Nojapyörän sähköistäminen

Rakennatko omaa nojapyörää? Täältä voit saada vinkkejä projektiisi.
Avatar
Vilijami
Pistosuojattu sisällöntuottaja
Viestit: 3989
Liittynyt: 27 Maalis 2014, 10:19
Paikkakunta: Oulu

Re: Nojapyörän sähköistäminen

ViestiKirjoittaja Vilijami » 29 Heinä 2019, 10:23

mhelander kirjoitti:Nykyään sitä voi tulla muualtakin, itsellä on asuntovaunussa nyt aurinkokennot ja Lithium-pohjainen akusto, ja siitä tuli kerralla täysin omavarainen mukaan lukien katolla oleva ilmastointilaite. Taidan jatkossa ladata sillä akkuporien ja -ruohonleikkurin akut "ilmaiseksi"...

Eikö vaunun ilmastointi kuluta noin 1kW/h? Kuinka isot paneelit ja akusto tuohon tarvitaan?

jori
Pistosuojattu sisällöntuottaja
Viestit: 10472
Liittynyt: 15 Syys 2006, 19:00
Paikkakunta: Tampere, Petsamo

Re: Nojapyörän sähköistäminen

ViestiKirjoittaja jori » 29 Heinä 2019, 10:32

Mahe kirjoitti:Lainaanpä tätä ketlua kun otsikko on mukavan yleispätevä:

Haluistko joku vääntää ratakistkosta miten noi voltit (24/36/48), watit (250/350/750/1k), ja akun ampeeritunnit suhtautuu pyörän käyttöominaisuuksiin? Nopeus avustettuna, toimintasäde, akun kestävyys (erilainen kuormitus kai "kuluttaa" akkua eri tavalla?) jne? Jos vielä laitetaan semmonen rajoitus että pitäis olla katulaillinen ilman vakuutusta?

Nää sähköjutut on aina ollut jotenkin ihan hemmetin vaikeita ymmärtää. Sähkö on sinistä, sitä tulee seinästä ja se sattuu :)

Minulle oli aikanaan suuri oivallus ymmärtää, että sähkökone on aina, virtapiiri kytkettynä pyöriessään, sekä moottori, että generaattori. Aina kun tämä pyörii, tuottaa se magneeteillaan käämiin jännitettä, jonka suunta on pyörittävää virtaa tuottavan jännitteen vastainen.

Vaikea ehkä kertalukemalla hamottaa, mutta sisältää tärkeän ajatuksen. Sähkömoottorin läpi kulkevaa virtaa ajaa toisaalta ulkoinen käyttöjännite ja toisaalta koneen pyörimisnopeudesta riippuva, koneen itse generoima vastajännite, joka siis pienentää käyttöjännitteen mahdollisuutta aiheuttaa läpi menevää virtaa eli momenttia.

TÄmä tarkoittaa, että kullekin koneelle on olemassa tiettyä pyörimisnopeutta vastaava jännite, jota pyörivään moottoriin syöttämällä moottorin läpi ei kulje virtaa lainkaan. Vastaavasti jos ulkoista jännitettä nostetaan gtämän yläpuolelle, tuottaa tuo jännite virran, joka pyrkii kiihdyttämään moottorin uudelle, noussutta jännitettä vastaavalle pyörimisnopeusalueelle. Tämä tarkoittaa, että käyttöjännite tekee moottorista erityisesti tietylle pyörimisnopeusalueelle tarkoitetun laitteen.

Tuon ankkurireaktioksi kutsutun sähkökoneen vastajännitettä tuottavan pyööriminopeus-jännite-ominaisuuden lisäksi sähkökone on pelkkä tyhmä käämistö, eli vastus, jonka läpi menee virtaa sitä enemmän, mitä enemmän käämin päiden väissä on jännitettä.

Edellä kuvattu tuottaa sen tilanteen, jossa sähkömoottorin maksimitehon käsite muuttuu hämäräksi. SÄhkökoneen käämitys on tehty tietystä langasta, joka kestää tietyn virran ja virtahan tuottaa sähömoottorin momentin. Maksimivirta on siis rajoitettu käämilangan paksuuden mukaan. Toisaalta maksimivirta (momentti) riippuu paitsi läpi syötettävästä jännitteestä, myös koneen pyörimisnopeudesta. Nopeushan vähensi käämin läpi menevää virtaa tuottamalla vastajännitteen käämin päiden väliin. Täsmälleen sama moottori voi siis olla teholtaan (momentti kertaa nopeus = virta kertaa jännite) oikeastaan mikä tahansa, jos tuolle pyörimisnopeudelle muista syistä voidaan päästä ilman käämin palamista. Tämän takia sama sähkömoottori voi olla kilvitetty eri käyttötarkoituksissa erilaiselle maksimiteholle.

Sama sähkömoottori voi siis 24 V käyttöjännitteellä olla 250 W tehoinen, tai 36 V jännitteellä (P=RU^2) 563 W tai 42 V jännitteellä 766 W tehoinen, tai 48 voltilla kilowattinen. Edellyttäen tietenkin, että käämit kestävät suuremman lämpenemisen.

Toisaalta, kun moottorin tuottama teho riippuu lopultakin ulkoisesta kuormituksesta, ei sama moottori kilowattisena kuumenekaan sen enempää kuin 250-wattisena, jos ajetaan samalla pyörällä samaa vauhtia. Keskimääräinen teho kun ei riipu moottorista, vaan kulkuvastuksista. Vaikka moottori sinänsä olisi täydellä jännitteellä ajaen 1 kW, ei se nykyaikaisella säätimellä 25 km/h ajaen käytä tähän täyttä jännitettä, vaan käämien läpi menee vain se sama 24 V.

Toisaalta moottorin hyötysuhde riippuu käämien läpi menevästä virrasta ja suosii pieniä virtoja. Hyötysuhde on parhaimmillaan, kun moottori pyörii pienellä momentilla hyvää vauhtia ja käämien läpi menevä jännite ja siis virta on ankkurireaktion takia pienentynyt. Tämä tarkoittaa, että sähkömoottorin hyötysuhde on parhaimmillaan, kun moottorin läpi menevät virrat ovat pieniä. Virrat ovat pieniä, kun käämin päiden välinen jännite on alhainen. Tämä jännite alenee, sekä säätimen takia, että pyörimisnopeuden aiheuttaman vastajännitteen (ankkurireaktio) takia.

Edullisinta akun keston kannalta on siis käyttää moottoria vasta hyvässä vauhdissa ja käyttää pohjetta vauhdin aikaansaamiseen. Tässä mielessä isotehoista moottoria käytettäessä pitää malttaa ajaa yhtä hiljaa kuin pienitehoisella, jotta akku kestää yhtä pitkään. Tässä isompitehoinen voi jopa säästää akkua, jos mäki on niin jyrkkä, että pienempitehoisella nopeus ehtii pudota liian alas ja moottorin virrat nousta, kun isompitehoisella voi hieman suurempaa tehoa käyttäen pitää nopeuden kohtuullisena ja moottorvirrat pienempinä.

Ei tullut ratakiskoa, vaan tippaleivän muotoinen rautalankapallo, mutta ankkurireaktion oivaltaminen ja momentti-virta ja jännite-nopeus yhteyksien ymmärtäminen ovat ne työkalut, joilla näistä sähkömoottoriasioista saa selvän, kun vain malttaa pohtia. Laitan tähän alle vielä kerran tasavirta sähkömoottorin tilapiirroksen, jos vaikka auttaisi hahmottamaan tekstin sisältöä. Tuo piirros on pelkkää matematiikkaa, ei minkään erityisen moottorin mitattuja arvoja, mutta siinä on piirroksen muodossa, mitä tuossa yritin selittää.
Kuva
Jori

On se kumma hyypiö tämä ihminen.
Kun kerran omaksuu tietyn käsityksen ja asenteen jostain asiasta, tulee aivan kuuroksi ja sokeaksi todisteille, jotka kumoaisivat nuo käsitykset, ja varsinkin unohtaa ne. - Sakari Holma

jori
Pistosuojattu sisällöntuottaja
Viestit: 10472
Liittynyt: 15 Syys 2006, 19:00
Paikkakunta: Tampere, Petsamo

Re: Nojapyörän sähköistäminen

ViestiKirjoittaja jori » 29 Heinä 2019, 10:49

Vilijami kirjoitti:
mhelander kirjoitti:Nykyään sitä voi tulla muualtakin, itsellä on asuntovaunussa nyt aurinkokennot ja Lithium-pohjainen akusto, ja siitä tuli kerralla täysin omavarainen mukaan lukien katolla oleva ilmastointilaite. Taidan jatkossa ladata sillä akkuporien ja -ruohonleikkurin akut "ilmaiseksi"...

Eikö vaunun ilmastointi kuluta noin 1kW/h? Kuinka isot paneelit ja akusto tuohon tarvitaan?

Tuntuisi oudolta, jos asuntovaunun ilmastointilaite kuluttaisi saman kuin asuntoihin tarkoitettu ilmalämpöpumppu, joka ainakin minulla on noin 1 kW tehoinen. Jäähdytyshommassa teho on vieläkin alhaisempi, koska ainakin suomen olosuhteissa lämpöä pumpataan vain kymmenkunta astetta korkeammalle. Talvella tuo lämpötilaero so. kompressorin vastapaine, voi olla yli 40 astetta.

Olisikohan mielikuvasi 1 kW laitteesta tarkoittanut lämpötehoa, joka näissä ilmalämpövehkeissä on noin kolminkertainen otettuun sähkötehoon nähden, jolloin laitteen ottoteho olisi reilut 300 W.

PS. Keskimääräisen energiankulutuksen yksikkö on kWh/h, mikä voidaan ilmasista myös "keskimäärin 1 kW"
Jori

On se kumma hyypiö tämä ihminen.
Kun kerran omaksuu tietyn käsityksen ja asenteen jostain asiasta, tulee aivan kuuroksi ja sokeaksi todisteille, jotka kumoaisivat nuo käsitykset, ja varsinkin unohtaa ne. - Sakari Holma

Avatar
Ralii
Sisällöntuottajakokelas
Viestit: 240
Liittynyt: 06 Tammi 2009, 21:14
Paikkakunta: Helsinki

Re: Nojapyörän sähköistäminen

ViestiKirjoittaja Ralii » 29 Heinä 2019, 10:52

Keskimoottorille yleistäen siis että aina hyvällä kadenssilla ajaminen säästää kulutusta. No mutta näinhän se taitaa olla kuskillekkin.

Ongelmana mulla on että keskimoottori taitaa pyöriä aina sinne 140-kadenssiin asti jolloin hyvät kierrokset todellakin on hyvät kierrokset. Lyhyemmät kammet auttais (tähänkin) kaiketi.
1000w Python sähkötrike

Avatar
mhelander
Pistosuojattu sisällöntuottaja
Viestit: 3750
Liittynyt: 20 Syys 2010, 22:55
Paikkakunta: Oulu

Re: Nojapyörän sähköistäminen

ViestiKirjoittaja mhelander » 29 Heinä 2019, 11:53

jori kirjoitti:
Vilijami kirjoitti:
mhelander kirjoitti:Nykyään sitä voi tulla muualtakin, itsellä on asuntovaunussa nyt aurinkokennot ja Lithium-pohjainen akusto, ja siitä tuli kerralla täysin omavarainen mukaan lukien katolla oleva ilmastointilaite. Taidan jatkossa ladata sillä akkuporien ja -ruohonleikkurin akut "ilmaiseksi"...

Eikö vaunun ilmastointi kuluta noin 1kW/h? Kuinka isot paneelit ja akusto tuohon tarvitaan?

Tuntuisi oudolta, jos asuntovaunun ilmastointilaite kuluttaisi saman kuin asuntoihin tarkoitettu ilmalämpöpumppu, joka ainakin minulla on noin 1 kW tehoinen. Jäähdytyshommassa teho on vieläkin alhaisempi, koska ainakin suomen olosuhteissa lämpöä pumpataan vain kymmenkunta astetta korkeammalle. Talvella tuo lämpötilaero so. kompressorin vastapaine, voi olla yli 40 astetta.

Olisikohan mielikuvasi 1 kW laitteesta tarkoittanut lämpötehoa, joka näissä ilmalämpövehkeissä on noin kolminkertainen otettuun sähkötehoon nähden, jolloin laitteen ottoteho olisi reilut 300 W.

PS. Keskimääräisen energiankulutuksen yksikkö on kWh/h, mikä voidaan ilmasista myös "keskimäärin 1 kW"

Jep. Mun vaunussa on Dometic -merkkinen matkailuajoneuvon lämpöpumppu joka on asennettu kattoikkunan reikään. Laite ottaa noin 500W kun se jäähdyttää, ja yli 1000W jos jostakin syystä lämmittää (joko sulattaa kennoaan, tai on automaatti-asennossa ja sisällä on kylmempää kuin termostaatin asetus).

Käytännössä virtaa kuluu 12V akusta 55-60A kun kompressori pyörii, ja sitten vähän vaihtelua tulee siitä miten kovaa puhallin pyörii. Kompressori käy aluksi koko ajan kun lähdetään jäähdyttämään sisätilaa, ja sitten kun ollaan lähellä asetusta niin ensin puhaltimen pyörintänopeus laskee, sitten kompressori alkaa pulssittamaan.

Näin 1.2 kWh:n akku ei tyhjene vajaassa kahdessa tunnissa vaan virtaa riittää 20% jäännösvaraukseen asti yleensä yli kolme tuntia.
Käytännössä tätä ei tarvita, esimerkiksi viime viikon helteillä kun aamulla herää, ei ole vielä sisällä liian kuuma. Noin klo 10:n aikaan pistetään invertteri päälle ja ilmastointi, näin kompensoidaan auringon lämmittämien seinien ja katon sisälle siirtämää lämpökuormaa.

Sitten yleensä siirrytään ulos jolloin invertteri sammutetaan. Näin aurinko lataa akkuja taas täyteen, seuraavan kerran jäähdytystä tehdään vasta ruoka-aikaan myöhemmin jolloin akut on lähes täynnä. Sähköä jää vielä 40-50% kapasiteetista jäljelle yötä varten ja taas aamulla aurinko ehtii ladata akut lähes täyteen ennen seuraavaa kierrosta.
Kaikki tämä kun kaikki asumisen kulutuskohteet on päällä, eli 12V sähköt on koko vaunussa, kännyjä/tablettia ja läppäreitä ladataan ja jääkaappi sekä Alde-lämmitin käyvät kaasulla (johon tarvitaan myös sähköä).

Yllätys oli että ennen helteitä pidin vaunua käyttökunnossa pari viikkoa, tuolloin akkujen varaus säilyi yli 90%:n myös pilvisinä päivinä. Tuolloin ei invertteriä tai ilmastointia käytetty kuin koemielessä.

Mun mielestä kaikkiin matkailuajoneuvoihin pitäisi jo tehtaalla laittaa katolle kenno tai pari, käyttää asuintilan akkuna litium-pohjaista ja näin systeemistä tulee käyttökuluiltaan paljon edullisempi ja käytännössä 100% omavarainen.
-Mika

Käytössä: omavalmisteet Evo off-roader @ 2015 & Vendetta kopio @ 2012, tehtaalta M5 CrMo Lowracer @ 2010
Myydyt: Proto off-roader omavalmiste @ 2012-2016, MetaPhysic (26"/29er & 700c) @ 2011-2017.

Avatar
mhelander
Pistosuojattu sisällöntuottaja
Viestit: 3750
Liittynyt: 20 Syys 2010, 22:55
Paikkakunta: Oulu

Re: Nojapyörän sähköistäminen

ViestiKirjoittaja mhelander » 29 Heinä 2019, 12:02

jori kirjoitti:Jäähdytyshommassa teho on vieläkin alhaisempi, koska ainakin suomen olosuhteissa lämpöä pumpataan vain kymmenkunta astetta korkeammalle. Talvella tuo lämpötilaero so. kompressorin vastapaine, voi olla yli 40 astetta.

Olisikohan mielikuvasi 1 kW laitteesta tarkoittanut lämpötehoa, joka näissä ilmalämpövehkeissä on noin kolminkertainen otettuun sähkötehoon nähden, jolloin laitteen ottoteho olisi reilut 300 W.

Tosiaan tuo Dometic ei ole mikään energiansäästäjä, sen COP eli hyötysuhde ei ole paljoa suurempi kuin 1. Eli tuottaa kylmää energiaa vain vähän enemmän kuin mitä kuluttaa sähköä. Lämmitykseen ei se käytä lämpöpumppua lainkaan vaan vastuksia joilla COP on 1.

Jos taas tässä käytettäisiin "mini split" lämpöpumppua, eli sellaista jonka teho on 6000-9000 BTU:ta (jostakin syystä imperialistit tykkää näistä muinaisista lämpötehon mittayksiköistä) niin virrankulutus olisi tuolle 6000 BTU mallille reilusti alle 500W sisältäen kaiken mitä laite tarvii, ja sillä on COP 3-5 riippuen lämmitetäänkö vai jäähdytetäänkö.
Käytännössä tuollainen voisi korvata kaasulla toimivan Alde-lämmityksen talvella (jos tykkää ilmalämmityksestä) ja kesällä sen energiankulutus jäähdytyksessä olisi nykyiseen verrattuna noin puolet.

Vielä parempi olisi jos tuo mini-split muutetaan vettä jäähdyttäväksi tai lämmittäväksi laitteeksi. Sellainen pitäisi tehdä itse...
-Mika

Käytössä: omavalmisteet Evo off-roader @ 2015 & Vendetta kopio @ 2012, tehtaalta M5 CrMo Lowracer @ 2010
Myydyt: Proto off-roader omavalmiste @ 2012-2016, MetaPhysic (26"/29er & 700c) @ 2011-2017.

jori
Pistosuojattu sisällöntuottaja
Viestit: 10472
Liittynyt: 15 Syys 2006, 19:00
Paikkakunta: Tampere, Petsamo

Re: Nojapyörän sähköistäminen

ViestiKirjoittaja jori » 29 Heinä 2019, 12:28

Ralii kirjoitti:Keskimoottorille yleistäen siis että aina hyvällä kadenssilla ajaminen säästää kulutusta. No mutta näinhän se taitaa olla kuskillekkin.

Ongelmana mulla on että keskimoottori taitaa pyöriä aina sinne 140-kadenssiin asti jolloin hyvät kierrokset todellakin on hyvät kierrokset. Lyhyemmät kammet auttais (tähänkin) kaiketi.

Tottakai. Kaikki paranee, kun kammet lyhenee. :D
Jori

On se kumma hyypiö tämä ihminen.
Kun kerran omaksuu tietyn käsityksen ja asenteen jostain asiasta, tulee aivan kuuroksi ja sokeaksi todisteille, jotka kumoaisivat nuo käsitykset, ja varsinkin unohtaa ne. - Sakari Holma


Palaa sivulle “Nojapyörän rakentaminen”

Paikallaolijat

Käyttäjiä lukemassa tätä aluetta: Ei rekisteröityneitä käyttäjiä ja 2 vierailijaa