Движки аккумуляторного инструмента. КПД. Плюсы минусы.

dummer написал :
что бы получить макимум отдачи от АБ нужно использовать инструмент на уровне 1/3 его максимального момента

да, похоже на то.

n-p-n написал :
какого усилия? Чем измеренного?
Из приведённого графика видно, что максимальный КПД наступает на оборотах 17610/мин, что составляет 87% от ХХ (20200/мин).

Усилие - имеется ввиду максимальный крутящий момент. Не думал, что это надо обьяснять....
И я говорил не о максимальном кпд, а о кпд выше 65%, т.е. в районе максимума.
При этом такой к.п.д. достигается при падении оборотов не более чем на треть от х.х.
Вы привели цифру падения оборотов на 13%, при этом к.п.д. максимум. Дальнейшее падение оборотов (и увеличение момента соответственно) приводит к дальнейшему падению к.п.д. И где-то в районе 2/3 от оборотов х.х. (при этом момент на уровне 1/3 максимума) к.п.д. снижается ниже 60-70%.

Я это все к тому, что можно сделать вывод:
что бы получить макимум отдачи от АБ нужно использовать инструмент на уровне 1/3 его максимального момента для текущего напряжения; этот момент можно определить по падению оборотов на одну треть от х.х..

ИМХО, это практичный и полезный вывод.
Например, предполагается покупка АШ для закручивания саморезов по ГК. При этом момент скручивания головы для большинства таких саморезов не более 5Нм.
Значит, что бы крутить долго и радостно макимальный момент АШ должен быть не менее 15Нм.

Попробуем сосчитать.
Ударная дрель AEG bsb18g-152, литий 18В/1,5Ач. Когда батареи были ещё нормальные (сейчас уже сдыхают) при сверлении в кирпиче под пробки 6х30 одной зарядки хватало где-то на от 30 до 50 отверстий, насколько помню, смотря какой кирпич, сверло, глубина сверления (сверлится ведь с запасом по глубине), ну и фанатизьм сверловщика. Время на одно отверстие думаю где-то в среднем 7-10 сек. Суммарное время получаем где-то от 7*30=210 сек до 10*50=500 сек. Разброс весьма большой, но точнее прикинуть сложно.
Думаю можно принять некое условно среднее суммарное время около 5-6 мин. Но это не непрерывно, непрерывно будет меньше, т.к. это более тяжолый режим для батареи. Насколько меньше - опять же, трудно сказать, может и вдвое. И какая батарея имелась в виду в вашем случае и степень её фуфлыжности? В общем с точностью плюс-минус пара вёрст ваши 2,5 мин. выглядят вполне реалистично.

Небольшое ответвление в данной теме:

У кого какое мнение?:
Непрерывная (чистая) работа ударной дрелью-шуруповертом в режиме сверления кирпичной стены втечение 2,5 минут - это достойно???

При разработке моторчика к.п.д. не всегда на первом месте. Например оптимизация под минимум себестоимости к.п.д. вряд ли повышает.

Инструментар написал :
думаю, эти 70% названы без учета чего-либо, или это какое-то максимальное значение.

Есть такое понятие, как оптимальный режим работы, где и достигается наибольший КПД конкретной электромашины.

Инструментар написал :
Может кто-то скажет откуда такая разница?

По вентильным моторам сходной мощности (для моделистов) мне попадались цифры КПД на уровне 80%, но нужно сравнивать все характеристики.

dummer написал :
А главное, что КПД выше 70% (ну, пусть выше 65%) - это на уровне усилия до трети от максимального.

какого усилия? Чем измеренного?
Из приведённого графика видно, что максимальный КПД наступает на оборотах 17610/мин, что составляет 87% от ХХ (20200/мин).

просто пятерки у меня только чистовые бывают,да еще часто в интересных местах пока одно просверлишь кажется вечность прошла.

бракодел написал :
дырку 5х40 перфом более 5 сек сверлю

Мне кажется вы преувеличиваете! Это просто кажется, что 5 секунд это мало, попробуйте.
Вот заворачивание винта 4х60 по направляющему отверстию, никогда не задавался вопросом сколько чистого времени уходит на один винт, попробовал: 2-4 секунды.

2 Инструментар
даже не представляю..задача дрели выдавать некоторый момент на каких-то оборотах,а что в патрон зажато по барабану.. я шуриком и подолее метал сверлил. я думаю интереснее параметр запаса прочности по перегрузкам..
з.ы. дырку 5х40 перфом более 5 сек сверлю...
2 dummer а если слово идеальные я заменю на лабораторные ? про оптимальные режимы я мало знаю .

бракодел написал :
70% это на вполне определенных оборотах и определенной нагрузке в идеальных условиях.

Я бы не сказал. Во первых про идеальные условия речи нет.
А главное, что КПД выше 70% (ну, пусть выше 65%) - это на уровне усилия до трети от максимального.
И при падении оборотов также до трети от оборотов х.х.
В принципе, для большинства приборов это и есть оптимальные условия эксплуатации - треть максимальной нагрузки.

У кого какое мнение?:
Непрерывная (чистая) работа ударной дрелью-шуруповертом в режиме сверления кирпичной стены втечение 2,5 минут - это достойно???

Мое мнение: это очень прилично, так как на сверление одного отверстия в кирпичной стене диаметром около 5мм глубиной 40 мм уходит порядка 5 секунд, а это приблизительно 30 отверстий.

так -же выше ссылка была на движок маббучи... там движок банально цепляется на стенд и прогоняется по всему диапазону ,по нему рисуется график .По графику можно подбирать режим и т.д. 70% это на вполне определенных оборотах и определенной нагрузке в идеальных условиях.

Параллельно с форумом задавал подобный вопрос другим знающим людям.
Достаточно часто слышал цифру КПД для щеточных движков около 70%, данная цифра будет поболее указанных здесь 45 - 60. Теперь думаю, эти 70% названы без учета чего-либо, или это какое-то максимальное значение. Может кто-то скажет откуда такая разница?

чукча, о чём они там? Какая ещё радиантная энергия? Что за бред?
P.S. Да... мышление эпохи постоянного тока в мире переменного. Смешно

Офф.

dummer написал :
Тогда обьясните: куда уходит энергия на х.х.?

Не, таки какие-то мелкие ничтожные вапроцы интересуют здешнюю публику. Вот, учитесь как нада мыслить с размахом:

Или вот ещё альтернативный гений:

dummer написал :
куда уходит энергия на х.х.?

в потери.
Я ниже перечислял:

n-p-n написал :
на сопротивление обмоток, магнитные потери (рассеяние магнитного поля, нагрев магнитопровода.) Это — потери собственно двигателя. Есть ещё и механическая составляющая: трение в подшипниках движка, щёточном узле

а также потери на трение в редукторе

Алексейй написал :
Потому как двигатель достаточно вылизаный агрегат и потери на щетках 30% нонсенс.

Тогда обьясните: куда уходит энергия на х.х.?

Если допустить что указанный нпн-ом мабучи имеет диаметр коллектора ну пусть 4 см (длина круга будет 12 см), умножить его на частоту а это например 340 об./сек то выйдет ресстояние в 40 метров!

Щетка каждую секунду пролетает по колектору 40 метров и потери незначительные? Ну-ну.

Учтите еще что щеток две и что за секунду они делают ну ... допустим этак около 1000 коммутаций.

Я думаю, что даже именно уменьшением частоты вращения вала обьясняется увеличение к.п.д. у мощных машин п.т.

Да и у маленьких - действительно возрастает к.п.д. при том таки уменьшении скорости вращения. А в районе малых оборотов большинство потерь, как и сказал нпн - это уже тепловые на обмотках.

Потеь на перемагничивание у м.п.т кажись нету. Да и сопротивление обмоток меньше чем переменному току - ибо нет реактивной составляющей.

Мужики (Алексейй и n-p-n) хорош спорить, мой взгляд со стороны говорит о том, что вы одно и то же обсасываете под разными углами.

Алексейй, я про щётки ничего не говорил, заметьте.
Из таблички я вывел КПД (максимум 77% для этой модели, кстати, нехилый моторчик, если верить в потребляемую мощность 265 Вт. Соответствует мощной акк. дрели), если мотор больше, то, наверное, и за 85% вверх уйдёт. А главные потери не на трений щёток, конечно, а на сопротивление обмоток, магнитные потери (рассеяние магнитного поля, нагрев магнитопровода.) Это — потери собственно двигателя. Есть ещё и механическая составляющая: трение в подшипниках движка, щёточном узле. Ну и потери на передачу мех. вращения в редукторе (это уже итоговые потери инструмента.)

n-p-n написал :
не сочтите за труд, ткните в ссылку, которую я привёл чуть ниж

при чем табличка?
Я помню что кпд зависит от габаритов-мощнее движок ,кпд уходит за 90%
Потери в щеточном узле в общем небольшие.

Алексейй написал :
На память-низкий КПД,порядка 50% , характерен для маломощных эл. эвигателей работающих от переменого тока 220В

не сочтите за труд, ткните в ссылку, которую я привёл чуть ниже.
Рассмотрим табличку Мабучи: верхняя строка, модель RS-755VC 8514(*1).
В случае максимальной эффективности (читай: максимального КПД)
Потребляемая мощность: напряжения источника питания (14,4 В) умножаем на потребляемый ток (18,4 А) = 265 Вт
Соотносим с выходной мощностью: 204 Вт — 77%.
Это идеальный случай. В других рабочих ситуациях КПД падает.
Если мотор похилее, то и КПД похуже.

Инструментар написал :
Даже пусть не 20-30 %, а 10-15, или даже 5-10 %, для домохозяина разница - тьфу, а вот для профи и уж тем более для индустриала - это клад!!!
Если есть у кого еще циферки - прошу поделиться.

я так понимаю все сводится к тесту двух одинаковых шуриков с разными движками например хитачи wh14dsl и wh14dbl на саморезах 6х60 ?....
з.ы. это я так , мысли вслух

Даже пусть не 20-30 %, а 10-15, или даже 5-10 %, для домохозяина разница - тьфу, а вот для профи и уж тем более для индустриала - это клад!!!
Если есть у кого еще циферки - прошу поделиться.

Прошу не уходить от темы, рассматриваем именно движки аккумуляторного инструмента. Движки переменного тока я достаточно быстро нашел в интернете, но найденная информация меня не устроила. Вообще рассуждение о разнице КПД щеточных и бесщеточных движков в аккумуляторном инструменте лично для меня играет очень большое значение. Как пример: одинаковые аккумуляторы и механика инстрмента не сильно различающаяся дают определенное время (ну или производительность или как то еще, кому как больше нравится) работы на одном заряде. Так вот если КПД бесщеточного движка на 20-30 % больше чем у щеточного, тогда выгода во времени работы точна такая же и получается, и вместо 100 винтов вы сможете завернуть 120-130 винтов на одной зарядке, а если это дело перевести в циклы заряд-разряда или в срок службы аккумулятора!!!
И это ой какой существенный плюс!!!

У меня специальность электропривод, то бишь движки. В теории я практически все забыл.Но . Рассуждения о КПД мне напоминают средневековые дискусии в богословской среде о свойствах ада и прочих материях. Потому как двигатель достаточно вылизаный агрегат и потери на щетках 30% нонсенс. Полагаю что бесщеточные это просто ДРУГОЙ уровень.Не имющий к вопросу КПД никакого отношения.

На память-низкий КПД,порядка 50% , характерен для маломощных эл. эвигателей работающих от переменого тока 220В. Тоесть сетевые дрели и прочие аналогичные вещи.

n-p-n написал :
именно этот КПД мы и мусолим

Я просто к чему..
Если б я был маркетологом от ... ну Боша там, например, то смело мог бы обещать кпд вентильного движка на 30% выше коллекторного.
Дело в том, что при например малых оборотах, при малом числе коммутаций, электроника может очень четко переключаться.
Т.е. вполне возможна ситуация что в некоторых ситуациях на вентиле потерь на коммутацию не будет вообще.
А щетки - они тупые, хоть медленно хоть быстро - все равно они то на двух соседних площадках, то вьезжают, то выезжают, ну и трутся конечно.
У вентиля потерь на трение нет, а у щеток - есть, соотв. на какихто х.х-ах тоже могут значительно различаться характеристики.
Ну а настоящим пиарИстам этого ж вполне достаточно и написать "у нас на 30% больше" - самое оно.

dummer написал :
Поэтому кпд целиком зависит от режима использования инструмента

Это понятно. Обычно для движка (во всяком случае для коллекторного) приводят 3 характерных режима:

1. ХХ - КПД, понятное дело, ноль, обороты максимальны, потребляемый ток минимальный
2. Максимум эффективности, соответствует номинальной нагрузке. Обороты пониже (50...70)% от ХХ, КПД максимален (именно этот КПД мы и мусолим в этой теме), потребление соответствует максимальной мощности.
3. клин. Обороты отсутствуют, КПД нет, потребление в разы превышает номинальное. Крутящий момент маскимален, разумеется.

Пример:

Ну раз что то после движка крутится, значит и КПД не 0.
Вот как раз потери в самом движке и интересуют.

Спасибо всем кто уже написал и тем кто еще напишет!
Отдельное спасибо "n-p-n", диапазоны диапазонами, а вот просто резюмирование:

n-p-n написал :
У бесщёточных моторов КПД повыше процентов на 20...30 аналогичных по мощности коллекторных.

как то мой мозг до такого не додумался, а именно такое выражение мне в идеале и нужно было!
Если есть у кого еще чем поделиться - буду рад.

Вообще говоря, оценивать кпд типа "там выше - там ниже" нельзя.
Для каждого двигателя есть какая-то функция кпд. Где то у нее есть пик, где-то завалы.
Поэтому кпд целиком зависит от режима использования инструмента.
Допустим, дрель крутится на х.х. Какой кпд? Полезной работы нету, а энергия расходуется - значит 0%.
С другой стороны, движок развивает усилие и выполняет работу на сопротивление трению - значит не 0%.
Противоположный случай: на движок подается максимум напруги, но он остановлен нагрузкой.
Какой кпд? Опять таки - все мутно, ибо работа не выполняется а энергия расходуется.
Где-то от нуля до максимума оборотов есть значение нагрузки когда максимум энергии расходкется с пользой дела.
У каждого движка и у каждого инструмента это место на графике свое.
Если сравнивать колекторную и вентильную коммутацию, то тут ситуация тоже мутная.
Вообще говоря электронное управление более прогрессивно, особенно если управляет им процессор.
А также если двигатель оснащен различными датчиками.
Тут уже была приведена ассоциация с инжекторным движком - это оно. Инжектор лучше, если правильная прошивка и правильная работа датчиков. И если их много.
Но карбюратор проще, дешевле. А если с инжектора снять интеллект, то и не хуже.
Щетки коллекторного движка жрут до 30% энергии на коммутацию и трение.
Однако и вентиль на самом деле не имеет идеальных характеристик на переключении и, на некоторых частотах, жрет не меньше.