Artikkeli sähköautoista ja renkaan vaatimuksista:
http://www.iltalehti.fi/autouutiset/201803082200796605_oa.shtml
ko. artikkelin kommenttiosiosta: "Polttomoottori antaa väännöstään maksimin vasta 2000r/min, kun sähkömoottori antaa100% väännöstään heti 1r ylöspäin."
Minulla on ollut se käsitys, että jos oikosulkumoottorille halutaan portaaton kierroslukusäätö, niin silloin:
a) valitaan 400 Hz oikosulkumoottori
b) moottoria syötetään vaihtosuuntaajalla, jossa on säädettävä taajuus 40 .. 400 Hz.
400 Hz on maksimi siksi, että moottorin toimintataajuuden ylitys ei välttämättä tee hyvää moottorille (riski ylikuumenemisesta, mikä voi johtaa käämityksen eristevaurioon).
Entä se 40 Hz minimi ?
Tästä minulla ei ole ihan tarkkaa tietoa, mutta olen ymmärtänyt, että asia liittyisi sähkömagnetismin lakeihin ja moottorin käämeihin, eli alle 40 Hz taajuus moottoriin, joka on mitoitettu 400 Hz (siis antaa nimelliskierrosnopeutensa 400 Hz syötöllä) aiheuttaisi myös ongelmia (riittämätön vääntömomentti ja sen seurauksena riski, että moottorin roottori jää paikoilleen pyörimisen sijasta, jolloin moottorin hyötysuhde on 0%, eli 100% syötetystä energiasta muuttuu hukkalämmöksi -> jälleen riski ylikuumenemisesta).
Käytännössä siis nopeussäätöalue on 10% .. 100% nimelliskierrosnopeudesta.
Tämä herättää kysymyksen:
Onko myös sähköautossa vaihteisto, vai tuotetaanko kaikki ajonopeudet ihan liikkeellelähdöstä huippunopeuteen samalla kiinteällä välityssuhteella ?
Mikäli on koko ajan sama kiinteä välityssuhde, niin miten em. ongelma ratkaistaan, eli miten systeemi toimii liikkeellelähdön yhteydessä, kun alussa auton nopeus on tasan 0 ja se pitäisi kuitenkin saada kiihtymään - voiko moottorin taajuus tilapäisestikään alittaa tuon 40 Hz, ja jos ei, niin miten ongelma hoidetaan - ei vaikuta fiksulta, jos ongelmaa yritetään "hoitaa" sillä, että liikkeellekähdössä moottorille syötetään 40 Hz (eli 10% maksimitaajuudesta) ja rengas yksinkertaisesti luistaa, kunnes auton nopeus vastaa 10% maksiminopeudesta !
Jos asia on noin hölmösti toteutettu, niin en ihmettele rengasvalmistajan kommenttia siitä, kuinka sähköauto kuluttaa renkaita bensiiniautoa enemmän - ei sillä, että bensiinimoottori olisi yhtään sähkömoottoria parempi alhaisilla kierrosluvuilla, vaan sillä, että bensa-autoissa on kytkin mukana voimansiirtoketjussa.
Vai onko jotain keinoja rakentaa sähkömoottori niin, että nopeussäätö voisi oikeasti alkaa nollasta, eikä 10 prosentista maksiminopeudesta ?
http://www.iltalehti.fi/autouutiset/201803082200796605_oa.shtml
ko. artikkelin kommenttiosiosta: "Polttomoottori antaa väännöstään maksimin vasta 2000r/min, kun sähkömoottori antaa100% väännöstään heti 1r ylöspäin."
Minulla on ollut se käsitys, että jos oikosulkumoottorille halutaan portaaton kierroslukusäätö, niin silloin:
a) valitaan 400 Hz oikosulkumoottori
b) moottoria syötetään vaihtosuuntaajalla, jossa on säädettävä taajuus 40 .. 400 Hz.
400 Hz on maksimi siksi, että moottorin toimintataajuuden ylitys ei välttämättä tee hyvää moottorille (riski ylikuumenemisesta, mikä voi johtaa käämityksen eristevaurioon).
Entä se 40 Hz minimi ?
Tästä minulla ei ole ihan tarkkaa tietoa, mutta olen ymmärtänyt, että asia liittyisi sähkömagnetismin lakeihin ja moottorin käämeihin, eli alle 40 Hz taajuus moottoriin, joka on mitoitettu 400 Hz (siis antaa nimelliskierrosnopeutensa 400 Hz syötöllä) aiheuttaisi myös ongelmia (riittämätön vääntömomentti ja sen seurauksena riski, että moottorin roottori jää paikoilleen pyörimisen sijasta, jolloin moottorin hyötysuhde on 0%, eli 100% syötetystä energiasta muuttuu hukkalämmöksi -> jälleen riski ylikuumenemisesta).
Käytännössä siis nopeussäätöalue on 10% .. 100% nimelliskierrosnopeudesta.
Tämä herättää kysymyksen:
Onko myös sähköautossa vaihteisto, vai tuotetaanko kaikki ajonopeudet ihan liikkeellelähdöstä huippunopeuteen samalla kiinteällä välityssuhteella ?
Mikäli on koko ajan sama kiinteä välityssuhde, niin miten em. ongelma ratkaistaan, eli miten systeemi toimii liikkeellelähdön yhteydessä, kun alussa auton nopeus on tasan 0 ja se pitäisi kuitenkin saada kiihtymään - voiko moottorin taajuus tilapäisestikään alittaa tuon 40 Hz, ja jos ei, niin miten ongelma hoidetaan - ei vaikuta fiksulta, jos ongelmaa yritetään "hoitaa" sillä, että liikkeellekähdössä moottorille syötetään 40 Hz (eli 10% maksimitaajuudesta) ja rengas yksinkertaisesti luistaa, kunnes auton nopeus vastaa 10% maksiminopeudesta !
Jos asia on noin hölmösti toteutettu, niin en ihmettele rengasvalmistajan kommenttia siitä, kuinka sähköauto kuluttaa renkaita bensiiniautoa enemmän - ei sillä, että bensiinimoottori olisi yhtään sähkömoottoria parempi alhaisilla kierrosluvuilla, vaan sillä, että bensa-autoissa on kytkin mukana voimansiirtoketjussa.
Vai onko jotain keinoja rakentaa sähkömoottori niin, että nopeussäätö voisi oikeasti alkaa nollasta, eikä 10 prosentista maksiminopeudesta ?
Vastaukset 38
Vanhimmat
nopeusanturilla varustettu vektoriohjaus antaa täysi vääntömomenti vaikka akseli olisi pysähdyksissä... Eri asia sitten että tavallinen oikosulkumoottori päästää savut pois sellaisessa käytössä...
Sähkömoottorilla on usein se ongelma, että jäähdytys usein perustuu moottorin itsensä pyörimisliikeeseen. Jos siis revitään suurta vääntöä pienillä kierroksilla niin jäähdytys ei toimi ilman ulkopuolelta toteutettua puhallusta.
Sähköauton moottori on kaukana tavallisesta oikosulkumoottorista.
Kyllä minun 400 V 50 Hz 3000 rpm oikosulkumoottorini toimivat taajuusmuuttajakäytössä (VACON, Lenze jne) aivan hyvin oli nopeus esimerkiksi 0 rpm tai sitten 6000 rpm. Ei oikosulkumoottorin palaminen ole pyörimisnopeudesta kiinni vaan virrasta ja häviötehosta.
Sähköautoissa on luullakseni kestomagneettiroottori jolloin kyseessä on tahtikone eikä epätahtikone eli ns. oikosulkumoottori joka tarvii kovempaa taajuutta että saadaan indusoitua kenttä roottorille jota roottori sitten jättämällä seuraa..
Omatekoiset sähköautot voikin tehdä niin että kerää tuotannosta vanhan saatavilla olevan oikosulkumoottorin, taajuusmuuttajan ja sitten huoltoaseman kierrätyksestä takaluukun täyteen lyijyakkuja. Akut kytketään taajuusmuuttajan välipiirin rinnalle.
Oikosulkumoottorin hajoaminen johtuu liian suuresta virrasta joka voi johtua ylikuormittamisesta. Tai taajuusmuuttajakäytössä pienemmällä taajuudella reaktiivisen vastuksen tippumisesta jonka estämiseksi on laskettava syöttöjännitettä. Tosin myös liian kova taajuus ylikuormittaa moottoria jos jännitettä ei nosteta suhteessa reaktanssin nousuun (kentänheikennysalue). Ylijännitteellä kompensoimalla taas voi polttaa moottorin eristeet jotka on suunniteltu esim 400V
Eli moottori on optimoitu 50hZ ja välityksellä haetaan suurin tarvittava nopeus käyttöakselille, Taajuusmuuttajalla tulisi vain hidastaa ja pienentää moottorin tehoa silloin kun suunnitellaan oikein.
Lukematta edes artikkelia luulen että renkaat kuluvat siksi että sähköauto kiihtyy niin järjettömän hyvin, kiihdyttelyt ja jarruttelut kuluttavat renkaita vaikka ei suditettaisi/laahattaisi.
Oikosulkumoottori olisi varmaan kiihdyttelyyn huonoin valinta, siinä missä yleisvirtamoottori paras, eikä tuo kestomagneetti-tahtikone paljoa häviä yleisvirtamoottorille vääntömomentissa, ja tehossa pyyhkii ainakin muilla pöydän kun teho otetaan ulos kierrosnopeutena.
Vai että yleisvirtamoottori josta teho otetaan kierrosnopeutena. Buaahhaahhaa.
" eikä tuo kestomagneetti-tahtikone paljoa häviä yleisvirtamoottorille vääntömomentissa, ja tehossa pyyhkii ainakin muilla pöydän kun teho otetaan ulos kierrosnopeutena."
Siis onko tossa jotain epäselvää, mielestäni tarkoittaa että kestomagneettikone mikro-ohjaimella pyöritettynä voittaa mennen tullen kommutaattorillisen yleisvirtamoottorin. mekaanisessa akselitehossa.
Keskustelen kyllä aiheesta hyvin mielellään lisääkin, toisin kuin sinä?
Esimerkiksi Teslassa käytetään nimenomaan oikosulkumoottoria eikä kestomagneettimoottoria.
No sopisi järkeen kun auton nimi on sama kun moottorin keksijän, arvauspohjalta tossa kyllä vedin et kestomagneeteilla hyötysuhteen takia, mikäköhän tuossa on ideana tehdä kaupallinen auto oikarikoneella?
Noi omat viritelmät tuotannon jätteistä ei tosiaan ole kovin optimaalisia kytkeä oikosulkumoottoria auton vaihteistoon, mikäköhän on vaihteiston hyötysuhde, 0,8? Painaakin moottori ja akusto sen verran että pitää melkein laittaa pakuun tai lava-autoon missä on kantavuus tonnin hujalkoilla...
Video Tesla Model S tekniikasta.
https://www.youtube.com/watch?v=3SAxXUIre28
Oli muuten hyvä video, kiitos siitä! Tosin ääniä ei ollut koneessa mutta hyvinhän tuosta selvisi ilman niitäkin. Tossakin tuli selväksi että vaihteistoa ei sähkömoottorilla tarvita häviökertoimena.
Sitten tuo että moottorista on saatu tehokas ja kevyt juuri noin kun ottaa tehot 18000rpm asti. Jos tuotannosta pelastaa vanhan teollisuusmoottorin niin käteen osuu yleensä 1500 tai 3000rpm jolloin sellainen mötikkä painaa tyyliin 100kg.
Sehän ei ihan minulle auennut miksi käyttää oikosulkumoottoria jossa tehoa menee roottorin kentän ylläpitoon. Teollisuuskäytössä oikarikone on selvä kun on halpa ja pitää saada ilman oheiskomponentteja käyntiin 50Hz taajuudesta.
Luulisi että kalliissa sähköautossa kestomagneettikone ei tuo mitään hintaan lisää ja sitten tuo roottorin asennon tunnistus vaikka kolmannesta vaiheesta, vai mitä muita systeemeitä siinä oli, joku asentotunnistin. Eikö olisi muka parempi häh?
Kestomagneeteissa on omat ongelmansa liittyen niiden hintoihin ja erityisesti riippuvuuteen Kiinan harvinaisten maametallien tuotannosta. Jos supermagneetissa ei ole terbiumia tai dysprositiumia niin se lakkaa olemasta magneetti jo hieman sadan asteen yläpuolella.
Mitä korkeampaan Curie lämpötilaan yritetään päästä sitä kalliimpia magneetit ovat. Taloudellinen riippuvuus Kiinan suopeudesta ei ole amerikkalaiselle autonvalmistajalle toivottu asiantila.
Toroidionissa puolestaan käytetään kestomagneettimoottoria.
Jos+moottorin+hyötysuhde+on+85+%++niin+kannattaa+itkeä+sitä,+että+pääsee+vain+Lidliin.+K-kauppaan+pääsisi+moottorilla,+jonka+hyötysuhde+on+90+%.
Teslassa on kolmivaihemoottori.
Kolmivaihemoottorissa ei ole magneetteja vaan se luo itse magneettikenttänsä eri vaiheiden avulla.
Kolmivaihemoottorissa voi olla aivan hyvin kestomagneetit roottorissa.
Taajuusmuuttajaan voidaan asettaa kaikki mm kiihtyvyysparametrit miten haluttaa, ei siinä renkaita tarvitse luistattaa sen takia.
siitä vaan rakentelemaan ihan tavallinen vanha kenttäsirkkelin moottori (22kw) vaan keulalle suoraan vanhaan vaihteistoon ja kytkimeenkin ja akkuja kärry täyteen, kyllä sillä lidlissä käy eestaa kun yön lataa.
Teollisuuden+oikosulkumoottoreiden+hyötöaste+on+>95%+nykyään+(EUn+direktiivit+pakotta).+Ilman+kalliita+maametalleja.
Kestomagneettimoottori pyörii myös ilman vierassähköä kun taas oikosulkumoottori ei.
Nollaenergiamoottori on se kaikkein nerokkain keksintö. Ei tarvita mitään vierassähköä eikä mitään muutakaan sähköä.
Mitä on vierassähkö, miten kestomagneettimoottori toimii ilman sitä ja mihin sitä tarvitaan oikosulkumoottorissa?
Generaattorikäytössä kestomagneeteilla varustettu roottori tuottaa suoraan sähköä pyörittämällä mutta häkkikäämitetyssä siirretään varattu konkka tai paristo vaiheelle jos tahdistusta ei oteta siirtoverkosta
"Teollisuuden+oikosulkumoottoreiden+hyötöaste+on+>95%+nykyään+(EUn+direktiivit+pakotta).+Ilman+kalliita+maametalleja.+"
IE4+Premium+Efficiency+vaatii+85%+jos+teho+750W,+>90%+@+3kW,+>95%+@+20kW..
Näyttäis olevan IE3 tai IE2 taajuusmuuntimella 2015/2017 alkaen uusille asennuksille. Onko tuo hyötysuhde maksimaalinen hyötysuhde, hyötysuhde täydellä teholla vai jotain muuta? Hyötysuhde ei tietenkään ole vakio, vaan riippuu otetusta tehosta ja kierrosluvusta. Auton moottoria käytetään suurin osa ajasta hyvin pienellä teholla ja kierrosluvulla.
Teollisuusmoottoreissa ei ole vastaavia koko- ja painorajoituksia kuin autoissa. Myös kierroslukualue on hyvin suuri. Teslassa näytti olevan 0-18 000 rpm.
Sähkömoottoreiden+hyötysuhteella+on+todella+paljon+merkitystä,+kun+kaikesta+maailmassa+tuotetusta+sähköstä+luokkaa+40%+kuluu+nimenomaan+sähkömoottoreiden+pyöritykseen.+
https://lyhyt.fi/hPwzyjHxSR
Tuossa edellä mainittu ja ääkkösten vuoksi keskeltä katkennut linkki uudelleen. Sama vika foorumisoftassa ollut alusta asti eikä sitä ilmeisesti koskaan korjata.
Tesla+S+sähköauton+700+hevosvoimaa+kahdella+oikosulkumoottorilla+tarkoittaa+moottorin+maksimitehoa+260+kW.+EU+MEPS+asetuksen+mukaan+taajuusmuuttajaa+käytettäessä+eli+IE2+-+luokassa+hyötysuhteen+alaraja+tuolla+teholla+on+95.5%+eli+varsin+tiukka+vaatimus.
Eikä tuolla EU-direktiivillä ole mitään merkitystä kun sähköautojen moottoreita käytetään, jolleivät ne sähköautojen moottorit sitten ole verkossa kiinni.
Eiköhän noilla jutuilla ollut tarkoitus osoittaa tuolle yhdelle pöntölle että oikosulkumoottorin hyötysuhde ei ole minkäänlainen ongelma autokäytössäkään.
Tämän+mukaan+oikosulkumoottorin+hyötysuhde+on+5%+huonompi,+mutta+se+ei+ole+ongelma,+ainakaan+suuri,+https://www.slideshare.net/mcburwell/techno-frontier-2013-m-burwell-ica-ev-traction-motor-comparison-v18-eng
Mitenköhän tärkeä on itse sähkömoottorin hyötysuhteen merkitys verrattuna sen käyttötapaan? Teollisuudessa moottorit pyörittävät usein pumppuja ja puhaltamia ilman tajuusmuuntimia. Virtausmääriä säädetään kuristamalla virtausta eikä hidastamalla pumppua eli moottori tekee täysillä töitä, vaikka ei olisi tarve. Toki Suomessa jne. on jo pääosin taajuusmuuntimet käytössä, ainakin uudemmissa asennuksissa.
Niinhän se on Teslassakin. Kaasupoljin pohjaan niin että kumit sulaa kun on kerran sen verran kallis auto alla.
Yleensä noissa taajuusmuuttimissa ei taideta päästä kiihdytettäessä nopeasti tuohon maksimaaliseen hyötysuhteeseen - tulee häviöt niin suuriksi suhteessa. Eiköhän se edelleenkin ole niin, että pienellä lineaarikentällä päästään tuohon maksimaaliseen hyötysuhteeseen - sitten kun mennään motarille tai kiihdytetään, on luvut jotain muuta. Saapa nähdä, riittääkö pistää 4:ään pyörään suora moottoriveto, jotta motarinopeuksilla päästään haluttuun hyötysuhteeseen vai pitääkö alkaa laskea nopeuksia direktiivin hengessä? Eli tehoa otettaessa koneet lämpenee tehokkaammin, kuin pienillä tehoilla ajettaessa. Joku optimikin siihen taisi olla moottorin magnetoituman suhteen laskettavissa millä pyörintänopeudella saadaan isoin teho ulos. Taisi olla että vääntömomentti riippuu jättämästä, joka taas riippuu otetusta tehosta? Jossain vaiheessa sitä yritetään ottaa liikaa tehoa ja jättämä pyörähtää ympäri ja vääntömomentti romahtaa.
Joskus jonkun on selvitettävä meikäläiselle, miten Teslassa käytettävissä moottoreista saadaan 250kW tehoa ulos. Tavallinen 250kW teollisuus käytössä olevat oikosulkumoottorit painaa noin tonnin verran, ja ovat kooltaan sitä luokka ettei ne edes mahtuisi Teslan kokoiseen kärryyn. jaToroidionissa väitetään olevan 1GW tehoa.
Teslan oikosulkumoottorit toimivat todella suurilla kierrrosluvuilla. Jonkun mallin koneen kierrosluku oli 18 000 rpm huippunopeudella. Koneen koko tulee lähinnä vääntömomentin mukaan. Teollisuuden koneet pyörivät hitaasti. Nopeimmat 3000 rpm, mutta tyypillisempi taitaa olla 1500 rpm tai 1000 rpm. Teslan moottori siis pyörii n. 10 kertaa nopeammin, jolloin vääntömomentti on n. 1/10 osa samalla teholla ja koneen mitoitus vastaa 1/10 tehoisen hitaan koneen mitoitusta.
Lisäksi teollisuuskoneiden pitää kestää "ikuisesti" täyttä tehoa ja rakenne voidaan tehdä kestäväksi ja halvaksi painon ja koon kustannuksella. Teslan akku ei kestä täyttä tehoa edes puolta tuntia, joten koneen ei tarvitse kestää kauaa suuria tehoja. Materiaalit ja mitoitus voidaan tehdä pienen koon ja painon kannalta optimaaliseksi ja hinta ei ehkä ole niin kriittinen.
Teslakin on siirtymyssä kestomagneettimoottoreihin.
Tuossa tehonkestossa lämpenemisellä on erittäin suuri vaikutus, hetkellisesti on helppo ottaa suuriakin tehoja ilman lämpöongelmia, mutta jos tehontarve onkin jatkuvaa koko moottori on mitoitettava aivan erilailla. Autokäytössä huipputehon käyttöajat ovat hyvin lyhyitä ja keskimääräinen teho jotain muutamankymmenen kW:n luokkaa.
Teslan moottorissa nestejäähdytys. Hukkalämpö on aika olematon tehokkaaseen polttomoottoriin nähden. Niissä jäähdytysveteen menee suunnilleen sama teho kuin kampiakselille.
Noniin, kiitoksia hyötysuhdeselvityksistä, itse en ole noita asioita ikinä tutkinut. Muutenkin erittäin pätevää raskaansarjan harrastelijoiden keskustelua (minun mittakaavassani) eikä politiikka tullut edes mieleen kun persuja ja Huhtasaarta osaan äänestää!
Tuossa mainitsemassani 750W akselitehoisen moottorin kilvessä komeilee muuten IE2. Voin pistää arvokilvestä kuvan tänne illalla jos tarpeellista.
Säädökset ilmeisesti koskee vain moottoria, siihen voi olla eri määräys kuinka typerästi moottorin saa asentaa ettei koko teho mene voimansiirtohäviöihin.
Radio-ohjattavat on kai pitkälti toimineet kestomagneeteilla mutta ilmeisen hyvä on oikosulkumoottorikin varsinkin kun sen tekeminen tulee niin halvaksi.