Moottorin mitoitus - Sähköautot - Nyt!

Jos nimellisnopeus on 1000 rpm niin tarvit väkisin vaihteistoa.

Mieti nyt itsekin. Asetat huippunopeuden vaikkapa 120 km/h kiinteällä välityksellä, jolloin moottori joutuisi pyörimään vain pari kierrosta sekunnissa kun rullailet sillä kaupungilla. Tällä pyörimisnopeudella tarvittaisiin aivan järkyttävä virta ja vääntö että moottorista saataisiin minkäänlaista tehoa ulos, eli hyötysuhde olisi karkeasti sanottuna noin nolla.

Käämithän siinä palaa, ellei moottori ole pienen kivitalon kokoinen. Tesla Roadsterin motti pyörii 13.400 rpm ja sillä pääsee noin 4,6 sekunnissa sataseen.

Siis jos puhutaan normaaleista AC moottoreista jotka on suunniteltu verkkosähkölle, niin esim. 10 km/h vauhdissa taajuus on 4,16 Hz, joka on jo niin matala että ohjaimen kannalta moottori on lähes oikosulussa.

Aika raskaita alkaa olla linkin takaa löytyvät moottorit, eli lähemmäksi 300 kiloa järeämmät mallit. Vielä kun lisää touranin nykymittapuun mukaiset järjettömät painolukemat niin alkaa panssarivaunua lähennellä.
Mitenkäs etuvetoisessa touranissa onnistuisi 1:1 välitys. Tuossa messuilla käydessä kuulin juttua/epäilyä että yleensä etuvetoisissa (minkälainen olisi etusijalla itsellekkin paremman tarjonnankin puolesta) vaihteisto kytkeytyy tasauspyörästöön akselin suuntaisesti eikä poikittain siihen nähden. Ja siitä syystä moottori ei yleensä mahdu kytkettynä suoraan tasauspyörästöön. Ei ole tarvinnut ikinä noin tarkkaan tutkia/purkaa/ymmärtää, jotenka onko tilanne noin?

Aika raskaita alkaa olla linkin takaa löytyvät moottorit, eli lähemmäksi 300 kiloa järeämmät mallit. Vielä kun lisää touranin nykymittapuun mukaiset järjettömät painolukemat niin alkaa panssarivaunua lähennellä.

Millä laskentakaavalla päädyit tuohon painavimpaan mootoriin? Jos haluat vielä painavanmankin moottorin löytää sieltä niin sekin onnistuu. Isoinmat abb moottorit painaa kuormauton verran.

Haen edelleenkin laskukaavaa jolla voi mitoittaa sopivan moottorin!

Suurempi ongelma on kyllä siinä, että hitailla pyörimisnopeuksilla on vaikea ottaa moottorista tehoa ulos. Jos pyörimisnopeus on esim. 60 rpm nopeudella 7,2 km/h ja vääntöä 400 Nm niin teho on huimat 2,5 kW.

Siinä voi valoista lähtiessä tulla itku silmään.

Siitä voidaankin laskeskella jo jotain. Sanotaan että vääntö on vakio 400 Nm ja auto painaa 1700 kiloa. Kiihdytetään se 14,4 km/h nopeuteen, jolloin edellisen laskun mukaan keskiteho on tuo 2,5 kW koska teho nousee lineaarisesti pyörimisnopeuden mukana.

Liike-energiaa on tällöin Ek=1/2*mv^2 = 12 855 J
Kiihdytysaika = 12,9 kJ / 2,5 kW = 5.14 sekuntia.

Eli tuolla yhdistelmällä juoksuvauhtiin kiihdyttäminen vie yli 5 sekuntia, ja tarkoituksena olisi että samassa ajassa kuljettaisiin satasta. Itku tulee liikennevaloissa, tosiaan.

Siitä voidaankin laskeskella jo jotain. Sanotaan että vääntö on vakio 400 Nm ja auto painaa 1700 kiloa. Kiihdytetään se 14,4 km/h nopeuteen, jolloin edellisen laskun mukaan keskiteho on tuo 2,5 kW koska teho nousee lineaarisesti pyörimisnopeuden mukana.

Liike-energiaa on tällöin Ek=1/2*mv^2 = 12 855 J
Kiihdytysaika = 12,9 kJ / 2,5 kW = 5.14 sekuntia.

Eli tuolla yhdistelmällä juoksuvauhtiin kiihdyttäminen vie yli 5 sekuntia, ja tarkoituksena olisi että samassa ajassa kuljettaisiin satasta. Itku tulee liikennevaloissa, tosiaan.

Osaisit varmaan laskea oikeat kierros luvut ja tehot ko autolle?

Viimeksi muokattu 05 Aug 2008 19:10 luonut hirvja Näytä lisää Piilota Re: Moottorin mitoitus luonut hirvja, 05 Aug 2008 18:50

Suuntaa antaviin laskelmiin voi käyttää vaikkapa seuraavaa menetelmää:

haluttu 0-100km/h kiihdytysaika t=10s

loppunopeus 100km/h eli v=27,8m/s

tarvittava keskimääräinen kiihtyvyys v/t=2,78m/s²

lisätään vähän varoja vastuksien takia, valitaan halutuksi alkukiihtyvyydeksi a=3m/s²

auton massa m=1700kg

kiihdytykseen tarvittava voima F=m*a=5100N

pyörän vierintäsäde r=0,321m

vetoakselilta vaadittava momentti T=F*r=1637,1Nm

Laskelman tulos: Vetoakselille täytyy saada tuotettua läpi koko käytettävän pyörimisnopeusalueen vähintään 1600Nm:n momentti.

Tällä tavalla pääsee nopeasti alkuun, ja voi haarukoida tarvittavan moottorikoon.

- Jari W

Mistähän tollasen momentin saa??? Eihän tuollaista moottoria olekkaan? Vai vaikuttaaako vetoakselille tulevaan momenttiin välitykset? Touranin 1.4 tsi koneessa 220Nm ja kiihtyy kuitenkin 9,8s

Piilota Re: Moottorin mitoitus luonut hirvja, 05 Aug 2008 19:36

Välityksillähän tuo momentti tehdään. En tiedä Touranin välityksiä, mutta tyypillisesti 1-vaihteella kokonaisvälitys on pitkälti yli 10:1, voisi olla esim. 14:1. Eli maksimi momentti vetoakselilla olisi 14*220Nm=3080Nm. Kakkosellakin konaisvälitys lienee vielä luokkaa 10:1, tai ainakin melkein.

- Jari W

Siis jos mulla tämä Volvo: - painaa 1840kg - moottorissa on ~90nm vääntöä - perävälitys on 3.54:1

- pyörän vierintäsäde ~0.311m

90nm*3.54/0.311m=1024.4nm pyörällä?

1024.4nm / 1840kg = 0.557m/s²

27.8m/s² / 0.557m/s² = 49.9s 0-100km/h

Menikö edes sinnepäin?
Täytyy huomenna kellottaa vertailupohjaa :-D

T:KnoB

Piilota Re: Moottorin mitoitus luonut KnoB, 05 Aug 2008 21:06

Polttomoottorin huippuvääntö ei kerro suoraan kiihtyvyyttä sen takia, että moottorin tehohuippu ei ole samassa kohtaa kuin vääntöhuippu.

Moottorille ilmoitettu huippuvääntö mitataan vauhtipyörältä. Toisin sanoen, moottorin ja perälaatikon välissä on vielä se vaihdelaatikko, jolla muutetaan se teho väännöksi.

Lisäksi laskussasi yksiköt ovat päin honkia. [Nm]/[m] = [N] jolloin saadaan [N]/[kg] = [m/s^2]

[m/s]/[m/s^2] = [s]

KnoB:n volvo on jo muutettu sähkömoottorille. Vaihdelaatikko on poistettu.

Pystyisköhän joku kasata nää kaavat selkeästi yhteen paikkaan?

Mitenkäslasketaan voiman tarve tasaisella nopeudella?

Ylämäessä?

Alamäessä?

Vierintävastus?

Mikäs se olikaan nimeltään tuo auton muodon vaikutus kulkuun???

Onko meidän e corolla projektista jotain laskelmia olemassa? Millainen akusto ollaan hommaamassa? Tästä löytyy erilaisia heittoja. Millanen moottori teho valittu?

Passat cc ilmanvastuskerroin on 0,29. Millainen vaikutus tällä on kiihtyvyyteen ja tasaisessa nopeudessa tarvittavaan voimaan?

Tuli tässä mieleen että onkohan tuolla laskennallisella moottorin teholukemalla oikeasti mitään tekemistä todellisen moottorin tehonkulutuksen tai ylipäätään minkään kanssa mitään tekemistä. Se taitaa olla vain yleisön huvittamiseksi keksitty lukema.

Ajatusleikkinä pistetään sähköauto vetämään perässään parinkymmenen tonnin rekkaa ylämäkeen. Sovitetaan ylämäki niin että auto kaasu pohjassa ei pääse lähes mihinkään vaan kulkee 1km/h.

Moottorin kierrosluku lähes nolla = tehot lähes nolla. Kuitenkin maksimivääntö on käytössä ja akku on tyhjä alta aikayksikön.

Todellisen tehonhan saisi tässä tapauksessa laskemalla yksinkertaisesti P=UI.

Vääntö on se joka ratkaisee kiihtyvyyden.

No tässä onkin tarkoitus mitoittaa sopivaa moottoria autolle. Jos menee kauppaan tuumaamaan et tarttis autoon moottorin mitähän sielt tuumattas? Valikoima on iso. Kyllä pitää tietää tarkkaa minkä koneen haluaa, että voi jotain ostaa. Tietysti voiheittää noppaa ja kokeilla tuuria. Voi vain rahat loppua noppaa heitellessä.

Tuo 1 km/h ylämäkee on ajatusleikkinä kiva, sillä se osoittaa sen kuinka sähkömoottorin hyötysuhde huononee kierrosluvun laskiessa liian alas. Mitoitus ei ole sopiva, jos moottori joutuu tekemään työtä oikosulussa maksimimomentilla.

Esimerkki tosin ei ole oikein loppuun mietitty. Ylämäkeen kulkiessa täytyy olla tietty vääntö renkaassa jotta saadaan aikaan tietty vetävä voima, joka vastaa täsmälleen maan painovoimaa. Jos vääntö on pienempi kuin vaadittu, auto pysähtyy. Jos vääntö on suurempi kuin vaadittu, auto kiihtyy ylämäkeen.

Jos siis auto kykenee kiihdyttämään mäessä edes siihen 1 km/h vauhtiin, se kykenee ennenpitkään kiihtymään lujempaankin. Jos taas ei, se vain surisee paikoillaan akkunsa tyhjäksi.