Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Alueen säännöt
Tälle palstalle keskustelut jotka koskevat veneitä, niihin liittyviä varusteita ja kulkupelejä.
Kalamies.com foorumin yleissäännöt
Emotion 98.3
Viestit: 3
Liittynyt: 21:16:43 19.08.2018

Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Viesti Kirjoittaja Emotion 98.3 » 19:12:20 21.08.2018

Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Morjesta,

Alkoi tuossa vähäkalaisen kalareissun aikana mietityttämään, miten on halppis-sähköperämoottoreiden nopeudensäätö toteutettu. Itselläni on parikin sähköperämoottoria, toinen halppis 12v/36lbs moottori ja toinen tänä kesänä ostettu tehokkaampi halppis 24v/86lbs moottori. Nopeudensäätö molemmissa moottoreissa on 5-vaihdetta eteen ja 3-vaihdetta taakse, eli nopeudensäätö on samalla tekniikalla toteutettu molemmissa. 24v-moottorissa on kuitenkin hyötysuhde parempi kuin 12v-moottorissa, koska vaihteiden väliset tehot eivät paljoa eroa toisistaan, toisin kuin 12v-moottorissa. Tosin 24v-moottori ei sovellu kalastamiseen, koska ykkös-vaihteella PäijänVene kulkee jo yli 6km/h...

1. Tietojen etsintä

Googlettamalla löytyi tieto, että halppis-moottoreiden nopeudensäätö on toteutettu moottorissa sijaitsevilla parilla vastuksella. Nopeudensäätimen toimintaperiaatteesta ja säädön hyötysuhteesta en kuitenkaan löytänyt netistä tietoa. Siispä ajattelin itse selvittää säädön toimintaperiaatteet ja hyötysuhteet. Testimoottoriksi valitsin tehokkaamman Jagon ETBM04-1B 24v/86lbs sähköperämoottorin ja testiveneenä toimi 4,7 metrinen PäijänVene. Linkin kuvasta näkee parhaiten, miten säätö on toteutettu ja mitkä ovat hyötysuhteet eri vaihteilla:

https://drive.google.com/open?id=14Efyi ... IV0bzhgwNz

2. Mittaustulosten pohdinta

Eniten minua ihmetytti säädön toteutuksessa 4-vaihteella ajaessa keltaisen 2,5mm2 johtimen 42,03 A virta. Olin lukenut eri foorumeilta, että monilla kyseisen moottorin omistajilla olivat menneet 2-4 vaihteet rikki 15min ajon jälkeen. Syy tuohon on varmasti keltaisen-johtimen poikkipalaminen. Jatkuvaa virtaa 2,5mm2 johdin kestää noin 30A. Tosin monella moottorin omistajalla ovat menneet kaikki vaihteet 5-vaihdetta lukuun ottamatta rikki, eli myös valkoinen-johdin on palannut poikki. Joillakin on taas menneet pelkästään 2 ja 4 vaihteet rikki, jolloin vain valkoinen-johdin on menetetty. Itse olen käyttänyt lähinnä 1 ja 5 vaihdetta, niin keltainen-johdin ei ole edes päässyt kuormittumaan pitkäkestoisesti.

Hyötysuhteelta säätöpiiri paranee, mitä isommalla vaihteella ajaa - tosin varmasti minun mittauksissa on pientä heittoakin. Seuraava projektini on heittää nopeudensäätimellä naapurin rumaa kissaa ja asentaa sähköperämoottoriin PWM-säädin, jolla saan portaattoman nopeudensäädön hyvällä hyötysuhteella. Jos aikaa ja innostusta vielä jää, vaihdan moottorin sisäiset 6mm2 johtimet 10mm2 tai 16mm2 johtimiksi. 8-)

EDIT!! Tutkin vielä moottoria tarkemmin ja huomasin johtimien tyypit olevan amerikkalaisia AWG-tyypin johtimia. Väittämäni 2,5mm2 johtimen tyyppi on AWG16 (1,306mm2) ja väittämäni 6mm2 johdin on AWG10 (5,262mm2). Muokkasin linkin taulukkoon päivitetyt virrat ja hyötysuhteet.
Viimeksi muokannut Emotion 98.3, 22:10:04 28.09.2018. Yhteensä muokattu 2 kertaa.

Herring
Viestit: 187
Liittynyt: 22:27:48 17.09.2011
Paikkakunta: Kehä Ykkösen sisältä
Viesti:

Re: Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Viesti Kirjoittaja Herring » 21:44:08 21.08.2018

Mitäköhän virtoja sä olet mitannu? Onko noi tehollisarvoja vai jotain maksimeja? Vähän epäilyttää toi ajatus että johtimissa, joilla pyöritetään moottoria, kulkisi tasavirta. Samaten toi ajatus että sähkömoottori olisi ikäänkuin resistanssi on outo. Pyöriessään se näkyy kuormana, jolla on myös induktiivinen komponentti, jolloin mosan resistanssi sun päätelmistä muuttuu impedanssiksi. Eli tee tuo malli oikeilla sähkövoimatekniikan yhtälöillä, niin asiaan tulee jotain järkeä.

Satunnaiskalastaja
Viestit: 488
Liittynyt: 23:24:00 10.12.2009

Re: Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Viesti Kirjoittaja Satunnaiskalastaja » 12:55:45 22.08.2018

Sinänsä aika veikeä viiden vaihteen kytkennän toteutus vain kahdella vastuksella. Heräsi teoreettinen kysymys, onko 5 vaihdetta maksimi vaihteiden lukumäärä tällöin. Ja mikä on maksimi kolmella vastuksella?

Avatar
jorkkiporkki
Viestit: 379
Liittynyt: 00:34:59 04.10.2012
Paikkakunta: Helsinki

Re: Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Viesti Kirjoittaja jorkkiporkki » 15:41:16 22.08.2018

Joo, aika tyhmää on hyvällä sähköllä vastuksia lämmitellä.

Kahdella vastuksella saa ton 5 nopeutta, kolmella saatavat nopeudet voi laskea kun laskee yhteen vaihtoehdot kun käytössä on 0, 1, 2 tai kolme vastusta::
0 vastusta = 1 kytkentätapa
1 vastus = 3 tapaa (R1 tai R2 tai R3)
2 vastusta = 6 tapaa (R1+R2 tai R1+R3 tai R2+R3 tai R1 || R2 tai R1 || R3 tai R2 || R3
3 vastusta = 8 tapaa R1+R2+R3 tai R1 || R2 || R3 tai (R1 || R2) + R3 tai (R1+R2) || R3 jne.

Mun laskujeni mukaan siis 18 nopeutta, mutta kaasukytkin olisi jo aika sairas viritys.
Vastussäätimet kuuluisivat jo menneisyyteen.
Nykyiset kajakit: RTM Abaco 4.2 Hi Luxe, RTM Disco+

Emotion 98.3
Viestit: 3
Liittynyt: 21:16:43 19.08.2018

Re: Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Viesti Kirjoittaja Emotion 98.3 » 18:38:55 22.08.2018

Herring kirjoitti:Mitäköhän virtoja sä olet mitannu? Onko noi tehollisarvoja vai jotain maksimeja? Vähän epäilyttää toi ajatus että johtimissa, joilla pyöritetään moottoria, kulkisi tasavirta. Samaten toi ajatus että sähkömoottori olisi ikäänkuin resistanssi on outo. Pyöriessään se näkyy kuormana, jolla on myös induktiivinen komponentti, jolloin mosan resistanssi sun päätelmistä muuttuu impedanssiksi. Eli tee tuo malli oikeilla sähkövoimatekniikan yhtälöillä, niin asiaan tulee jotain järkeä.
Tuosta kuvan taulukosta lukee mitä virtoja olen mitannut. Mitatut ja lasketut virrat ovat tehollisarvoja. Mitä muuta kuin tasavirtaa tasavirtamoottoriin syötetään? Laskennassa on kylläkin ajateltu moottori resistiivisenä kuormana, minkä mukaan myös virta-arvot on laskettu. Tässä työssä oli tarkoitus selvittää nopeudensäätimen hyötysuhde, enkä usko DC-moottorin induktiivisen kuorman vaikuttavan kovinkaan paljoa laskennan tuloksiin.

Nopeudensäätimessä voisi olla teoriassa 6 vaihdetta, kun yksi vaihde toteutuisi pelkästään vastuksen R1 ja moottorin sarjaan kytkennästä. Tosin kovinkaan isoa eroa ei tällä olisi esim 3-vaihteeseen. Nyt 5-vaihteisessa säätimessäkin 2- ja 3-vaihde ovat teholukemiltaan käytännössä samat.

Kolmella vastuksella saataisiin pienemmät teholukemat moottoriin, mutta hyötysuhde laskisi pienillä vaihteilla alle 50 %.

Herring
Viestit: 187
Liittynyt: 22:27:48 17.09.2011
Paikkakunta: Kehä Ykkösen sisältä
Viesti:

Re: Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Viesti Kirjoittaja Herring » 23:17:47 22.08.2018

No meinaatko ettei noissa ole mitään tehoelektroniikalla tehtyä driveria jolla tuota sähköä syötetään moottorille.

Emotion 98.3
Viestit: 3
Liittynyt: 21:16:43 19.08.2018

Re: Sähköperämoottorin nopeudensäätimen hyötysuhde

Viesti Kirjoittaja Emotion 98.3 » 14:36:02 23.08.2018

Herring kirjoitti:No meinaatko ettei noissa ole mitään tehoelektroniikalla tehtyä driveria jolla tuota sähköä syötetään moottorille.
Näissä halppis vehkeissä ei ole muuta elektroniikkaa kuin jännitteen ilmaisin. Kalliimmissa moottoreissa on sitten tehoeloktroniikkaa.

Vastaa Viestiin