Para começar o meu projeto de conversão do Vectra em elétrico vou partir de alguns parâmetros:
Qual a potência elétrica de pico que eu preciso?
Carros de passageiros requerem 10Kw/125Kg para uma aceleração aceitável.
Carros sport requerem 13Kw/125Kg.
Compactos e sub compactos tendem a 8Kw/125Kg.
10Kw/125Kg => 8Kw/100Kg
13Kw/125Kg => 10,4Kw/100Kg
8Kw/125Kg => 6,74Kw/100Kg.
Vou partir deste número: 8Kw/100Kg.
O vectra pesa 1200Kg.
Tirando as partes desnecessárias:
Motor + Descarga + ar condicionado/aquecedor + radiador + mangueiras + acessórios = 250kg
Total = 950kg
Incluindo as partes elétricas:
Motor => 10CV = 45Kg Siemens 1LA7131
Motor => 15CV = 63Kg Siemens 1LA7135
Inversor WEG 45a 380/480V = 22Kg
Baterias => 37 baterias 24Ah selada da Global = 7kg x 37 = 259kg
Motor + inversor + baterias + acessórios = 45 + 22 + 259 = 325kg
Total = 1276kg
Potencia de pico => 8Kw/100kg * 1276kg => ou 8Kw * 12,7Kg =
102Kw.
Portanto a potencia de pico que eu preciso para uma aceleração aceitável é
102Kw.
Qual a potência que eu tenho neste exato momento?
Não esquecer que esta usando um inversor.
Usando um inversor, consigo aumentar a potencia nominal do motor pois consigo elevar a rotação nominal para 2x, por exemplo.
Então agora ele trabalha com 3600 rpm, ao invés de 1800 rpm.
Calculo da potência nominal operando em 3600 rpm:
C(kgfm) * N(rpm) 4,09 * 1755
P(kw) = --------------------- => P(kw) = ---------------------- =
7,4 kw
974 974
C(kgfm) * N(rpm) 4,09 * 3555
P(kw) = --------------------- => P(kw) = ---------------------- =
15 kw
974 974
Potencia de pico:
Conjugado máximo => 340% = 4,09 * 3,4 = 14kgfm
Potencia máxima => (14kgfm * 3555 rpm) / 974 =
51kw
Portanto com o motor de 7,5kw a potencia máxima que consigo é
51kw. Pouco.
Com o motor de 11kw, a potencia vai pra
81kw.
Esta potência ainda esta abaixo de uma conversão para um carro compacto, que seria de
86kw.
De acordo com informações do fabricante Siemens:
O motor é capaz de operar com rotação de até 2x a rotação nominal.
O motor de 2 polos tem a rotação nominal em 3600. Portanto 2x 3600 é 7200rpm.
A diferença entre o 2 polos e 4 polos é basicamente o numero de bobinas, pois os rotores são os mesmos.
Se o 2 polos consegue girar até 7200, numa boa, o de 4 polos também vai girar numa boa. Eles estão balanceados pra isso.
Então, se girarmos o Motor => 15CV = 63Kg Siemens 1LA7135, até 6000 rpm, a potência alcançada será:
| Motor kw |
|
|
|
|
| 11 |
C(kgfm) |
6 |
|
|
|
N(rpm) |
6000 |
|
|
|
P(kw) |
36,96099 |
kw |
|
|
P(cv) |
50,27933 |
cv |
|
|
Conjugado Máximo |
22,2 |
kgfm |
|
Conjugado Máximo |
370 |
|
|
Conjugado Nominal |
6 |
|
|
RPM |
|
6000 |
|
|
Potencia Máxima |
136,7556 |
Kw |
A potência de pico desenvolvida fará o Vectra acelerar em alta performance.
Como elevar a rotação do motor de 1800 rpm para 6000 rpm?
Aumentando a frequência de saída do inversor mantendo o mesmo torque.
Pra fazer isso devemos utilizar a função escalar que os inversores tem.
Fazendo isso verificamos que pra uma tensão nominal de 220v e 60hz, precisaríamos chegar em 200hz.
Sendo 200hz o limite para as perdas por magnetismo começarem a causar problemas.
Mas em 200hz, precisaríamos alimentar o motor com 734v.
Devemos então diminuir a tensão nominal do motor em 60hz para 127v. Veja tabela:
| Hz |
Tensão |
rpm |
V/F |
| 60 |
127 |
1800 |
2 |
| 70 |
148 |
2100 |
2 |
| 80 |
169 |
2400 |
2 |
| 90 |
191 |
2700 |
2 |
| 100 |
212 |
3000 |
2 |
| 110 |
233 |
3300 |
2 |
| 120 |
254 |
3600 |
2 |
| 130 |
275 |
3900 |
2 |
| 140 |
296 |
4200 |
2 |
| 150 |
318 |
4500 |
2 |
| 160 |
339 |
4800 |
2 |
| 170 |
360 |
5100 |
2 |
| 180 |
381 |
5400 |
2 |
| 190 |
402 |
5700 |
2 |
| 200 |
423 |
6000 |
2 |
A
corrente de partida de um MIT é 7x, mas isso é quando o motor está operando em linha. Direto na rede trifásica.
Quando operamos através de inversor, podemos controlar está corrente de partida. De modo que o que nos interessa é apenas a corrente em torque máximo.
Corrente de partida é a mesma do rotor bloqueado = 7,6x. Ip / In = 7,6.
Não se usa esta corrente para os cálculos, pois esta corrente provoca uma pancada na máquina e danifica os equipamentos. Além de ser uma corrente altíssima. Usa-se partir o motor com corrente menor.
Como usaremos inversor, a corrente de partida é a que quisermos, desde que fornecemos esta corrente ao motor através da aceleração.
Devemos portanto controlar a tensão de partida e consequentemente controlaremos a corrente e o torque:
Nesta curva podemos perceber que quando partimos com tensão 85% menor que a nominal, a corrente também não atinge seu valor de partida, consequentemente o torque também é reduzido.
Outra observação muito importante é com relação a corrente no torque máximo. Podemos ver que o torque cresce bem rápido, quando a rotação se encontra entre 80% e 98% da rotação nominal. E que o torque máximo se dá em torno de 90% e 95% da rotação nominal e neste instante a corrente está em 3x In.
Neste gráfico vemos que o torque máximo atinge 2x o conjugado nominal quando se encontra em 93% da RPM nominal e a corrente atinge um valor um pouco menor que 3x.
Se o MIT estiver em rotação síncrona a corrente será a nominal e o torque será o menor possível, mas ao menor sinal de aumento de carga que force o eixo a diminuir a velocidade de rotação, automaticamente a corrente se elevará em até 3x e o conjugado atingira 2x o conjugado nominal para este motor.
Partindo desta análise que a corrente aumentará no máximo 3x In para se atingir o conjugado máximo, adotarei o inversor que seja capaz de fornecer 3x In.
O MIT de 7,5Kw/10CV da Siemens que eu consegui tem In de 15,5A em 380V. 3x 15,5A = 46,5A.
O modelo de inversor da WEG será o 30/380-480.
De acordo com tabelas do inversor, este modelo fornece Imax de
45A.
O MIT de 11Kw/15CV da Siemens que eu preciso tem In de 22,7 em 380V.
3x 22,7A = 68,1A.
O modelo de inversor da WEG será o 45/380-480.
De acordo com tabelas do inversor, este modelo fornece Imax de
68A.
Vou procurar pelo modelo 45/380-480. Pois já vou estar preparando o veículo para o motor de 11Kw.
Não podemos esquecer que os inversores aguentam até 1,5 a potencia máxima por curto intervalo de tempo.
De acordo com a tabela, a potência dissipada nominal é de 0,90 Kw = 900W. 900/440 = 2,045A.
De acordo com as tabelas a corrente nominal de entrada do inversor
45/380-480 utilizando um motor de 7,5Kw será de 19 + 2 = 21A => Portanto, em teoria o consumo seria 21A. Baterias com capacidade de carga de 24A. Estariam de bom tamanho. Para 1h de serviço.
