Análise do conjugado com acoplamento direto

Sendo usado dois motores de 15cv nas 2 rodas.

Preparação do novo enrolamento.

Tabela motor:

Da tabela no motor de carcaça 132M - 15cv:

Conjugado nominal C(kgfm) = 6,12kgfm

Conjugado máximo C(kgfm) = 2,8 x 6,12 = 17,14kgfm

Rebobinado o emotor.

Novo conjugado nominal C(kgfm) = 17,14kgfm

Novo conjugado partida C(kgfm) = 2,3 x 17,14 = 39kgfm

Novo conjugado máximo = 2.8 x 17,14 = 48kgfm (tempo máximo 5s)

Conjugado para dois motores rebobinados: 

Novo conjugado nominal 2 motores C(kgfm) = 2 x 17,14 = 34,3kgfm

Novo conjugado de partida 2 motores C(kgfm) = 2 x 39 = 79kgfm

Novo conjugado máximo 2 motores = 2 x 48 = 96kgfm (tempo máximo 5s)

Qual o conjugado necessário para o eVectra começar a se mover?

Força atrito = 200N

d = raio da roda = 13” = 0,33m

C = F x d

C = 200 x 0,33 = 66Nm => 6,6kgfm

Em cada roda de tração = 33Nm => 3,3kgfm

Conjugado nominal (2 motores) do eVectra = 34,3kgfm (maior que Fr) (carro anda)

Conjugado de partida (2 motores) do eVectra = 79kgfm (maior que Fr) (carro anda)

Análise das novas correntes.

C = 17kgfm => In = 100A

O motor sendo controlado por inversor, a Ip não deve ser tão alta.

Cp = 2,3 x 17kgfm => Ip = 2,3 x 100A = 230A

Cm = 2,8 x 17kgfm => Im = 2,8 x 100A = 280A

Para o eVectra conseguir um conjugado de partida de 79kgfm, a corrente de partida de 230A deve ser manipulada por cada inversor.

Portanto é uma corrente MUITO ALTA pra ser manipulada por inversores industriais.

SÓ QUE SENDO ALIMENTADO POR UM INVERSOR. A COISA MUDA DE FIGURA.

Tirado do manual da WEG:

É interessante observar que diminuindo a freqüência pela metade a velocidade síncrona também cai a metade, mas a velocidade do motor não, pois sempre tem uma diferença constante equivalente ao escorregamento.

Outra característica importante do acionamento de motores com inversores de freqüência é que a corrente de partida é praticamente da ordem da corrente nominal, e que alimentando o motor a partir de 3 ou 4Hz podemos obter no rotor um torque de 150 % do nominal, suficiente para acionar qualquer carga acoplada ao motor.

Portanto usando inversor a Ip = In = 100A

e Cp = 1,5 x Cn = 1,5 x 17 = 25,5kgfm

Agora o Cp do eVectra usando inversor será de 51kgfm com 2 motores e Ip = 100A em cada motor.
E 51kgfm é maior que 6,6kgfm portanto o carro anda.

O carro vai partir e andar no plano com uma corrente de 100A usando inversor.

Modelos de inversores.

Mecânica 5

2ª análise para acoplar o MIT direto na semi árvore do eVectra.

   Com o sub frame no chão e olhando para as homocinéticas pude perceber que é possível o acoplamento do MIT direto na semi árvore. É necessário fazer uma bandeja para os dois MITs e encurtar as semi árvores. Neste encurtamento deverá ser feito novamente as estrias e encaixar os rolamentos e trava na ponta da semi árvore.
   O processo é simples. Não precisa soldar nada. Apenas cortar o eixo e fazer as estrias e o encaixe da trava das rolimãs na ponta do eixo da homocinética.
   O copo da homocinética que se encaixa na caixa hidráulica deverá ser encaixado no eixo do motor. Acredito que este acoplamento é mais fácil do que o flange para se encaixar o emotor na caixa.
   Seguem fotos que dão uma noção desta configuração para o acoplamento direto.

Mostra a disposição que ficará o motor no sub frame. Já mais ou menos na posição para se encaixar a homocinética.

O copo da homocinética deve ficar rente com o sub frame.

Existe espaço para se posicionar 2 motores de 15hp dentro do sub frame.

O copo da homocinética deve ficar na posição onde está o eixo do motor. O eixo da homocinética deve ser encurtado e ranhurado.

Não existe necessidade deste eixo da ventoinha, pois o motor trabalhará o tempo todo em rotação baixa. Não permitindo uma ventilação adequada. Será usado ventoinhas elétricas.

O motor em questão é 15hp, carcaça 132M e com a ventoinha o comprimento é 289mm. Sem a ventoinha pode-se ganhar mais espaço para ajustar os dois motores e as duas homocinéticas.

Elimino a caixa, o diferencial, posso ter frenagem regenerativa. Preciso de dois inversores, pois preciso controlar o torque constante em cada motor separadamente.

A propulsão do eVectra será uma turbina hidráulica

O conversor de torque é uma bomba hidráulica e também uma turbina hidráulica.
É composto de uma bomba que está acoplada diretamente ao eixo do motor.
Ao começar a girar esta bomba, bombeia óleo da caixa hidráulica através do vácuo formado pelo deslocamento do fluxo de óleo pelas paletas da bomba.

Este fluxo de óleo é direcionado para entrar na turbina e ao aumentar a velocidade e pressão do fluxo do óleo esta turbina gira e tende acompanhar a rotação da bomba.
Esta turbina é que está conectada as engrenagens planetárias internamente na caixa hidráulica.
Então este fluido hidráulico é que movimenta as rodas do veículo. A viscosidade do óleo é que transmite o conjugado do motor as engrenagens e estas a roda.

Portanto temos um perfeito acoplamento hidráulico.
Qual é a vantagem disto para o motor elétrico?

Tremenda!

Podemos aliviar a corrente de partida do motor pois inicialmente com a velocidade angular do rotor sendo zero o rotor está praticamente desacoplado da carga do veículo. Com isso o Jm momento de inércia do motor é exatamente o do rotor do motor.

Com isso o rotor está livre para rodar e atingir bem mais rápido uma rotação rápida, que provoca três efeitos. Diminui rapidamente a corrente de partida (pois está à vazio), consegue atingir rotação alta mais rápido e com isso a potência transmitida já começa alta.
A bomba gira livremente até atingir a viscosidade do óleo começar a dar carga no eixo. E é apenas esta carga que importa. Esta carga é dada pelo desenho das paletas da bomba. É como se fosse as hélices de um avião ou barco. Onde o ar ou á água são as cargas no eixo do motor.

O motor vai girar as aletas de uma bomba que vai gerar um fluxo de óleo e este fluxo é que vai movimentar a turbina.

Portanto o eVectra será acelerado e mantido em velocidade por uma turbina hidráulica.
E o emotor ficará numa rotação que consiga fornecer potência alta, pois vai está girando numa rotação bastante alta