|
Po uruchomieniu auta elektrycznego, każda jazda zmuszała do
przeróbek I ciągłych ulepszeń. Po pierwszej jeździe powstał
niedosyt, samochód do 60 km/ rozpędzał się cicho, po przejściu do
65/70 km/h zaczynał hałasować mechanizm różnicowy, i wył tak do
osiągnięcia 90. Jęk w zakresie użytkowych prędkości był dołujący,
dlatego postanowiłem zainwestować w skrzynię. Naprawa nic nie dała,
musiałem znaleźć drugą skrzynię w dobrym stanie. Niestety taka była
uroda Wartburga 353 że skrzynie w nich wyły. W międzyczasie szukałem
amperomierza z bocznikiem na 150 A, udało się, znalazłem. Po
założeniu mogłem kontrolować pobór mocy, sprawdzałem wielokrotnie
czy uda mi się osiągnąć przy prędkości 60 km/h zużycie 50A. Niestety
Toyota pana Zbyszka była lepsza, Wartburg żarł około 60A przy
prędkości 60 km/h, przy prędkości 90 km/h pobór mocy wzrastał do
140A! Toyota zaś według tego co mówił pan Zbyszek, chłonęła tylko 50
A! Dlaczego? Najprawdopodobniej wynika to z nieefektywności
mechanizmów przekazujących napęd z silnika na koła. Większego szoku
doznałem po zmianie skrzyni biegów na cichszą. Po tym zabiegu pobór
prądu przy szybkości 60km/h skoczył do 70 A!!! To zbyt wiele!
Domyślałem się duże wartości przy szybkościach powyżej 60 km/h
wynikają z oporów aerodynamicznych. Powyżej tej prędkości opór
aerodynamiczny szybko rośnie i zaczyna odgrywać decydującą rolę w
oporach które trzeba pokonać by rozpędzić auto. |
 |
|
Wykres z
ksiązki "Podstawy aerodynamiki pojazdów", autorstwa Janusza Piechny. |
| |
|
Niestety Wartburg jest bardzo kanciasty, przednia szyba ma
mały kąt pochylenia, dodatkowo rama auta nie jest maskowana od
spodu, myślę że powoduje wspaniałe wiry, które generują spory opór.
Mogę się założyć, że ci, którzy projektowali to auto w ogóle nie
myśleli o zbudowaniu go w zgodzie z aerodynamiką. Zresztą nie ma co
się dziwić, w latach 70 ubiegłego wieku, mało które auto powstawało
z myślą minimalizowania tych oporów. Co do silnika I skrzyni biegów,
nic dziwnego że powstają konstrukcje, które mają silnik wmontowany
bezpośrednio w koła, pozbycie się przekładni prowadzi nie tylko do
zmniejszenia masy pojazdu ale do zminimalizowania strat energii
powstających w przekładniach. Silnik elektryczny ma moment obrotowy
w całym zakresie pracy prawie równy( nie każdy, ale zazwyczaj),
dlatego można by pozbyć się niektórych biegów, pewnie wystarczyły by
dwa, ale przy słabszych silnikach trzeba brać pod uwagę pokonywanie
wzniesień. W takich wypadkach biegi wydają się być niezastąpione. Ja
sam ruszam na normalnej drodze, z 2-giego biegu. |
| |
|
Następstwem tych spostrzeżeń było doświadczenie, w którym
postawiłem auto na kobyłki z uniesionymi w powietrzu kołami I
rozpędzałem je do 90 km/h. Po uzyskaniu prędkości według wskazań
prędkościomierza, „wyrzucałem” na luz I ze zdziwieniem stwierdzam że
różnica wynosiła aż 14A! Trzeba sobie uświadomić że na obciążonym
układzie pędnym straty muszą być wyższe. Niestety po tych
doświadczeniach raczej proponuję do konwersji użyć auto
nowocześniejsze, o bardziej opływowej sylwetce. Sam silnik „Bułgar”
też nie zachowuje się najlepiej, wszystko gra do 3000 obrotów,
powyżej rozkręca się już słabo, jego wydajność w zakresie 3-4 tyś
obrotów na minutę, wydaje się słabnąć. Dobry silnik powinien mieć
obroty do 5000/min. I równą charakterystykę w całym zakresie od 0 do
5000 obrotów/min. Oczywiście najlepiej, jeśli wydajność jest
wysoka, tak by minimalizować straty. Każdy z tych parametrów jest
istotny, w sumie tworzą one efekt „śnieżnej kuli”, dla mniej
zorientowanych polecam lekturę jakichś przykładowych wykresów prądów
rozładowania akumulatorów. Do wykresów odsyłam, dlatego by
uzmysłowić sobie fakt że czym większym prądem rozładowujemy
akumulatory, tym bardziej kurczy się ich pojemność. Dlatego straty
narastają lawinowo, przez co skracana jest wydajność, zasięg i
żywotność akumulatorów, oczywiście rosną też koszty. cdn... |
|
|
|
Zaproponowano bym
podzielił się swoimi przemyśleniami dotyczącymi wyboru auta, co też
czynię. Jeśli chodzi o wielkość przerabianego samochodu, nie powinno
być to auto za małe z kilku powodów: nie zmieścimy odpowiedniej
ilości akumulatorów chcąc zwiększyć zasięg, w małym aucie może także
zaistnieć problem z dopuszczalną masą całkowitą (może być za mała),
mały też będzie silnik, dlatego niewiele kilogramów zostanie
wyjętych spod maski. Taki obrót sprawy zawęża możliwości, chyba, że
ktoś użyje baterii litowo-jonowych. Dobrze, by takie auto było w
miarę nowoczesne, ze skrzynią biegów (o ile będzie potrzebna), która
będzie miała na którymś biegu bezpośrednie przełożenie, tzn. jedno z
przełożeń, zazwyczaj wyższy bieg 4 lub 5 łączący bezpośrednio silnik
z mechanizmem różnicowym. Zwrócił na to uwagę pan Zbyszek, daje to
całkiem niezłe oszczędności. Z drugiej strony auto nie powinno być
za wielkie ze względu na to, że zbyt duża waga i gabaryty wymagają
większej mocy silnika. Większy silnik to z kolei konieczność
zamontowania większej ilości akumulatorów. Jeśli ktoś ma dużo kasy,
może przerabiać duże auto, ale wszystko wskazuje na to, że trzeba
ponieść większe koszty. Z tych powodów radzę używać aut średniej
wielkości. Ważne jest, by auto, które zostanie wykorzystane, było
jak najbardziej opływowe. To, co potocznie sądzimy o aerodynamice
aut, nie zawsze jest prawdą. By to zrozumieć, prezentuję tabele z
książki p. Piechy „Podstawy aerodynamiki pojazdów”, książka ta jest
bardzo ciekawa, zawiera dużo informacji o aerodynamice aut, także
elektrycznych. Tabele prezentują współczynniki oporu
aerodynamicznego, oto one: |
|
|
|
Wartości
współczynników oporu i powierzchni czołowej wybranych modeli
samochodów |
| |
 |
 |
 |
 |
 |
|
Wpływ
oporu aerodynamicznego jest bardzo istotny dla prędkości powyżej 60
km/h. Jak bardzo, to wynika z wykresu pochodzącego z tej samej
książki |
 |
|
Opisywałem
wcześniej, jak narastają prądy przy różnych prędkościach: do 50 km/h
wynoszą one 1A/1km prędkości, między 50-60 km/h ten współczynnik już
rośnie, by przy 90 km/h pobór wynosił już 150A, co daje około
1,67A/1km uzyskanej prędkości (podane wartości dotyczą poboru mocy
na równej drodze, dla podtrzymania prędkości). Generalnie żałuję, że
nie użyłem nowocześniejszego auta, uniknąłbym opisanych problemów w
takiej skali. Mam nadzieję, że ten materiał pomoże innym pasjonatom
w dokonaniu wyboru autka do konwersji. |
| |
|
Dodatkowo tabelka
pana Daniela (pozdrawiam) jest mocno wyidealizowana, gdyż do
wyliczeń przyjęto wartości cx = 0.25 i nie uwzględniono sprawności
silnika. Niemniej materiał jest interesujący, a progresja mocy wraz
ze wzrostem prędkości wydaje się wyliczona poprawnie. |
| |
|
Zapotrzebowanie
mocy dla pojazdu o masie ok. 1100kg |
|
|
|
km/h |
m/s |
moc kW |
moc KM |
opór powietrza N |
opór toczenia N |
|
5 |
1,39 |
0,23 |
0,32 |
0,91 |
167,91 |
|
10 |
2,78 |
0,47 |
0,64 |
3,63 |
170,63 |
|
15 |
4,17 |
0,73 |
0,99 |
8,17 |
175,17 |
|
20 |
5,56 |
1,01 |
1,37 |
14,52 |
181,52 |
|
25 |
6,94 |
1,32 |
1,79 |
22,68 |
189,68 |
|
30 |
8,33 |
1,66 |
2,26 |
32,66 |
199,66 |
|
35 |
9,72 |
2,06 |
2,79 |
44,46 |
211,46 |
|
40 |
11,11 |
2,50 |
3,40 |
58,07 |
225,07 |
|
45 |
12,50 |
3,01 |
4,08 |
73,49 |
240,49 |
|
50 |
13,89 |
3,58 |
4,86 |
90,73 |
257,73 |
|
55 |
15,28 |
4,23 |
5,75 |
109,78 |
276,78 |
|
60 |
16,67 |
4,96 |
6,74 |
130,65 |
297,65 |
|
65 |
18,06 |
5,78 |
7,86 |
153,33 |
320,33 |
|
70 |
19,44 |
6,71 |
9,11 |
177,83 |
344,83 |
|
75 |
20,83 |
7,73 |
10,51 |
204,14 |
371,14 |
|
80 |
22,22 |
8,87 |
12,06 |
232,27 |
399,27 |
|
85 |
23,61 |
10,13 |
13,77 |
262,21 |
429,21 |
|
90 |
25,00 |
11,52 |
15,66 |
293,97 |
460,97 |
|
95 |
26,39 |
13,05 |
17,73 |
327,54 |
494,54 |
|
100 |
27,78 |
14,72 |
20,00 |
362,92 |
529,92 |
|
105 |
29,17 |
16,54 |
22,47 |
400,12 |
567,12 |
|
110 |
30,56 |
18,52 |
25,16 |
439,13 |
606,13 |
|
115 |
31,94 |
20,67 |
28,08 |
479,96 |
646,96 |
|
120 |
33,33 |
22,99 |
31,23 |
522,60 |
689,60 |
|
125 |
34,72 |
25,49 |
34,63 |
567,06 |
734,06 |
|
130 |
36,11 |
28,18 |
38,29 |
613,33 |
780,33 |
|
|
|
Oto
spostrzeżenia pana Zbyszka:
Tabelka Daniela wykazuje duże opory, chyba przy za niskim ciśnieniu
w oponach i w mrozach, zanim smary łożysk się rozgrzeją.
Moja CHARADE waży 1000kg, kierowca (ja) waży 65kg i pasażer waży
80kg, dodatkowe narzędzia + woda do picia + śniadania + drobiazgi do
pracy = 15kg.
Razem całość ważyła 1160 kg.
Jechaliśmy ze stałą prędkością latem na trasie Gdańsk-Elbląg (droga
pozioma) i mierzyliśmy odcinki po 5 km.
Pobór prądu wyniósł:
a. dla 60km/h - 40A (87V * 40A = ok. 3,5kW)
b. dla 70km/h - 60A (86V * 60A = ok. 5,2kW)
c. dla 90km/h - 100A (85V * 100A = ok. 8,5kW)
Czyli wyniki są dużo niższe niż obliczenia Daniela.
Do tego mam skrzynię biegów z oporami (tarcia i wycia), bo jej
remont mi nie wyszedł. |
|
|
|
|
|
Od dłuższego czasu nic nie robiłem przy
aucie, nawet nowy silnik LEMCO leżał w kącie i nie miałem możliwości
nawet o nim pomyśleć, a tym bardziej coś zrobić. Nareszcie się
zebrałem i zamieniłem bułgara na Lemco. Pracowałem bardzo długo w
garażu i późno w nocy, tuż przed pierwszą nowy silnik był na
miejscu, pod maską. Miałem trochę problemów z mocowaniem do
oryginalnych poduszek, bo Lemco wygląda jak przerośnięty alternator
i jest znacznie mniejszy od bułgara. Właściwie o tej porze nie
powinienem testować na drodze nowego silnika. Ktoś mówił, że takie
prace wykonane po 22 robi się dwa razy, ten drugi raz -kiedy się
poprawia to, co się zrobiło po 22. Może jest w tym sporo przesady,
ale jest i dużo prawdy. Zawsze w takim momencie lepiej poczekać do
rana, przeprowadzić inspekcję jeszcze raz i dopiero ruszyć na jazdę
testową.
Silnik ten ma wysoką sprawność (do 91%), by minimalizować straty
przewiduje się przesunięcie szczotek ze względu na pracę rotora w
prawo, lub lewo. Muszę się przyznać, że tego nie zrobiłem, z moich
wiadomości wynikało, że takie przesunięcie szczotek to niewielki
zysk na sprawności. Późna pora, testy na postoju wypadły ok, więc po
prostu wyjechałem na ulicę. Od razu widać było przewagę nad bułgarem.
Ładnie rozkręcał się do wysokich obrotów, szybciej przyspieszał,
przy podjeździe pobierał mniej prądu. Nawet na rozładowanych
akumulatorach byłem w stanie rozpędzić auto do prędkości ponad 100
km/h. Niestety po 10 km jazda się skończyła. Silnik wydał z siebie
dziwny dzwięk, osłabł, a na koniec zamilkł.
Po zatrzymaniu sprawdziłem, co dzieje się pod maską. Dym z silnika
nie pozostawiał wątpliwości. Zasmucony musiałem zostawić wartka i
wracać do domu. Następnego dnia odholowałem auto i wyjąłem silnik.
Oczywiście musiałem rozkręcić go i sprawdzić, co się stało.
Wystarczyło wyjąć szczotkotrzymacz i już było widać zniszczenia.
Szczotkotrzymacz był cały stopiony, a ze stopionej masy wystawały
szczotki. Komutator wyglądał źle, po dokładniejszych oględzinach
wydawało się, że jest tylko okopcony, ale istniało poważne
przypuszczenie, że i on uległ uszkodzeniu. (zobacz zdjęcie
w dziale foto) Tylko całkowite
rozmontowanie i przegląd dawały szansę na dokładną odpowiedź.
Osobiście nie chciałem ryzykować rozkręcania takiego silnika,
magnesy neodymowe na dwóch pierścieniach to nie przelewki, można
sobie zrobić krzywdę! Nie wspominając o tym, że to konstrukcja inna
od powszechnie stosowanych silników prądu stałego. I problem
części
zapasowych, po prostu ich nie miałem, jeszcze raz pomógł pan
Zbyszek. Miał rozkręcony silnik, zaoferował, że pożyczy mi
szczotkotrzymacz w komplecie ze szczotkami oraz pomoc przy naprawie.
Musiałem tylko go odwiedzić. Lubię Gdańsk wiosną, odwiedziłem pana
Zbyszka, na szczęcie spalony był tylko szczotkotrzymacz, komutator
wystarczyło tylko oczyścić. Zbyszek poradził mi, żeby kontrolować
prąd między kontrolerem a silnikiem, by nie przekraczał wartości
200A, a jeśli już, to na niewielką chwilę, tak jak zezwala
producent. Według mnie zniszczenie powstało w wyniku splotu
okoliczności. Brak poprawnego ustawienia szczotek doprowadził do
zmniejszenia sprawności silnika, a w następstwie do wydzielenia się
większej ilości ciepła na styku komutator-szczotki, dodatkowym
elementem, który przyczynił się do zniszczenia, był brak odczytu
prądu, który płynie do silnika. Do tej pory kontrolowałem tylko prąd
płynący z akumulatorów do kontrolera, nie mając informacji, co
dzieje się między kontrolerem a silnikiem, mogło to sprawić, że przy
ruszaniu z miejsca silnik pobierał o wiele za dużo prądu. Nie
ustwiałem nigdy ograniczenia prądowego na Curtisie, więc prąd mógł
płynąć swobodnie do 600 A! Przestawienie szczotek komutatora o te
parę milimetrów też jest niezwykle ważne, biorąc pod uwagę, że sama
lamelka komutatora ma właśnie parę milimetrów! Czyli różnica dotyczy
jednego uzwojenia! Po naprawie założyłem silnik i dokładnie wszystko
sprawdziłem. Zamontowałem nawet termometr na silniku, by kontrolować
temperaturę. Praktycznie nie przekracza ona więcej niż 40 stopni.
Dojście do granicy 45-50 stopni świadczyłoby o przeciążeniu silnika,
ale zaznaczam, że w wielkim upale tego nie sprawdzałem. Eksploatuję
Lemco już jakiś czas, jest wydajniejszy od bułgara, po tych
doswiadczeniach mam wrażenie, że jest też delikatniejszy. Bułgara
można było potraktować dużym prądem i ruszać z drugiego biegu, ale
dla przekładni takich jak w Wartburgu lepsze są wysokie obroty, a tu
lemco jest lepszy. Bułgar z kolei ma znamionowo niskie obroty, do
takich jest przystosowany i to jest jego "przewagą". Lemco ma niby
większą moc, bo 14 Kw znamionowo szczytowa moc dochodzi do 18 Kw,
bułgar jest podobny, 10 Kw ciągłej, 20 Kw szczytowej, jednak lemco
bardzo równo rozkręca się do najwyższych obrotów. Jeżdżę już z tm
silnikiem pod maską parę miesięcy i poza pierwszą wpadką wszystko
jest ok. |
|
|