Nome: Sergio Capraro
Su di me: Nato il 28 Gennaio 1953 a Vicenza
Perito industriale Meccanico
Dottore in Ingegneria Meccanica
Dirigente settore Commercio
Dirigente settore Industria
Imprenditore
Docente part time di Fisica; Meccanica e Macchine
sergio.capraro@libero.it
Interessi: Open project VI-Veicolo Intelligente®
- Consumo energetico teorico alla velocità massima pari a 0,01 KWh/Km.
- Costo stimato per 100 Km. pari a 0,25 €.
Studi preliminari, immagini e rendering dei veicoli non ancora pubblicabili per ovvie ragioni di riservatezza.
Vivo a: IT, Veneto/Vicenza
Specializzazione::
Webpage:
|
|
|
|
|
|
|
|
Post in bacheca Green [
23
] |
Commenti a reportage [
46
] |
|
|
25/4/2011
|
Veicoli Elettrici
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Il motore elettrico, parametri caratteristici e sostanza. Visto quel che si dice e si scrive in relazione alla trazione elettrica o mista endotermico-elettrico che sia, vale la pena di affrontare l’argomento partendo dal cuore necessario a far girare le ruote.
Così come il nostro conferisce energia meccanica al sangue mettendolo in movimento garantendoci così il ciclo vitale, la macchina elettrica chiamata motrice o motore (elettrico) conferisce, nel caso dell’automotive, energia meccanica alle ruote rendendo possibile il ciclo di movimento di un veicolo.
Dato che questa energia meccanica non è muscolare chiamiamo solitamente semoventi, i veicoli a motore. Al solito, per macchina si intende un insieme di componenti ed apparecchi, capaci di trasformare la forma dell’Energia, non certo di crearla.
L’attributo, la denominazione elettriche sta appunto ad indicare che l’input energetico è di tipo elettrico (EE: CC o DC; CA o AC) e l’output energetico è di tipo meccanico specificatamente in forma di energia cinetica.
La classificazione classica dei motori elettrici oggi vale poco perchè l’elettronica moderna ci permette di manipolare l’input in termini di corrente, frequenza e tensione, consentendo prestazioni fino a poco tempo fa impensabili e tipicamente riconducibili solo a precise categorie.
Chi desidera rendersene conto lo può tranquillamente fare armandosi di volontà e pazienza. Questo reportage, volutamente breve e discorsivo, vuole contribuire a chiarire molte inesattezze che continuo a vedere.
Da sempre mi piace la tecnologia ed ancor oggi ammiro la motoristica endotermica; la moderna elettrica però mi ha affascinato per varie ragioni al punto da elaborare un progetto di prossima realizzazione "veramente verde". I perchè le mie idee abbiano poco a che vedere con l’impostazione dell’automotive elettrico che tanto si discute e che ci si accinge a vendere, trova ragione anche in queste brevi e spero utili considerazioni.
A. Le prestazioni di un motore elettrico analogamente al caso endotermico, possono essere sintetizzate in forma grafica dalle curve di potenza, coppia, rendimento e consumi specifici correlati al numero di giri. Provate a chiederle prima di acquistare un’auto e vedrete quanto sia facile averle eppure un motore, così come un’auto, sono testati in vari modi al banco e su strada.
B. Parlare di rendimenti dell’ordine del...o del..., di consumi del... o del... e così via dunque, non ha mai senso in generale ma solo se riferito ad un ben preciso numero di giri corrispondente ad una potenza resistente determinata dalla specifica andatura.
C. Se si vuol vendere bene un motore di qualsivoglia tipologia, così come qualunque altro prodotto o servizio dunque, si presenteranno ovviamente i parametri migliori che però non possono ritenersi applicabili se non entro il campo di validità corrispondente che può essere anche un’unica determinata condizione.
D. Se si deve vendere un motore rispettando delle regolamentazioni o delle consuetudini esistenti(per fortuna un pò alla volta sempre di più così si fa a tutela dell’acquirente), si dovrà invece far riferimento alle precise indicazioni date da queste norme, regolamenti o consuetudini.
Trattando del nuovo, del non regolamentato, del non normato, è facile capire come sia dicibile, pubblicizzabile un pò di tutto e più scarsa sia la tutela.
Ignorando questo, risulta frequente credere che nel razionale terreno esistano i miracoli. Un motore elettrico, come ogni altro dunque viene presentato con i dati di targa, altrimenti detti nominali, o rated performances o...comunque corrispondenti a precisi servizi tipo S12, S2, S3...
Questi dati di solito si riferiscono ai valori del range di massimo rendimento ed ogni parametro, per quanto è consentito, viene dichiarato ovviamente per competere nel modo migliore non certo per fornire informazioni poco brillanti quindi scarsamente appetibili e vendibili.
Dire che un motore elettrico ha un rendimento del 90% corrisponde già ad un azzardo poichè è molto più veritiero parlare di un 80% di rated efficiency per un PMBLDC (permanent magnet brushless direct current), precisando doverosamente, che da tali livelli si scende qualora i magneti non siano naturali ed entrambi i campi magnetici siano ottenuti con bobine sulle quali viene fatta circolare la corrente elettrica. Che poi con i magneti permanenti si ottenga un reale risparmio in termini energetici merita una sottile precisazione cui qui soprassiedo.
Riassumendo la sostanza ribadisco che i valori appena citati e peggio ancora quelli solitamente sbandierati, sono per lo più da considerarsi dei top poichè la curva del rendimento o del consumo specifico non può essere piatta negli elettrici come non lo è negli endotermici. Anche nell’elettrico quindi non si può prescindere dalla tipologia del movimento che si intende valutare.
Scettici desiderosi di conferme?
Vi invito a prendere carta e penna ed a confrontare la riserva energetica dichiarata disponibile a bordo delle vetture elettriche di prossima uscita con le autonomie dichiarate.
Chi fosse interessato solo ad intuire, rifletta sull’ormai standard di dotazione che consente all’utente di scegliere tra varie andature: economica, normale, sportiva. Che sia casuale ovvero necessario per ritrovare la realtà?
Se può risultare interessante questi come altri calcoli possono essere fatti insieme.
La bibliografia riporta motori e generatori elettrici con rendimenti maggiori del 90% ma non si può confondere le esaltanti citazioni dei generatori sincroni di grosse dimensioni, utilizzati nei potenti gruppi delle centrali elettriche a ciclo vapore da combustibile fossile o nucleare (98%?), con le piccole realtà poichè le possibilità tecnologiche costruttive e l’utilizzo sono fortemente diversi.
Come in ogni cosa la fatica paga sempre; se si è motivati a valutare quel che si dice, si scrive, si proietta, si..., si..., si...(reportage di ogni colore inclusi ovviamente), domandiamoci anzitutto come stiamo indagando per cercare ciò che con maggior probabilità può essere la realtà.
Di solito ci si avvicina.
|
|
[Foto]
|
[Video]
|
|
|
|
|
Per chi vuole conoscere di più degli hub motor PMBLDCDD (il DD sta per direct drive; molti sono GR cioè gear drive). Il più delle volte sono progettati come sincroni trifase.
Questo splendido esercizio tecnologico con elettronica integrata, è anche capace di dare più coppia quando ce n’è meno sfruttando un rilevatore/trasduttore (straing gauge) posizionato sull’albero.
Ovviamente alle prestazioni elevate concorre l’impiego di magneti permanenti al neodimio denominati spesso alle terre rare o supermagneti.
Un prodotto purtroppo non italiano pur vantando la nostra Italia primati assoluti nel settore ed essendo proprio delle nostre zone il pioniere di questa specifica applicazione.
|
|
| |
|
|
|
REPORTAGE
|
|
|
|
Il motore elettrico
|
|
|
|
|
posted on 4/23/2011 at 22:44
|
[Per inserire commenti devi essere iscritto su HowToBeGreen] JOIN NOW
|
|
|
|
|
Grazie Sergio di questo bel post e soprattutto dell’invito sempre valido ad impegnarsi per capire, riflettere, calcolare... Mi pare che quest’invito sia ogni giorno più necessario!
Le perdite di efficienza in un motore endotermico sono combustibile incombusto, calore dei fumi, attrito radente, resistenza dei condotti di aspirazione e scarico ed infine attrito volvente dei cuscinetti sugli alberi.
Di tutti questi a prima vista in un motore elettrico c’è solo l’attrito volvente dei cuscinetti, cui vanno sommate le perdite per effetto joule sui conduttori che, se le sezioni sono adeguate, dovrebbero essere piccole. Dalle tue parole deduco però che esistono altre perdite (legate al campo magnetico indotto?) o che le perdite per effetto joule sono significative.
Puoi fare chiarezza su questo?
Grazie mille e buona giornata!
|
|
|
| |
|
|
|
|
Hai perfettamente ragione: spesso penso se piuttosto che ogni giorno più necessario, appartenga già al passato il tempo in cui si poteva porre rimedio.
La speranza però è d’obbligo anche perchè come sempre tutto tende al naturale equilibrio cui in qualche modo comunque si arriva.
Quindi rimboccarsi le maniche o pedalare se si preferisce.
Nel merito, ti ringrazio per l’interesse e per il quesito cui, fatto salvo ulteriori approfondimenti, risponderei brevemente così.
Anche se Lavoro o Energia sono misurati nell’identica unità che nel sistema SI è il [J] Joule così come per la Potenza è il [W] e dunque a parità di componente scalare sono da ritenersi equivalenti, non lo sono nelle diverse forme, in termini di rendimento possibile delle potenziali trasformazioni.
Si è soliti infatti qualificare tali grandezze con il termine "più o meno pregiate", proprio per l’attitudine che una specifica forma energetica dimostra nell’essere trasformata in un’altra con minore o maggiore perdita.
L’energia meccanica come l’elettrica sono tipicamente pregiate mentre il calore o energia termica che dir si voglia lo è solo se utilizzata tal quale e diventa non pregiata qualora la si utilizzi per ricavare lavoro meccanico trasformandola in qualche modo.
Perchè un motore elettrico o un generatore elettrico o una macchina elettrica tipo trasformatore ecc. hanno rendimenti elevati?
Logicamente perchè l’imput è dato da energia pregiata: elettrica o meccanica.
Perchè la migliore soluzione per produrre energia elettrica (ciclo combinato o misto gas-vapore) delle moderne centrali termoelettriche arriva all’eccellente rendimento del 60% ma nulla ci è dato fare oltre?
Ovvio poichè l’imput è energia chimica o se preferisci calore; l’energia termica prodotta dal processo di combustione che è notoriamente poco pregiata perchè successivamente oggetto di trasformazione in lavoro meccanico.
Le ragioni di queste affermazioni sono indagate specificatamente dalla disciplina della termodinamica.
E’ noto che i motori elettrici "scaldano" anzi spesso la causa dela rottura è la fusione degli avvolgimenti.
Ebbene le perdite meccaniche difficilmente in una qualsivoglia macchina superano il 10%ma come hai ben detto è il calore generato dall’effetto Jaule oltre che le inefficienze elettromagnetiche a contribuire in misura discreta nel ridurre il rendimento globale.
Non è forse l’effetto Jaule che si sfrutta per riscaldare l’acqua dello scaldabagno, l’aria del phon, l’aria di casa...?
Energia pregiata elettrica (o secondaria perchè in natura sostanzialmente non esiste) trasformata in calore e quanto calore!
Pensiamo ai forni elettrici per la fusione e l’affinazione dell’acciaio.
Se il mtore elettrico gira al regime di rate queste perdite saranno limitate e l’equilibrio termico ottimizzato.
Ma se vuoi coppia devi dare corrente e se dai corrente otterrai calore.
Questo calore può essere talmente elevato che tipicamente i motori cosiddetti di coppia o torque motors sono raffreddati a liquido come lo sono gli endotermici.
Un’ultima cosa dato che siamo in argomento.
EE-motore elettrico-energia meccanica di trazione: sulla base di tale ciclo potremmo parlare di rendimenti del 75%?
Combustibile Fossile-ee-motore elettrico- energia meccanica di trazione: sulla base di tale ciclo potremmo parlare di un rendimento del 45%? (60x0,75).
Qual’è quello giusto?
Qual’è l’inquinamento giusto?
Grazie e buona serata.
Sergio Capraro
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Potrebbero interessarti.. |
|
|
.JPG)
.JPG){kind=small}
.JPG){kind=small}
