Từ cơ học vật lý, Công suất điện là một sản phẩm của cả mô-men xoắn và tốc độ. Dễ dàng hiểu rằng để thực hiện một công suất (công sinh ra trong 1 khoản thời gian) nếu tốc độ cao thì mô-men xoắn thấp hoặc ngược lại  với mức năng lượng điện là như nhau.

Động cơ là bộ chuyển đổi  nguồn điện đầu vào thành đầu là công suất cơ học - thông thường. Công suất điện được định nghĩa là  

Pe = V * I

trong đó V là điện áp trên động cơ và I là dòng điện chạy vào động cơ. V có đơn vị volts và I có Ampe.

Công suất cơ học là 

Pm = T * ω

trong đó T là đầu ra mômen bằng N.m và ω là vận tốc quay  bằng rad/s (đơn vị 1 / lần , bởi vì radian là đơn vị!) 

     Tưởng tượng rằng trong trường hợp quá tải (xe lên dốc đứng) tức mô men xoắn T không đủ để vượt qua các lực cản và lực kéo xe xuống dốc thì  lúc đó công suất cơ học bằng không "0" ( vì xe đứng yên ) nhưng công suất điện thì không bằng không mà có giá trị rất lớn. 

      Pj=R.I^2 . (R là điện trở chung của mạch - gồm cả motor, dây nối,...) Công suất điện lúc này là sinh nhiệt và có giá trị bằng bình phương với dòng điện tiêu thụ. 

    Điều này hoàn toàn có hại cho cả động cơ và nguồn Pin (ắc quy).  Làm giảm rất nhanh tuổi thọ của động cơ và nguồn pin.

    Do đó trong thực tế, dựa vào điều kiện tiêu chuẩn quốc tế về đường dốc (hay nhìn thấy ở các đường đèo- dốc), độ dốc cho phép của dốc là 10% tức là gần 5.5 độ (có ngjĩa là lên cao 10% so với đường đi theo phương nằm ngang)

     Và một giả thuyết để tính toán sơ bộ là công của động cơ điện sinh ra dùng để kéo hoàn toàn xe chạy lên dốc này (hiệu suất 100%)

     Có nghĩa là: Pe= Pm   Công suất điện sinh ra bằng công suất kéo xe lên dốc.

     Với khối lượng xe và tải (người + hàng) giả sử là 100 kg.

     Giả sử chúng ta cần chạy xe lên dốc với tốc độ 20 km/h ( tức là 20.000/3600= 5.5 m/s)

     Lúc đó, lực hấp dẫn kéo xe xuống dốc là: Fs= mxgxsin 5.5 độ (m: khối lượng  =100 kg, g: gia tốc trọng trường =9.81 kgm/s^2)

                                                                             = 100x9.81x0.096 = 94.18  N  (Newtơn)

      Và Công suất kéo xe lên dốc Pm = Momen x w ( w là vận tốc góc) , nó cũng bằng  lực x vận tốc  Pm= Fs x V

Khi đó công suất cơ học sẽ là :  Pm = 94.18 x 5.5 = 517.99 Watt *

(* đây là công suất lý thuyết. để tính toán với hiệu suất bộ truyền 100%)

    *** Nếu tính bằng thực tế khi kể đến ma sát vòng bi, hiệu suất truyền động các bộ giàm tốc, hiệu suất mô tơ điện, mặt đường, vỏ xe,.... thì cần có hệ số K điều chỉnh hợp lý.

    *** Hệ số K này có thể tra cứu  trong các tài liệu liên quan hoặc thực nghiệm và nó là tích của nhiều hệ số Ki: gồm những bộ phận cấu thành.

Tức là nếu có nhiều bộ truyền, nhiều cấp giảm tốc, nhiều cặp trục ổ,... thì sẽ K = i x ki sẽ tăng, đồng nghĩa với giảm hiệu suất truyền động. 

         VD: hiệu suất  thứ cấp ki của bánh răng ăn khớp ~ 0.97;  ổ bi ~0.99 ; đai thang ~ 0.7-0.8; trục vít bánh vít =0.4-0.6,...

 Và xét đến an toàn thì hệ số K thường lấy tăng lên 2- 5 lần so với tính toán, (tùy độ phức tạp của bộ truyền động)

         Tức là công suất  tính cho xe điện nói trên  P=517.99x K= 1100-2500 Watt. 

Từ đó có thể lựa chọn loại động cơ (theo tiêu chuẩn) phù hợp với mục đích cần chế tạo.

***** Chúc các bạn có được những kiến thức thú vị để thỏa mãn đam mê sáng tạo của mình*****

Có gì thắc mắc vui lòng liên hệ cho chúng tôi để được giải đáp.

 CTY TNHH Công nghệ tự động Tiến Triển

http://tientrienautomatic.com/

Lê Xuân Tiến

ĐT/ Zalo: 0938 629 884