El engranaje puede ayudar a un sistema de accionamiento a gestionar el equilibrio correcto entre velocidad y par. Son capaces de convertir un motor de alta velocidad y bajo par (como un motor eléctrico de CC) en una salida de baja velocidad y alto par (o viceversa). Una buena analogía en ingeniería eléctrica es el transformador: simplemente reemplace el voltaje con par y la corriente con velocidad. Los engranajes le permitirán transportar mucha más carga, pero sacrificando la velocidad, inversamente proporcional, por ejemplo, una duplicación del torque conlleva una reducción de la velocidad a la mitad.
Al igual que con un transformador, la energía total del sistema (idealizado) se conserva con un par * velocidad siempre igual a un número constante (suponiendo una salida constante del motor). Sin embargo, en la vida real no alcanzará el 100% de eficiencia, por lo que también debe tenerse en cuenta. El nivel de eficiencia depende principalmente de la fricción de los rodamientos.
Los motores también suelen ser más eficientes a una velocidad determinada, lo que puede permitirle extraer más energía de la entrada eléctrica al hacer coincidir la velocidad de eficiencia máxima del motor con los requisitos de par para lograr una velocidad más alta que un sistema de engranajes diferente (o nada) .
Los motores de CC eléctricos casi siempre giran a velocidades demasiado altas y tienen un par de torsión demasiado bajo para poder usarlos sin ningún tipo de engranaje, por lo que necesitará algún tipo de engranaje; la relación exacta dependerá de los puntos mencionados anteriormente. Si el vehículo es lo suficientemente grande y pesado, y / o se requiere que opere eficientemente a diferentes velocidades, es posible que desee mirar en una caja de cambios de varias velocidades (tenga cuidado con esto, ya que el peso y la complejidad adicionales pueden causar grandes problemas).
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Generalmente, la forma de decidir sobre la relación de transmisión correcta / s es mediante el siguiente proceso:
- ¿Cuál es el requisito de velocidad? Divida por la circunferencia de la rueda para encontrar la velocidad de rotación de la rueda (asegúrese de mantener las unidades correctas, rpm o rps es estándar).
- Encuentre la velocidad de rotación del motor ideal para obtener la máxima eficiencia / máximo rendimiento / combinación de ambos.
- Divida la velocidad de rotación del motor por la velocidad de rotación de la rueda para encontrar la relación de transmisión requerida.
- Para las velocidades del vehículo requeridas, verifique la relación de transmisión derivada de la eficiencia del motor y las curvas de torque y si hay pérdidas importantes de eficiencia o pares insuficientes, es posible que deba cambiar la relación de transmisión o cambiar a una caja de velocidades múltiples. Este proceso es generalmente iterativo.
En resumen, los engranajes son casi esenciales para un motor eléctrico de CC. La relación de transmisión exacta / s es lo que es importante encontrar. En un vehículo con energía solar, las eficiencias son aún más importantes, por lo que la relación / s de transmisión correcta puede proporcionar una gran ventaja, pero si se hace incorrectamente, puede ser perjudicial (como con la mayoría de los sistemas). Sin embargo, no puede lograr una mayor velocidad y par simultáneamente, ya que eso requiere más energía, totalmente dependiente del motor en sí. Sin embargo, puede obtener una mayor eficiencia, que es similar en efecto.