Harley-Davidson Club Finland

Piti kirjoitella siitä laturistarttiasiasta. Eli ihan ensiksi sanottakoon, että siis tässä ei tosiaankaan ole kyse niistä esim. DKW:sta tutuista tasavirtavehkeistä vaan ihan jostain muusta. Eikä ole tulevaisuuden teknologiaa vaan ihan totista totta:

http://www.globaldensoproducts.com/hvc/ ... r_gen.html
http://delphi.com/manufacturers/auto/he ... gs/42visg/

Sitten siitä, että mistä nyt on oikein kysymys. Ajatellaanpa niitä punavalkoisia magneetteja ja jokainenhan tietää, että pohjoisnavat hylkii toisiaan samoin etelänavat. Sekayhdistelmät taas vetävät toisiaan puoleensa. Mietitään sitten epätahtimoottoria, induktiomoottorinakin tunnettu ja sen eräs yleisin muoto oikosulkumoottori. Siinähän roottorikäämitys on oikosuljettu. Väitän, että kolmella vaiheella saadaan staattorikäämityksessä mielivaltaisesti pyöritettävä magneettikenttä. Yhdellä vaiheella sehän vain oskilloi jonkin akselin suhteen. Nyt kun staattorin navat ajan suhteen liikkuvat, staattorin muuttuva magneettivuo lävistää roottorin käämejä indusoiden niihin jännitteen. Oikosulun takia tästä aiheutuu roottorivirta joka taas generoi roottorin magneettivuon. Tämä edelleen aiheuttaa vääntömomentin akselille, ts. moottori lähtee pyörimään. Kannattaa huomata, että epätahtimoottori ei voi pyöriä tahtinopeutta (syöttötaajuus / napapariluku, esim. 2-napaisella koneella 1500 rpm) koska silloinhan staattorin magneettivuo ei muutu roottorin viitekehyksessä eikä mitään roottorijännitettä indusoidu eikä kone kehitä vääntömomenttia. Induktiomoottorin käyttö on siis sitä, että tökätään se seinään kiinni ja se lähtee pyörimään. Taajuutta säätämällä säädetään myös pyörimisnopeutta, jännitettä säätämällä vääntömomenttia.

Tahtimoottori eli synkronimoottori on eri asia. Siinä roottorilla on kiinteät magneettinavat, joko kestomagneeteilla tehdyt (puhutaan PMSM:stä, permanent magnet synchronous motor) tai roottorikäämi magnetoidaan ulkoisesta jännitelähteestä (wound rotor synchronous motor). Väistämättä seuraa, että roottorin ja staattorin magneettinavat tulee pyöriä samaa tahtia eli staattorin pitää seurata roottorin liikkeitä. Jos näin ei olisi, välillä staattorin ja roottorin magneettiset vuorovaikutukset kiihdyttäisivät konetta välillä jarruttaisivat. Sellainen humpausilmiö syntyisi ja isoissa tahtimoottorikäytöissä kone pitää irrottaa verkosta ja tahdistaa uudelleen. Käynnistys tapahtuu yleensä epätahtikäämityksellä tai sitten älyelektroniikalla. Eli ei näitä voi silleesti käynnistää että tökätään seinään. Tarkoittaa siis, ettei se riitä että jollain invertterillä työnnetään siihen vain jonkin taajuista vaihtovirtaa.

No eihän se nyt kovin kummoinen homma ole taata magneettinapojen yhtäsuurta kulmanopeutta; riittää säätää staattorin vaihevirtoja tehoelektroniikalla + prosessorilla sen mukaan missä asennossa roottori on. Mutta mistäs se tiedetään? Pitäisi olla tieto roottorin kulmasta eli esimerkiksi rotaatioenkooderi roottorin akselilla. Toinen vaihtoehto on tämmöinen "sensorless control" eli staattorin vaihevirtoja moduloidaan korkeampitaajuisella signaalilla ja laskennallisesti tosiaikaisesti tutkitaan moottorin käyttäytymistä niihin.

No HD-käytössä voitaisiin puhua PMSM:stä (laturin magneetit roottorissa ja staattori roottorin sisällä). Ei olisi paha homma sytkän pyörijän paikalle laittaa sitä asentotunnistinta. Sitten pitäisi vielä loput tehdä, joka tarkoittaa topakkaa invertteriä, staattorin uudelleenkäämimistä, melkoisia algoritmejä prosessorikortille ja lopuksi toivotaan, että magneetit pysyy kiinni.

Hankalampi on vaihtovirtalaturista tehdä sähkömoottori kun siinä ei mitenkään luontevasti saa asentotunnistinta siihen akselille ympättyä joten pitäisi vielä älykkäämpi strategia olla. Hommaa hankaloittaa se kun ainakin tämä laturi minkä olen purkanut, staattori on kytketty kolmioon ja käämin päät on epoksissa. Tarviis vähän enempi informaatiota ja ne käämin päät näkyviin.

Tässä kun tätä lätinää nyt tuli niin huomauttaisin vielä, ettei ole mistään pelle peloton touhusta kysymys vaan totista totta (ks. nuo linkit). En löytänyt nyt linkkiä kuorma-autoihin tarkoitettuun ISG-moduuliin joka ylämäissä pystyisi jopa useamman kymmenen kilowatin lisätehon työntämään kampuralle. Kun on S&S:llä se ihme sytytysvimpain jossa on nakutuksentunnistin, niin kovasti kummastuttaa kun ei mikään firma ole vielä mp-käyttöön innostunut tämmöistä kehittämään.

Edit: lisätään vielä, että ainakin Hessu elektroniikkaskeptikkona riemastuu kun sanon, että periaatteessa tasavirtamoottori on synkronimoottori. Siinä vaan roottorin napoja liikutellaan staattorin napojen pysyessä paikallaan, mutta suhteellisuuden huomioon ottaen sillähän ei ole mitään väliä. Ja siinä kaikki tuo elektroniikka on "korvattu" mekaanisella kommutaattorilla. Mutta kääntäen: tarpeeksi älykkäällä tahtimoottorin ohjauksella se saadaan näyttämään DC-koneelta eli esim. sen nopeutta voi säätää portaattomasti ja vääntömomenttikin on yhtä topakka (epätahtikoneissa on huono vääntömomentti pienillä kierroksilla). Ja ei ole kuluvaa kommutaattoria. Ja kun se voi olla mekaanisesti kytketty koko ajan, ei tarvita edes rikkoutuvaa Bendixiä.

Tässä onkin hieman sulattelemista...

Olis varmaan helpompi jos vaihtovirtalaturi toimisi vastaavasti kuin pietsosähköinen ilmiö.
Eli kun "pietsoa" taivuttelee niin tulee ulos "sähköä"
ja kun antaa "pietsolle" "sähköä" niin taipuu/värähtelee.

Mitä te käytätte!, mä HALUUN samaa kamaa/lääkityksen....

(en jymmärtänny mithän, e yhthäs mithän....)

t: vielä enäm pihalla ku T**paxin naru....tahi lumiukko

Toi menis monelle läpi ikiliikkujana, sen verran vakuuttavan oloista tekstiä . Eikun leijonan kitaan hakemaan rahaa.

Nyt Lyytinen pää vähäks aikaa pakastimeen.

Eikä siin "vanhan-aikaisessa"kommuntaattorissa mitään vikaa ole!
Näkee ainakin millon on paskana. Ja sit kun on, sorvataan vähän.
Mut sorvaa nyt sitä rikki olevaa älyboxia.

hlyytine kirjoitti:No HD-käytössä voitaisiin puhua PMSM:stä (laturin magneetit roottorissa ja staattori roottorin sisällä). Ei olisi paha homma sytkän pyörijän paikalle laittaa sitä asentotunnistinta. Sitten pitäisi vielä loput tehdä, joka tarkoittaa topakkaa invertteriä, staattorin uudelleenkäämimistä, melkoisia algoritmejä prosessorikortille ja lopuksi toivotaan, että magneetit pysyy kiinni.

Hankalampi on vaihtovirtalaturista tehdä sähkömoottori kun siinä ei mitenkään luontevasti saa asentotunnistinta siihen akselille ympättyä joten pitäisi vielä älykkäämpi strategia olla. Hommaa hankaloittaa se kun ainakin tämä laturi minkä olen purkanut, staattori on kytketty kolmioon ja käämin päät on epoksissa. Tarviis vähän enempi informaatiota ja ne käämin päät näkyviin.

Teoria on erittäin hieno. Vaan käytäntö HD:ssa... Ensinnäkin, suurimmat laturitehot taitaa HD:ssa olla 38A * 14V = 532W. Jos toi on maksimi starttiteho niin 124" miehiä ei paljoo naurata. Ja lisäksi puristuksen yli saamiseksi sitä tehoa tarvitaan PALJON, taitaa evolaisen vakiostarttikin huitasta semmosia yli 200A piikkivirtoja => yli 2kW hetkellistä. Tuommosta tehoa / hetkellistä momenttia jos laturista yrittää niin kestomagneeteista lähtee magneettisuus, liima tai molemmat. Tarviit siis sähkömagneetit (tai oikosulkukäämin) myös roottoriin. Sitte vielä. Startissahan on itessä alennusvaihde ja sitten on startista kytkimelle vielä alennusvaihde. Starttilla ei tarvii siis läheskään sitä momenttia mitä tarttis kampuran päässä koneen pyöräyttämiseen. Pyöriville sähkökoneille on ominaista että momentti maksaa eli lisää kokoa. Vääntömomentti tulee magneettikentästä ja tiettyyn määrään rautaa mahtuu vain tietynverran magneettikenttää. Sen jälkeen rauta toimii magneettisena aineena yhtä hyvin kuin ilma... Sinne kampuran rattaan taakse ei taida mahtua semmosta konetta missä vääntö riittäis.

No joo ehkä aihetta olisi, vaikkakin voi olla niinkin päin, että nykyinen nuorison pipo aina päässä muoti olisi ollut tarpeen silloin aikoinaan. Ei tämä nyt sellainen akuutti homma ole että pitäisi pää käräyttää tällä, näitä on vaan mukava pohtia ja kokeillakin jopa. Tiedä vaikka joskus päästömittausten helpotuttua olisi hyötyäkin. Tuskinpa tulee kuitenkaan tehtyä.

Korjasin tuossa viime kuussa just Lucaksen vanhan startin ja totta on, että sen kommutaattorin ehostus on paljon helpompaa kuin hartsiin valetun paskan. Ja koko tämä lätinähän nyt pojottaa näillä sivuilla sen takia kun alunperin tulin todenneeksi niinkin "säälittävän" jutun etten pidä yhtään hartsiin valetuista paskoista. Eihän semmoisesta saa edes älyllisiä kiksejä.

MikaelT kirjoitti:Teoria on erittäin hieno. Vaan käytäntö HD:ssa...

Kyllä olen ajatellut kaikkia mainitsemiasi asioita. Se nyt on lähes varma, että liima ei kestä. Mutta ne magneetit siinä ei ole mitään state-of-art ja sen roottorin vaiheistuksen joutuisi joka tapauksessa muuttamaan. Mutta tämä on niitä asioita, etten uskalla sanoa "onnistuu" tai "epäonnistuu" ilman laskelmia. Voi joutua aika paljon tekemään uusiksi, ihan enskakoppaa myöten. Ei tässä mikään "mennään siitä mistä aita on matalin" juttu ole kyseessä.

MikaelT kirjoitti:...ja sitten on startista kytkimelle vielä alennusvaihde...

Tässä kohtaa meikäläinenkin ymmärsi jotain . Hommahan on itse asiassa täysin päinvastoin - siinä missä starttikehä pyörähtää kerran pyörii kone jo huomattavasti useammin. Kytkimessä iso ratas -> kampuran päässä pieni.

Joo mutta on siinä kyllä tosiaan nettona alennusvaihde kun se startin ratas taas on pieni verrattuna startin kehään kytkinpakassa.

Tosiaan, eihän tässä puhuttu missään vaiheessa ensiövedon välityksestä. Mykistyin vaan niin totaalisesti Lyytisen selostuksesta että moinen yksityiskohta pääsi lipsahtamaan ohi. Olin niin onnellinen kun minäkin olin ymmärtäväni tästä edes jotain ...

Oliskos sitten helpompi tehdä startista laturi, jos ei toisinpäin onnistu? Mutta tällä ei kyllä saa lisätilaa tuonne laatikonpäälle, mutta jos sitten vaikka se mekaaninen ahdin tuohon laturin tilalle

hlyytine kirjoitti:

MikaelT kirjoitti:Teoria on erittäin hieno. Vaan käytäntö HD:ssa...

Kyllä olen ajatellut kaikkia mainitsemiasi asioita. Se nyt on lähes varma, että liima ei kestä. Mutta ne magneetit siinä ei ole mitään state-of-art ja sen roottorin vaiheistuksen joutuisi joka tapauksessa muuttamaan. Mutta tämä on niitä asioita, etten uskalla sanoa "onnistuu" tai "epäonnistuu" ilman laskelmia. Voi joutua aika paljon tekemään uusiksi, ihan enskakoppaa myöten. Ei tässä mikään "mennään siitä mistä aita on matalin" juttu ole kyseessä.

Täähän ois kyllä aika mielenkiintoinen projekti. Kerro miten etenee jos alat tarkemmin miettimään. Minkäsverran tuommonen peruskone tarvittee momenttia puristuksen yli pääsemiseen?

Jos nyt vaan kuitenkin potkittais käyntiin....

No eilen tein vähän laskelmia. Otetaan peruskoneeksi 1200 sportster sen kankisuhteella, imuventtiili sulkeutuu 41 astetta ABDC, tällä hetkellä sylinterissä ilmakehän paine ja kampikammiossa ilmakehän paine koko ajan. Oletetaan vielä, että puristuslämpö ei haihdu sylinterin seiniin ja kone on täysin tiivis. Puristussuhde siis 9:1. Tällöin tiukin kohta on noin 28 astetta BTDC jossa tarvitaan 75 Nm vääntömomenttia.

Sitten oletetaan, että vauhtipyörällä ynnämuulla ei olisi inertiaa eli se ei avittaisi (eihän se tyhjällä akulla avitakaan). Samoin oletetaan, että yläkuolokohdassa se puristettu kaasu jäähtyy yhtäkkiä eli sen energia ei tuuppaa konetta eteenpäin kun mäntä yhtään menee TDC:n ohi. Tämä äskeinen oli pelkän kaasun puristukseen tarvittava momentti, jos olette pyörittäneet tulpatonta konetta 30 asteen pakkasessa niin eihän se lähellekään ole yhtä jäykkä kuin tulppien kanssa. Ravistetaan hatusta siis, että tarvitaan max. 50 % enemmän momenttia kuin yllä laskettu, sanotaan 110 Nm.

Otetaan sitten roottorin halkaisijaksi 20 cm magneettien liimapinnan kohdalta. Tälle kehälle pitää taikoa siis about 1200 N tangentiaalinen voima (pyöristetty ylöspäin, ettei kukaan rupea viilaamaan). Hämärän muistikuvan perusteella 90 % kehästä magneettien liimapintaa ja leveys 3 cm. Tällöin sen magneettien liiman pitää olla niin vahvaa, että jos kattoon laitetaan neliösentin kokoinen lätkä sillä liimalla, sen pitää kestää 6.4 N paino eli 0.7 kg punnuksen massa. Ei ihan erikeeper riitä, mutta melkein mikä tahansa muu. Siispä ne laturin liimat ei ole päteviä liimoja sähköisten rasitusten takia vaan ihan muista syistä.

Sitten lasketaas vielä tehontarvis. Jos oletetaan min. akkujännitteeksi 11 volttia ja max. virraksi 300 A, tuolla sähköllä saadaan konetta pyöritettyä joka kohdassa ainakin 4.8 kierrosta sekunnissa eli noin 290 rpm. Keskimääräinen vääntömomentti tällä nopeudella on noin 25 Nm ja siitä startin tehoksi tulee tuolla nopeudella 0.75 kW. Keskimääräinen virtahan on vain noin 70 A, mutta siinä lähellä yläkuolokohtaa vetäisee sen 300 A ja piikkiteho sillä kohti on 3.3 kW.

Tämä tarkastelu on siis reippaasti yläkanttiin, kesäkelissä luvut on pienempiä. Mutta pahin mahdollinen skenaariohan se on, jonka mukaan lasketaan. Jos mietitte esim. tuota tarvittavaa vääntömomenttia se tarkoittaa, että kampuran päästä pitäisi tulpallista konetta vääntää 50 cm varrella 20 kg painolla. Eikö aika realistinen? Samoin jostain kumman syystä tuo 0.75 kW teho on ihmeen lähellä sitä vakio 0.8 kW starttia.

Oikeastaan yllätti itsenikin nämä laskelmat, luulin paljon isompia arvoja tulevan.

PS. perinteisessä startissa menee kenttäkäämiin virtaa "hukkaan". Onhan sitä jollain Compufirellä tms. semmoinen kestomagneettikentällä oleva startti. En ole kenenkään nähnyt siitä kirjoittavan, olisi ihan mielenkiintoista.

Edit: tämä laskelma antaa vahvistusta sille todelliselle havainnolle, että akun Ah-määrä ei niinkään ratkaise vaan paljonko sen hetkellinen virranantokyky on.