Comentário sobre projeto - III (Melhorando a aceleração)

   Vamos melhorar o desempenho da aceleração:
   Sabemos que:

• aceleração é torque / massa;
• potência é o trabalho realizado num determinado tempo.

   Onde então entra a potência do motor para realizar o trabalho de levar o carro de (0 -> 100) em menos tempo?
Entra aqui:

(potência = torque . rpm)

   A potência é uma expressão matemática. É o resultado da multiplicação entre o torque e a rotação.

• quanto maior o torque, maior a potência; 
• quanto maior a rotação do eixo, maior a potência.

   Nos motores de indução trifásico, a potência especificada pelo fabricante, acontece na rotação nominal.
   Rotação nominal no manual do fabricante é sempre em 60Hz, pois esta é a frequência que os motores irão trabalhar nas indústrias.

• antes da rotação nominal a potência é menor;
• depois da rotação nominal a potência é menor. 

   Então não podemos aumentar a rotação do eixo indefinitivamente pois o rotor ao tender atingir a rotação nominal o escorregamento entre o rotor e o campo girante tende a ZERO. Pois se os dois estão deslizando cada vez menos entre si, o torque gerado é cada vez menor. Quando a rotação do eixo do motor atinge a velocidade do campo girante, não existe mais a geração de torque.
   Veja na tabela de fabricante as respectivas rotações que ele garante 10cv.
   Aqui está um resumo em que rotação é atingido 10cv para mits de diferentes polos:

• 2 polos => 2,01kgfm x 3555rpm = 7146/736 = 9,708cv
• 4 polos => 4,05kgfm x 1770rpm = 7169/736 = 9,739cv
• 6 polos => 6,10kgfm x 1175rpm = 7167/736 = 9,738cv
• 8 polos => 8,10kgfm x 880rpm = 7128/736 = 9,684cv

   Note que o de 4 polos não possui o maior torque mas possui a maior potência.
   O motor de 8 polos e 10cv é o maior de todos, sua carcaça é 160. Tem o dobro do peso[kg] e o dobro de momento de inércia[kgm3] de um 4 polos.

   Como subir potência?

• subir torque;
  
  • usar motor 4 polos(2x mais torque com mesma corrente);
  • aumentar bitola do fio das bobinas do estator(3x torque e 3x mais corrente);
• subir a rotação;
  
  • subir frequência e tensão nominal no inversor(controle escalar);

• subir mais ainda rotação;
  
  • abaixar tensão nominal do estator(controle escalar);
    
    • reconectar as bobinas do estator(tensão / 2);
    • rebobinar o estator(tensão /3 ou /4…)

   Das possibilidades descritas acima, veja onde se pode chegar com um mit:

• Motor 4 polos(p) rebobinado com torque de 12kgfm e tensão 80v
• Inversor 320v e frequência(f) 240Hz

   Rotação = (120 x f)/p = 7200rpm
   Potência = torque x rpm => 12kgfm x 7200rpm = 86.400W / 736 = 117cv

   ATENÇÃO(I): Mesmo abaixando a tensão nominal do motor, a frequência nominal continuará em 60Hz.

   Portanto:

• 60Hz  80v. 12kgfm x 1800rpm = 29cv
• dobrando a frequência de trabalho no inversor , a tensão de trabalho também deverá ser dobrada no inversor para manter o torque nominal no motor. 120Hz  160v. 12kgfm x 3600rpm = 59cv
• quadruplicando a frequência de trabalho no inversor, a tensão de trabalho também deverá ser quadruplicada no inversor para manter o torque nominal no motor. 240Hz  320v. 12kgfm x 7200rpm = 177cv

   ATENÇÃO(II): Essas novas possibilidades de potências e torques são nominais, ou seja o motor não esta sobrecarregado. Ainda existe a possibilidade da sobrecarga de corrente. Ainda existe o conjugado de partida e o conjugado máximo que eleva o conjugado para até 3x o conjugado nominal.

   Vamos melhorar a aceleração do motor original que é um 10cv de 2 polos.

   Se alterar para 4 polos como fica o tempo (0 -> 100)?
   4 polos (4[kgfm])
   Engata a primeira: 3,41 x 4,28 = 14,6
   Na aceleração máxima fica: (4 x 3)kgfm(motor) x 14,6(relação de redução) = 175[kgfm] (ou 1717[N])
   Na 1a marcha: a aceleração vai ser de 1717[Nm] / 1800[kg] = 0,95 m/s2

   (0 -> 100) = 27,5[m/s] / 0,95[m/s2] = 29s Acelera tão bem quanto qualquer outro

   Corrente pra isso acontecer:
   A corrente de partida é a mesma do de 2 polos = 400A.
   Agora o carro acelera em 29s mas vai continuar a consumir 400A no motor.
   As baterias aguentam fornecer 400A em 29s? Pode ser que sim. Mas a vida útil do banco vai diminuir.
   O motor aguenta 400A em 29s? Não. O motor aguenta 200A em 6s. Apesar de ter diminuido o tempo de aceleração, ainda sim é muito tempo pra ficar sob corrente alta.

   Partindo com o inversor:
   Conjugado de partida = 1,5 x 4 = 6kgfm => na 1a marcha = 88kgfm = 860N
   Aceleração = 860/1800 = 0,48 m/s2
 
   (0 -> 100) = 27,5 / 0,48 = 57s (quase 1 minuto) Muito tempo para acelerar

   Rebobinando para aumentar o torque, como fica o tempo (0 -> 100)?
   4 polos (12kgfm)
   Engata a primeira: 3,41 x 4,28 = 14,6
   Na aceleração máxima fica: (12 x 3)kgfm(motor) x 14,6(relação de redução) = 526kgfm (ou 5151N)
   Na 1a marcha: a aceleração vai ser de 5151 / 1800 = 2,86 m/s2

   (0 -> 100) = 27,5 / 2,86 = 9,61s UAU!!!!!! Acelera bagarai!!!! :)

   Corrente pra isso acontecer:
   A corrente nominal em 220v é 43A, (mas em 96v será mais ou menos. Mais pra mais) de 86A.

• Em 220v a Ip é de 8 x 43A = 344A.
• Em 96v a Ip deverá ser de 8 x 86A = 688A 

   Em 220v

•  as baterias aguentam fornecer 344A em 9,61s? Claro que sim. A vida útil do banco continuará com espectativa alta. 
• e o motor? Aguenta 344A em 9,61s? Sim. O motor aguenta 200A em 6s. Mas o rotor nao está parado, ele começa a girar e a corrente começa a decair e na proporção que o rotor aumenta seu giro.

   Em 96v

• as baterias aguentam fornecer 688A em 9,61s? Acredito que não.
• e o motor? Aguenta 688A em 9,61s? Definitivamente não.

   Partindo com o inversor:
   Conjugado de partida = 1,5 x 12 = 18kgfm => na 1a marcha = 263kgfm = 2575N
   Aceleração = 2575/1800 = 1,43 m/s2 (0 -> 100) = 27,5 / 1,43 = 19s

19s Tempo de aceleração melhor que o de muitos carros

   Corrente de partida com inversor:

• 220v Ip = 43A
• 96v Ip = 86A

    “Cálculo da potência na aceleração do motor original"

• 100km/h = 1667m/minuto
• Comprimento da circunferência da roda de raio 13” = 2m
• Rotação do eixo da roda de raio 13” em 100km/h = 1667m/minuto / 2m = 833rpm
• Rotação no eixo do motor = 833 x 14,6(relação de redução da caixa e diferencial - só que agora é ao contrário. Da saída pra entrada) = 12.162rpm

Potência = torque x rpm = 2kgfm x 12.162rpm = 24.324W = 33cv

   O resultado 33cv parece estranho já que o motor tem apenas 10cv. Mas o resultado está correto.
   Esta será a potência alcançada pelo sistema se:

• o motor girar em 12.162rpm;
• mantiver o torque em 2kgfm; 
• utilizar a relação de redução exemplificada.