Energie simulatie

Motor gegevens.

Er wordt gebruik gemaakt van de twee elektromotoren als aandrijving. de specificaties van de elektro motor is hier onder weer gegeven in een tabel.

tabel met de motor gegevens uit de data sheet

Hieronder de koppel toeren kromme grafiek, die af gelezen is uit de tabel.

Koppel toeren kromme grafiek.

Doordat de koppel toeren kromme grafiek een lijkt op een linieare lijn, is er gebruik gemaakt van de functie trendline in excel en hier is dan de formule van de grafiek van afgeleid. Om de formule voor de grafiek is.

Y = -1,2967 * X + 7,7844

Hieronder wordt de tabel weer gegeven

motor gegevens tabel.

Nu deze tabel beschikbaar is kan de vermogens grafiek van de twee motor samen bepaald worden.

Vermogens grafiek

Oude situatie

Ingevulde parameters,

gebruikte parameters

Systeem accelereert naar een snelheid van 1 m/s binnen 3 seconden.

Hieronder de tabel met gegevens,

overzicht tabel met ingevoerde gegevens.

Zoals af lezen is uit de tabel accelereert het systeem van 0 m/s naar 1 m/s en legt daar bij een afstand af van 3 meter. Na drie meter te hebben geaccelereerd rijdt het systeem een snelheid van 1 m/s . Het totale verbruikte energie voor het accelereren naar 1 m/s is 21,02 J.

Hieronder de grafieken,

De snelheid in functie van de tijd.

Rol weerstand en de luchtweerstand uitgezet tegen de snelheid.

 Uit de laatste grafiek is op te merken dat de luchtweerstand weinig tot geen invloed heeft op de F totaal. Maar heeft juist de rol weerstand en de acceleratie weerstand veel invloed op het energie verbruik van het systeem.

Nieuwe situatie, het maximale acceleratie niveau van de motor.

Omdat er nu een motor keuze is gemaakt, wordt de nieuwe acceleratie snelheid bepaald. De acceleratie snelheid wordt bepaald door het maximale vermogen van de twee motoren. Hieronder de uitwerking van hoe de nieuwe acceleratie berekend is.

Waardes die al beschikbaar zijn vanuit de tabellen en opgestelde voorwaarden.

Maximaal beschikbare vermogen is 23 Watt.
Snelheid die het systeem moet gaan rijden is 1 m/s.
Flucht bij een snelheid van 1 m/s is 0,29 N.
Frol is constante waarde en  is 0,981 N.
De massa van het systeem is vastgesteld op 40 Kg.
Gebruikte formule is P = Ftotaal * V.

uitwerking om de versnelling te berekenen.

Hieronder de tabel met gegevens, met de nieuwe ingevoerde acceleratie snelheid.

tabel nieuwe situatie

Zoals af lezen is uit de tabel accelereert het systeem van 0 m/s naar 1 m/s en legt daar bij een afstand af van 1,8 meter. Na 1,8 meter te hebben geaccelereerd rijdt het systeem een snelheid van 1 m/s . Het totale verbruikte energie voor het accelereren naar 1 m/s is 21,16 J. Na 3 seconden is het systeem op een afstand van ongeveer drie meter.

Hieronder de grafieken,

snelheid in functie van de tijd

Conclusie

In oude situatie duurt het langer voor dat het systeem de snelheid van 1 m/s bereikt. In de nieuwe situatie heeft hij deze snelheid al bereikt na 1,8 seconden. Dat betekend dat hij een kleinere optrek weg nodig heeft. Toch kost het in de nieuwe situatie meer energie om tot de afstand van 3 meter te komen dan in de oude situatie. 

Ook heb ik opgemerkt dat de luchtweerstand bij deze kleine snelheden weinig tot geen invloed heeft op het energie verbruik. Maar de rol weerstand en acceleratie weerstand juist weer heel veel.

Ook heb ik ontdekt dat zowel in de oude als in de nieuwe situatie het systeem na 3 seconden gewoon drie meter heeft afgelegd. Maar in de oude situatie verbruikt het systeem minder energie (21,02 Joule) en in de nieuwe situatie verbruikt het systeem 22,5 joule. Het verschil daar tussen is, maar 1,5 J.