pe(W)   Ef(%*10)
31,00   25,76   1,58   1,58   1,15   29,64   60,19   492,42
30,00   24,93   2,29   2,29   2,19   54,51   87,02   626,45
29,00   24,10   3,00   3,00   3,22   77,66   113,84   682,19
28,00   23,27   3,70   3,70   4,26   99,09   140,67   704,43
27,00   22,44   4,41   4,41   5,29   118,80   167,49   709,26
26,00   21,61   5,11   5,11   6,33   136,78   194,32   703,90
25,00   20,78   5,82   5,82   7,37   153,04   221,14   692,05
24,00   19,95   6,53   6,53   8,40   167,58   247,97   675,83
23,00   19,12   7,23   7,23   9,44   180,40   274,79   656,50
22,00   18,28   7,94   7,94   10,47   191,50   301,62   634,90
21,00   17,45   8,64   8,64   11,51   200,87   328,44   611,59
20,00   16,62   9,35   9,35   12,55   208,53   355,27   586,96
19,00   15,79   10,06   10,06   13,58   214,46   382,10   561,27
18,00   14,96   10,76   10,76   14,62   218,67   408,92   534,75
17,00   14,13   11,47   11,47   15,65   221,16   435,75   507,53
16,00   13,30   12,17   12,17   16,69   221,92   462,57   479,76
15,00   12,47   12,88   12,88   17,72   220,97   489,40   451,51
14,00   11,64   13,58   13,00   18,19   211,60   494,00   428,35
13,00   10,80   14,29   13,00   18,54   200,36   494,00   405,59
12,00   9,97   15,00   13,00   18,91   188,61   494,00   381,81
11,00   9,14   15,70   13,00   19,29   176,34   494,00   356,96
10,00   8,31   16,41   13,00   19,67   163,51   494,00   330,99
9,00   7,48   17,11   13,00   20,07   150,11   494,00   303,87
8,00   6,65   17,82   13,00   20,47   136,12   494,00   275,55
7,00   5,82   18,53   13,00   20,89   121,51   494,00   245,98
6,00   4,99   19,23   13,00   21,31   106,26   494,00   215,11
5,00   4,16   19,94   13,00   21,74   90,35   494,00   182,90
4,00   3,32   20,64   13,00   22,19   73,75   494,00   149,30
3,00   2,49   21,35   13,00   22,64   56,44   494,00   114,26
2,00   1,66   22,06   13,00   23,10   38,40   494,00   77,73
1,00   0,83   22,76   13,00   23,57   19,59   494,00   39,66
0,00   0,00   23,47   13,00   24,05   0,00   494,00   0,00

Como he dicho me sale un par máximo de 24.05Nm, mientras que con la prueba del cubo de agua medí entre 30 y 35 Nm, así que siguen sin cuadrar del todo los resultados, aunque por lo menos la diferencia ya no es tan escandalosa.

Ahora voy a hacer lo mismo con los datos que moviles2 ha ido dando de su motor, el del kit Rubí:

Código:

v(km/h)   w(rad/s)   I(A)
19,50   16,21   13,80
25,00   20,78   8,00
26,50   22,02   6,00
28,50   23,69   3,00

Con esos datos me salen estos valores para K y R:
K = 1,46 V/(rad/s) = 1,46 (Nm/A)
R=1,03 ohm
(ambos son mejores, tiene más fuerza contraelectromotriz con menos resistencia interna)

Y poniendo la limitación de intensidad a 13,8A esta sería la tabla gorda:

Código:

v(km/h)   w(rad/s)   Iilim(A)   I(A)   M(Nm)   Pm(W)   Pe(W)   Ef(%*10)
30,00   24,93   1,67   1,67   1,42   35,48   63,58   557,97
29,00   24,10   2,85   2,85   3,24   77,98   108,27   720,21
28,00   23,27   4,03   4,03   5,05   117,46   152,96   767,95
27,00   22,44   5,20   5,20   6,86   153,94   197,64   778,86
26,00   21,61   6,38   6,38   8,67   187,40   242,33   773,32
25,00   20,78   7,55   7,55   10,48   217,85   287,01   759,01
24,00   19,95   8,73   8,73   12,30   245,28   331,70   739,47
23,00   19,12   9,90   9,90   14,11   269,71   376,39   716,57
22,00   18,28   11,08   11,08   15,92   291,12   421,07   691,37
21,00   17,45   12,26   12,26   17,73   309,52   465,76   664,54
20,00   16,62   13,43   13,43   19,55   324,90   510,44   636,51
19,00   15,79   14,61   13,80   20,42   322,48   524,40   614,96
18,00   14,96   15,78   13,80   20,91   312,77   524,40   596,44
17,00   14,13   16,96   13,80   21,41   302,49   524,40   576,82
16,00   13,30   18,14   13,80   21,93   291,60   524,40   556,06
15,00   12,47   19,31   13,80   22,46   280,06   524,40   534,06
14,00   11,64   20,49   13,80   23,02   267,85   524,40   510,77
13,00   10,80   21,66   13,80   23,59   254,91   524,40   486,09
12,00   9,97   22,84   13,80   24,19   241,21   524,40   459,97
11,00   9,14   24,02   13,80   24,80   226,70   524,40   432,30
10,00   8,31   25,19   13,80   25,43   211,34   524,40   403,01
9,00   7,48   26,37   13,80   26,08   195,08   524,40   372,01
8,00   6,65   27,54   13,80   26,75   177,88   524,40   339,20
7,00   5,82   28,72   13,80   27,45   159,68   524,40   304,50
6,00   4,99   29,90   13,80   28,16   140,43   524,40   267,79
5,00   4,16   31,07   13,80   28,90   120,09   524,40   229,00
4,00   3,32   32,25   13,80   29,66   98,59   524,40   188,01
3,00   2,49   33,42   13,80   30,44   75,89   524,40   144,71
2,00   1,66   34,60   13,80   31,24   51,93   524,40   99,02
1,00   0,83   35,78   13,80   32,06   26,65   524,40   50,82
0,00   0,00   36,95   13,80   32,91   0,00   524,40   0,00

Sale un par máximo de 33Nm, a falta de saber el dato de par medido por moviles2 para comprobar si también está estimado a la baja como era en mi caso.

Y como se ve todo mejor en gráficas, aquí van dos gráficas comparativas de ambos motores:




Eso es todo, mas adelante colgaré en otro post el archivo excel que he utilizado para hacer las cuentas para que cualquiera se pueda hacer las suyas propias y comparar si quiere, no se pueden colgar archivos en el foro ¿no?, ¿alguna sugerencia de almacenamiento?, porque supongo que en imageshack no se puedan colgar cosas que no sean fotos.

19 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Jue Sep 01, 2011 6:33 pm

Sebibike

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opqa escribió:
Eso es todo, más adelante colgaré en otro post el archivo excel que he utilizado para hacer las cuentas para que cualquiera se pueda hacer las suyas propias y comparar si quiere, no se pueden colgar archivos en el foro ¿no?, ¿alguna sugerencia de almacenamiento?.
UFFFF! Shocked menudo trabajete.
Pues parece que no. Para subir, yo te diría megaupload y dejar el vínculo aquí.


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20 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Sáb Sep 03, 2011 12:34 am

moviles2

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muy buenas graficas,he hecho alguna medicion atando el peso de muelle a la bici y aun punto fijo pero no es facil obtener una cifra la cosa ronda los 14kg de tiro de la bici pero a veces da mas o menos a nada que tenga un minimo de carrerilla y no este tenso antes de acelerar pasa de 17 y aveces no pasa de 11

21 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Sáb Sep 03, 2011 1:39 am

opqa


Bueno pues por ahí anda la cosa... Las veces que no pasa de 11 si no ha cogido carrerilla igual es porque le pilla mal la posición del rotor. Tengo entendido que a veces a los brushless les cuesta arrancar porque el controlador tiene que adivinar la posicion del rotor mediante los hall pero solo puede hacerlo bien cuando ya llevan algo de movimiento.

22 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Sáb Sep 03, 2011 1:42 am

Sebibike

avatar
...y para complicarlo más, hay también brushless sin sensores


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23 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Sáb Sep 03, 2011 2:04 am

opqa


Esos seguro que aún arrancan peor, funcionan analizando la forma del pulso de corriente, cuando el rotor pasa por ciertas posiciones hay un picos en la fuerza contraelectromotriz que genera el motor. Con los sensores Hall aún puedes tener información de la posición cuando el disco está parado, pero con el otro método el arranque es completamente "a ciegas".

24 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Sáb Sep 03, 2011 2:13 am

Sebibike

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Sí, eso es lo que he leído yo también aunque se nota más a medida que se sube de potencia. Por contra son más eficientes ya lanzados(se ahorran el poco consumo de los sensores)


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25 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Sep 05, 2011 5:54 pm

moviles2

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entonces un motor que tire de la bici con una fuerza de 14kg cuantos nm de par es capaz de hacer?

quiero saberlo para poder comparar el de mi kit rubi con los gearless de pocas revoluciones y ver si podrian dar la talla en las cuestas que hay por aqui, a ver si le cojo el iphone a mi mujer y con una aplicacion que tiene mido el porcentaje de las cuestas en cuestion

26 Re: Curva de consumo del kit Diamond y review el Lun Sep 05, 2011 9:20 pm

opqa


La formulita es sencilla es el peso (masa por gravedad) multiplicado por el radio de giro en metros. Como en una llanta de 26" el diámetro es de 0,559 pues 14 x 9,8 x 0,559/2 = 38,3 Nm. De todas formas si has llegado a medir 17 kg yo creo que el rubí tendra realmente ese par funcionando en marcha (46,5 Nm), otra cosa es que le cueste arrancar y lo tengas que pillar en la posición correcta.

Respecto a lo de las pendientes, por si no lo sabes, si tienes datos fiables de los Nm de esos motores, se puede calcular la pendiente que puedes subir sin pedaler a partir del par. La fórmula es:

Peso (de la bici mas el ciclista) x Pendiente (en %) = Par (en Nm) x Radio de giro (en m)

Recordar que el peso es la masa en kg por 9,8. Y que en este caso el radio de giro es el de toda la rueda, llanta mas cubierta, ese dato no te lo puedo dar exacto porque depende de la cubierta que lleves pero anda sobre los 0,33 m para ruedas de 26".

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