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09/07/2015

Chegou a estrela da noite!!! O IPM

A estrela acabou de chegar. Chegou via DHL.

Seguem fotos.
Saco da DHL

 Dentro do saco, este pacote

 Tirando o plástico de bolinhas

 Abrindo o pacote

 Abrindo o plástico de bolinhas

 Finalmente em mãos

 É pesado

 Proteção elétrica nos gates

Uma visão melhor da descrição

 Detalhe dos pinos dos gates. Aqui se encaixará o conector da Hirose.

 Zoom

 Grande e pesado

 Os terminais de potência já vem estanhados

Próximo passo, montar isso tudo e ver se funciona.

Acabei de receber um telefonema da DHL sobre o último pacote. O IPM da Malásia

Neste instante acabei de receber um telefonema da DHL sobre a entrega do último pacote. Exatamente às 9:10h.

Emoção demais!!!!!! :)

05/07/2015

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.



03/07/2015

Chegou o pacote da Powerex

Uhuuuuuu !!! Chegou o segundo pacote. O da Powerex!!!

Que caixa grande!


A primeira coisa que aparece, são estes saquinhos plásticos.


Embaixo dos saquinhos…mais saquinhos.


OBA!!! Saco de bolinhas.


Duas caixas idênticas.


Em uma tem um VLA606-01R e na outra tem quatro VLA106-24151


Parece bombons na caixinha


Olhando pra dois.


Achoôôô!!!!!!!


São enormes.


O outro viajou sozinho. Tadinho dele.


Enoooooorme.

Acompanhamento pacote Ebay

http://www.ems.post/tracking

Acompanhamento do pacote da Powerex


01/07/2015

Comentário sobre projeto - II

bom dia amigo Kepler , para eu não ser chato vou diminuir meus emails,
é lógico que muita pergunta sem ação ...por minha parte ,
mas as obs que faço para finalizar e simplificar minha linha :
1 - gostei muitíssimo que vc achou o estudo e atuação em IPM
2 - já estou olhando para meu inversor (10cv 220v trif toshiba vs11) vou abrir e terei uma pesquisa com ele , onde esta o módulo dele e qual modelo e marca
2-1 achei no youtube um video que igbt é controlado por ci
3 - minha opção 8 baterias é simples : menos bat dá pra controlar com um conjunto de 8 flutuadores(carregadores) em uma só caixa e já verifiquei com informações de outros dois amigos que sumiram que não dá pra controlar 25 bat de uma vez, o número depende sempre do controle possíveis , o exemplo deles é que as bat do meio perdem equalização com as outras , veja a nota no final ,
pergunto se voce viu o video do amigo la de uberaba , o que inicia com o pálio e tem dentro dele o video da fiorino ? ? ? , pois na fiorino é que eu vi o carregador com vários fios saindo para as baterias
4 - sei que voce me disse que procuraria um circuito dobrador de tensão
5 - peso : vou comprar um carro e em média 1200kg , velocidade que me interessa é máx 120km/h de motor acelerando em máx corrente , cap bat será em torno 200Amp cada ,
6 - o maior objetivo "mesmo" é fazer com minhas mãos e não comprar feito ,
semana passada achei um novo inversor no aliexpress , chines, ele 96V 600A ,
pesa em torno de 7kilos
http://pt.aliexpress.com/item/APT96600-8000w-Brushless-motor-controller/32365597321.html
mas vi comentário em um blog que pode ser de baixa vida útil ,
quem comentou vende inversor de outra marca no aliexpres ,
e tem tambem o da marca SABVOTON de 12kW , esse tá muito caro
todos esses usam de sensor hall ,
pergunto a voce : eu ja tinha lido a algum tempo se eu comprar via EMS ,
.
.
.
já tenho um inversor 10cv 3fase 220v , toshiba fs11 , e motor é 10cv, tri, de alta ,220v testado ,tudo usado mas testei o motor, o inversor é vírgem , ele estava guardado em depósito por uns 10 anos, ainda nem liguei, sim me lembrei do resistor que voce colocou em série para não ter coice no link dc.
se eu tivesse já a casa eu teria como enrolar o motor, mas tenho amigos que podem enrolar ,mas ainda tenho dúvida do desenho ou diagrama do enrolamento, ?e por que tem que ser 4 polos ? eu gostaria que fosse 2 polos, não sei quanto ao torque útil , isso é uma dúvida
sinta um forte abraço ! muita paz em seu lar e muita luz em seus caminhos!
Francisco,

Então vamos lá:

   Vamos fazer um pré projeto com as informações que você passou. Com isso, vai aparecer informações novas e você vai tomando decisões pro projeto final.

Lembre-se:

  1. Nunca corte, fure, serre, martele, arranque, quebre, entorte sem antes ter o seu projeto TOTALMENTE DEFINIDO no papel. Mesmo com tudo definido, você ainda vai se deparar com situações não previstas e ainda vai ter que tomar decisões durante a conversão. Portanto evite ter dores de cabeça logo de início.
  2. Um dia o seu equipamento vai estragar e você terá que consertar. Portanto tenha o máximo de informações sobre seu equipamento. Com o passar do tempo você vai esquecer como se conserta.
  3. Sempre monte dois equipamentos e mantenha um de reserva.
  4. Mexa à vontade no reserva, mas mantenha-o funcionando.


Dados iniciais:

  • Carro: Peugeot 206 - tração dianteira
  • Massa: 1200kg
  • Velocidade final: 120km/h
  • Aceleração: Motor acelerando em máxima corrente ??????
  • Banco de baterias: em torno de 200A e tensão de 96v => 96 x 200 = 19,2kW


Você tem 4 grandes decisões pra fazer a conversão:

  • a) torque; [kgfm]
  • b) aceleração; (torque / massa) [m/s2]
  • c) velocidade; [m/s]
  • d) autonomia. [km ou h]

Os problemas são:

  • a) torque; [kgfm]
    • corrente; [A]
      • i) motor; [kg e R$]
      • ii) controlador; [kg, A e R$] (controle vetorial - sensorless ou com encoder)
      • iii) baterias; [em paralelo, kg, kwh e R$]
  • b) aceleração; (torque / massa) [m/s2]
    •  potência [kW]
      • i) motor; (torque . rpm)
      • ii) controlador; [kg, A, v e R$] - (v . f) (controle escalar) e (controle vetorial - sensorless ou com encoder)
      • iii) baterias; [em série e paralelo, kg, kwh e R$]
  • c) velocidade;
    • tensão; [v]
      • i) motor; [rpm]
      • ii) controlador; [v] - (v . f) (controle escalar)
      • iii) baterias; [em série, kg, kwh e R$]
  • d) autonomia;
    • baterias;
      • i) corrente; (em paralelo) [kg, kwh e R$]
      • ii) tensão. (em série) [kg, kwh e R$]


   Primeiramente vamos entender a diferença entre torque e potência.
   O torque é força. É a força que realiza o trabalho de deslocar o carro.
   O torque é diretamente relacionado com o tamanho do rotor e consequentemente com o tamanho do motor. Quanto maior o rotor/motor maior o torque.
   O torque também está diretamente relacionado com a corrente do estator. Quanto maior a corrente no estator maior o torque.
   O torque também está diretamente relacionado com o escorregamento do rotor em relação ao campo girante do estator.
   A curva de torque do motor de indução trifásico mostra que o torque depende da porcentagem de escorregamento que a rotação do rotor se encontra com relação a velocidade angular do campo girante do estator.
   A velocidade angular do campo girante está diretamente relacionada com a frequência da tensão de alimentação do estator e com o número de pólos do motor.
   Num motor de 2 polos alimentado com tensão em 60Hz a velocidade angular do campo girante é 3600rpm. (o correto é w(ômega)[rad/s]).
   O torque acontece no instante que a corrente começa a circular pelo estator.

ATENÇÃO: O TORQUE NÃO SERVE PRA NADA SE O EIXO DO MOTOR NÃO ESTIVER RODANDO. É NECESSÁRIO QUE O EIXO ESTEJA RODANDO PRA HAVER O DESLOCAMENTO DO CARRO. E NO INSTANTE QUE O EIXO GIRA, ACONTECE A POTÊNCIA.

   A potência é o trabalho realizado num determinado tempo. Quanto maior a potência, menor é o tempo pra realizar um trabalho.
   A potência aqui são duas coisas:

  •    Potência mecânica 
    •   Realiza o trabalho mecânico de movimentar o carro;
    •   É (torque x rpm) ou (corrente x rpm) ou (corrente x frequência).
  •    Potência elétrica 
    •    É o consumo de energia do equipamento.
    •    Potência elétrica é (corrente x tensão)


   Podemos ter motores de mesmo tamanho(carcaça) e peso:
  • a) motor com alta potência e baixo torque.
  • b) motor com baixa potência e alto torque.
  • c) motor com potência e torque altos.


   Você já tem um motor de 10cv. Verifique no manual do fabricante o torque deste motor.    Provavelmente estará na casa dos 2kgfm.
   Você já definiu que a aceleração será em máxima corrente e se dará com baterias de 200A em série.       Portanto a corrente do seu banco de baterias será de 200A.
   Cheque que o peso de uma bateria de 200Ah tracionária é 60kg. Então 8 x 60kg = 480kg. (É essa que tem que ser usada, pois são de descarga profunda).
   Você já percebeu que não vai conseguir carregar nenhuma bateria nos seus braços não é mesmo?
   A massa do seu veículo agora NÃO é mais 1200kg. Agora ele pesa 1200 + 500 = 1700kg (assuma que você vai tirar 200kg de peças mas vai colocar 200kg).
   Você entra no carro com a sua mochila. (70kg + 30kg = 100kg).
   Massa total que o motor tem que movimentar é 1800kg.
   Ae você resolve dar uma acelerada pra tirar uma onda com a galera.
   Vamos ver quanto tempo este carro acelera de 0 a 100?
   Relação de marchas do peugeot 206

  • 1a) 3,41
  • 2a) 1,80
  • 3a) 1,27
  • 4a) 0,97
  • 5a) 0,76
  • Diferencial) 4,28

   Engata a primeira: 3,41 x 4,28 = 14,6
   Na aceleração máxima fica: (2 x 3)kgfm(motor) x 14,6(relação de redução) = 88kgfm (ou 859N)

F = m.a
a = F / m

   Na 1a marcha: a aceleração vai ser de 859 / 1800 = 0,48 m/s2

   (0 -> 100) = 27,5 / 0,48 = 57s (quase 1 minuto) Muito tempo para acelerar

   Corrente pra isso acontecer:
   Conjugado máximo é três vezes o conjugado nominal.
   Corrente do conjugado nominal é 25A em 220v. Em 96v vamos arredondar para 50A.
   A corrente de partida é 8 vezes a corrente nominal. Então 50A vezes 8 = 400A.
   Para acelerar o carro em 57s vai consumir 400A no motor.
   Você acha que as baterias aguentam fornecer 400A em 57s? Acredito que não.
   As baterias são boas fontes de corrente constante, mas não são boas fontes de potência. Elas tem uma curva de descarga e quanto mais corrente se exige delas, mais a tensão cai. Com as lítio consegue uma descarga de 7x, mas as de chumbo ácido não. Capacitores são ótimas fontes de potência.
   E o motor? Aguenta 400A em 57s? Acredito que não. O motor aguenta 200A em 60s. O fabricante garante a partida para a tensão nominal e corrente nominal.
   Mas com inversor, você consegue partir com torque 1,5 x nominal e corrente quase a nominal.
   Vamos acelerar com calma agora usando o inversor.
   Conjugado de partida = 1,5 x 2 = 3kgfm => na 1a marcha = 44kgfm = 430N
   Aceleração = 430/1800 = 0,24 m/s2

   (0 -> 100) = 27,5 / 0,24 = 114s (dois minutos) Uma tartaruga acelera mais rápido que isso

   Dá uma analisada nisso que eu escrevi, confere os pesos das baterias, verifica os regimes de descarga das baterias, checa o conjugado nominal do seu motor, etc. Que eu vou voltar neste assunto mais tarde.
   Enquanto isso vou responder os outros itens do seu email.
   Abs/
   Kepler.

Comentário sobre projeto - I

Vou comentar um diálogo que estou tendo com um amigo. O texto é técnico e serve como referencia futura.

bom dia amigo Kepler , achei esse seu email no seu blog!

a minha pesquisa anda demorada, mas já achei como vc deve ter visto alguns exemplos, ai em baixo tem alguns modelos de inversores e seu optoacopladores

http://www.ixys.com/documents/appnotes/ixan0010.pdf

EU NÃO SEI SE ESSES MODELOS QUE ESTÃO EXEMPLIFICADOS , SE ELES PODEM TRABALHAR COM OS MEUS 96VOLTS ,,,

eu lhe pergunto se esse novo IPM QUE VC ESTA ESPERANDO JÁ É PARA A CONFIGURAÇÃO FINAL , ABRAÇOS DE FRANCISCO


Oi Francisco,

Bom dia!

Legal este documento da IXYS quando tiver um tempinho vou ler também. Visitei o site e é bem legal também.
Com relação ao circuito da página 24 do documento que você enviou, confesso que preciso dar uma olhada com mais tempo. O fato é que também utiliza acopladores óticos.
Mas a quantidade de componentes necessários para se fazer o circuito me assustou um pouco.
O circuito que optei por fazer é uma sugestão do próprio fabricante do IPM(Powerex), usarei o IPM da Powerex, que é a MITUBISHI. inclusive eles empacotaram um monte de componentes e criaram
um CI ótico próprio pra ser usado na linha “L” dos IPMs. É como se fosse peças de LEGO.
Este circuito ótico “serve” pra ser acoplado em qualquer inversor e com alguma modificação num ci da placa ótica, serve também em IPMs de maior capacidade.
Achei a simplicidade da placa um fator decisivo pra escolha deste produto.

A minha conversão é exatamente a sua. Elas só diferem no ponto onde vou usar 310v e você usará 96v.
O interessante é que a decisão sobre a tensão no barramento do módulo pode ser decidida bem mais tarde. Até lá tudo o que for feito pode ser aproveitado para qualquer tensão de barramento.

O que eu sei é que os IPMs já tem circuitos de proteção contra um monte de falhas e estas falhas são comunicadas ao inversor que se encarrega de desligar o IPM. Ou seja, o trabalho de proteção já está pronto.

A dois anos atrás eu pesquisei e decidi por um IPM de 300A para depois trocar por um de 600A.
Mas hoje, depois de verificar um monte de coisas inclusive o uso da caixa hidráulica, vi que não adianta colocar muita potência no IPM usando caixa hidráulica, porque o conversor de torque sempre vai suavizar
a partida do motor, então nunca terei um pico de corrente na partida.
São decisões que vão mudando conforme vamos aprendendo sobre o carro ou sobre os equipamentos e componentes.
Este é um circuito definitivo sim. Mas será mudado mais tarde sem dúvidas.
Já tenho um monte de idéias para modificar, mas preciso montar alguma coisa primeiro e depois vou modificando.
Esta sua idéia dos 96v é boa. E estou “matutando” a possibilidade do uso dela também.
Vou maturando essa idéia com relação a algumas dúvidas que ainda tenho, como por exemplo, o controle vetorial precisa de uma referência de corrente do motor,
se não houver esta referência, você perde esta função do inversor.

Mas se o objetivo é apenas fazer o motor rodar em 96v sem muito controle ou proteção, não se preocupe pois vai rodar sem dúvida nenhuma.
No meu circuito por exemplo vou aumentando a tensão no IPM, vou passar pelos 96v até chegar em 310v. E vai funcionar não tenho dúvida.

Mas existe algumas dúvidas com relação a alguns detalhes que ainda não posso responder. E só posso sanar depois que montar o meu circuito e fazer algumas medições.

Mas me fala sobre o seu projeto: velocidade final, aceleração, peso, motor, capacidade das baterias, etc.

Abs/