Qué motor de potencia se debe usar para alimentar un dispositivo tipo Segway

Un conjunto de preguntas demasiado amplio, y algunas no importan.

¿Qué tan rápido?: 30 kph es rápido para algo pequeño e inestable. La energía a 30 km/h es$(\dfrac{30}{20})^2$que es más del doble que a 20 km/h. La probabilidad de muerte de un peatón en el impacto de un vehículo es$\sim\sim\sim\sim\dfrac{V^2}{5000}$(V en km/h). A 30 km/h, la probabilidad es$\dfrac{30^2}{5000} = \sim 20%$. Esa fórmula es para automóviles y peatones, pero le da alguna indicación. ¡20 km/h es un objetivo más seguro para jugar y requiere menos de 1/3 de la fuerza del viento que 30 km/h! - vea abajo.

---

La batería es probablemente de ácido de plomo disponible a bajo precio por contenido de energía o excedente. La energía baja por masa y la energía por tamaño son tolerables.

Voltaje probablemente 12V o 24V. Una o dos baterías x 12V. Es posible hacer más, pero se vuelve voluminoso/molesto. 12V es lo suficientemente bueno. 24 V favorecido por diseños comerciales como menor corriente por lo que menores pérdidas de cableado IR.

Los motores de CC de 12 V o 24 V en el rango de cientos de vatios están disponibles en el mercado excedente, PERO generalmente no son baratos, ya que los buscan personas que quieren hacer algo similar a lo que usted desea hacer: vehículos, robots, ... .

---

Windage = pérdidas de potencia debido a la resistencia del aire.

• Fórmula empírica: la potencia necesaria para superar la fuerza del viento en un vehículo compacto para una sola persona es

$$Windage \, power = \frac{V^3}{180}$$

Potencia en vatios. V en kilómetros por hora. Ejemplos:

• 160 km/h da 22.500 Watts
• 30 kph da 150 Watts
• 20 km/h da 44 Watts.

Esto es simplemente una traducción del viejo adagio de los motociclistas.

Se necesitan 30 caballos de fuerza por tonelada para un jinete bien metido con cueros :-)

Hay otras formas de calcular esto, pero eso es lo suficientemente bueno en un área tan inexacta. Por ejemplo:

$$Power = 0.5 \times air \, density \times frontal \, area \times drag \, coefficient \times velocity^2$$

Las fórmulas de la moto es así de fácil :-).

Para algo que se aproxima a una placa plana, esto da

$$\sim\sim\sim\sim Power = A \times V^3$$

una en$m^2$, V en$m/s$

---

Quita una V y obtienes Drag (Newtons)$\sim\sim A \times V^2$.

Esto funciona lo suficientemente bien para bolas de bolos, gotas de lluvia, paracaidistas, ratones de campo y paracaídas.

---

ENTONCES

es decir, necesita un motor de 200 vatios como mínimo para obtener la velocidad máxima deseada de 30 km/h en llano. Usando una batería de 12V que es de unos 16 amperios.

Por ejemplo, una batería de sistema de alarma de "ladrillo" de 7Ah se marchitaría muy rápidamente bajo esa corriente. En teoría, 7/16 horas = 26 minutos, pero en realidad bastante menos.

En teoría, una batería de automóvil de 30 Ah le dará cerca de dos horas a máxima velocidad. Algo menos en la práctica.

Mire los muchos scooters/bicicletas/xxx eléctricos pequeños que hay y vea qué usan y qué rangos y velocidades afirman.

---

Cuesta arriba

$$Power = \dfrac{Newton \times metres}{second} \text{or} \sim \dfrac{kg \times m}{s} \times 10$$

Para subir una pendiente al 100% de eficiencia necesitas

$$\sim Power = \frac{Mass \times height \, change}{second} \times 10 Watts$$

Masa en kg,$h$es el aumento de la altura vertical por segundo.

Para levantarte cuesta arriba además del viento.

Por ejemplo, a 30 kph ~= 8 m/s si asciende una pendiente de 1 en 20 (alrededor de 3 grados) su cambio de altura vertical por segundo es ~= 8/20 = 0,4 ms.

Si el peso total del vehículo y del conductor es de 100 kg, entonces

$$Power \, needed = M \times h/s \times 10 = 100 \times 0.4 \times 10 = 400 Watts$$

Esto domina las pérdidas por efecto del viento en las colinas de esta pendiente.