Scooter Motor Seçimi

Katılım
23 Haz 2018
Mesajlar
139
Puanları
6
Elektrikli scooterlar günümüzde olduça popiler hale geldi. Bir çok kişinin kendi imkanları ile bir scooter imal etme planı olduğunu da biliyorum. Bu nedenle fizik bilgilerimizi hatırlayalım ve bir scooter üzerindeki kuvvetleri anlamaya çalışalım. Mekanik konstrüksiyon olarak herhangi bir hesaplama yapmayacağız. Basitten karmaşığa doğru ilerleyerek nihai hedefimiz ihtiyacımız olan motor ve batarya gücünü tespit etmek olacaktır.


Öncelikle ne kadar hıza ulaşmak istiyoruz, Kaç kilogram taşımak istiyoruz gibi bazı kriterler belirlemeliyiz. Ben aşağıda yazdığım değerleri seçtim ve hesaplama referanslarımız bu değerler olacaktır.

Maks. Hız : 30Km/h
Maks. Taşıma Kapasitesi : 120Kg
Hızlanma Süresi : 5sn
Scooterın Kendi Ağırlığı : 20Kg


İstediğimiz hızı m/s cinsinden hesaplayalım. 1 saat te 30Km gidiyoruz. Saati saniyeye dönüştürelim. 1 saat = 60dk = 3600sn (60dk x 60sn) Kilometreyi de metre cinsinden yazarsak 30000mt/3600sn hızımız var. Saniyedeki hız için 3600 ile sadeleştirme yaparsak 8.33mt/sn hızımız olduğunu hesaplarız.

Hızlanmak için gerekli ivmeyi hesaplayalım. İvme a = V / t formülü ile hesaplanır ( V : ulaşılmak istenen hız (m/s), t : süre (s) ). O halde bize gerekli ivme değeri;

a = 8.33 / 5 = 1,66m/s² olarak hesaplanır.

Sonraki aşama bu ivmeyi sağlayacak kuvveti hesaplamak olacaktır. Bu hızlanmanın düz yolda olduğunu varsayıyoruz ve şimdilik sürtünmeyi ihmal ediyoruz. F = m x a formülünden yararlanarak gerekli kuvveti hesaplayalım.

F = 140 x 1,66 = 232N değerine ulaştık.

Bizim Scooterımızın 0 dan 30Km/h hıza hızlanmak için düz yolda olmak kaydı ile tam yüklü olduğu durumda ihtiyac duyduğu kuvvet 232Newton dur. Henüz bir elektrik motorumuz yok. Scooter a binen cin ali yi arkadan cin veli 232N ile koşarak 5 saniye boyunca ittiriyor.. Peki 5sn sonra istediğimiz hıza ulaştık ve artık scooter ı arkadan cin veli ittirmeyi bıraktı. Yol düz olduğu sürece sürtünme olmasaydı başka hiç bir kuvvete ihtyaç olmaksızın scooter sonsuza kadar yavaşlamadan 30km/h ile yoluna devam edebilirdi. Ancak gerçek hayatta durum böyle değil. İstenilen hıza ulaşıldıktan sonra mevcut hızı korumak için sürtünme kuvvetlerini dengeleyecek bir kuvvete daha ihtiyacımız var. Yani cin veli ilk baştaki kadar zorlanmasa da hafifçe bizi ittirmeye devam etmeli...

Sürtünmeyi etkileyen bir çok sebep var. Bunların başında aktarma ve hava ile sürtünme geliyor. Başka bir ifade ile rüzgar direnci sürtünme üzerinde büyük bir etken oluşturur. Sürtünmeyi hesaplamak kolay değil. Bu nedenle bu tarz basit hesaplamalarda ihmal edilir. Ancak biz burada kaba bir yaklaşımda bulunacağız. Scooter hızlandıktan sonra etki eden bir tahrik kuvveti olmadığında bir süre sonra tekrar duracaktır. Durmamızı sağlayan kuvvet sürtünme kuvvetidir. O halde 30Km/h hızı çıktıktan sonra 120sn sonra scooter ın durduğunu varsayalım. Yine ivme formülünden faydalanarak bizi durduran kuvveti hesaplayalım.

a = v / t = 8.33 / 120 = 0,07m/s² sürtünme kaynaklı yavaşlama ivmemiz var.

F = m x a = 140 x 0,07 = 10N sürtünme kuvveti hesaplarız.. Ters bir yaklaşım ile oldukça kaba bir hesap ama işimizi görecektir. O Halde kalkış sırasında 232N sonrasında hızımızı korumak için 10N kuvvete ihtiyacımız var.

EkNFDZ0ETyVRl9i60O6-PgNT4Xza3V2pWSqGiM8s24D=s16000.png


Hızımızı aldık gidiyoruz. Peki önümüze 30° lik bir yokuş denk geldi. Hızımızı kaybetmeden yokuşu çıkmak için ne kadar bir ek kuvvete ihtiyaç var hesaplayalım. Mantık basit. Mümkün değil ama dikduvara (90°) tırmanıyor olsaydık. Toplam ağırlığımız olan 140Kg için 140x9,81=1373N luk ek bir kuvvete ihtyacımız olacaktı. 30° çıkıyor olduğumuz için ek kuvvet ihtiyacımız 140 x 9,81 x sin(30) = 687N olacaktır. (9,81 bizi aşağı çeken yerçekimi ivmesi)

Son olarak 30 derecelik yokuşta kalkış yapmak için gerekli kuvveti hesaplayalım.

F = m x (a + 9,81 x sin(30)) = 140 x (1,66+04,9) = 920N

Hesaplarda görüleceği üzere yokuş işin içine girince gereken kuvvet artıyor...

dVN2OBkP_vhcKS5J4IxVHVh2t2E8GtppXRQczpHr2FO=s16000.png


Yavaş yavaş motor seçimine göre yol alacağız ancak işlerde yavaş yavaş karmaşıklaşmaya başlıyor. Bir motordan alacağımız sürekli güç motorun gücüdür. Örneğin 3Kw lık bir motordan 3Kw (ortalama) güç alıyorsak motor sürekli olarak (aylarca) sorunsuz çalışabilir. Öte yandan 3Kw lık bir motordan kısa süreli (peek) olmak kaydı ile daha fazla güç alınabilir. Bu sırada motor aşırı ısınır. Bu durum kısa süreli olmak zorundadır ve süreklilik arz edemez aksi takdirde motor sargıları yanacaktır. Şimdi buraya dikkat; 3Kw lık motordan kısa süreli 4Kw sonrasında sabit 3kW güç aldık. Ortalama olarak baktığımızda aldığımız güç 3 ün üzerinde olduğu için motor yine yanar. O halde durum şöyle olmalı; ilk başta 4Kw alıyorsak sonrasında 3kw altında almalıyız ki ortalama güç 3kw ı aşmasın... Başka bir örnek vereyim. Elimizle 1kg bir ağırlığı uzun süre sürekli kaldırıp tutabiliriz. 30Kg ağırlığı da kaldırıp tutabiliriz ancak bunu kısa bir süre yapabiliriz. Sonrasında ağırlığı bırakmalı ve elimizi kolumuzu dinlendirmeliyiz.

Bizim scooter a dönecek olursak kalkış sırasında yüksek bir kuvvete sonrasında düz yolda düşük bir kuvvete yokuş yukarı nispeten yüksek bir kuvvete ihtiyacımız var. Bu kuvvetlere hangi sıklıkta ne kadar süre ile ihtiyacımız olacak..? Bu durumu göz önüne alarak bir hareket profili ön görmeliyiz. Mesela biraz düz yolsa biraz yokuş yukarı kullanım düşünüp ona göre bir hesap yaptık diyelim. Bu aletin menzili 10Km olsun. O halde scooter a binip sürekli 10 km yokuş çıkmaya kalkarsak öngörülenin dışında bir kullanım olur ve motor zorlanmadan yanar. Bu durumda ya hareket profilimizi mümkün olduğu kadar ağır şartlara göre belirlemeliyiz ve öngöremediğimiz durumlar için elektronik koruma yöntemlerini (aşırı ısı uyarısı gibi) düşünmeliyiz.

O zaman ben şöyle bir hareket profili düşünüyorum. Sürekli 10° lik bir yokuş çıkacak şekilde bir kullanım olsun. 5 saniyede hızlanıyorduk. Ancak trafik vs nedeni ile ortalama 3dk da bir tamamen durup tekrar kalkış yapıyoruz. Ortalama kuvvet (Fc) ihtiyacımız için aşağıdaki formülden yararlanacağız.
ml8pbZXOGcncwIFCgf_noqmr9NpteuLJmQ-IgEH344s=s16000.png

Formülde;
Fp : Kalkış kuvveti : 140 x (1,66 + 9,81 x sin(10)= 470N
F : Sabit hızla gitmek için gerkli kuvvet 140 x 9,81 x sin(10) + 10N= 248N
t1 : kalkış süresi 5sn
t2 : sabit hızla ilerleme süresi 180sn

Hesaplama sonucunda Fc değeri yaklaşık 259N olarak bulunur.

Biz bu kuvveti bir motordan elde edeceğimiz için bize döndürme kuvveti olan tork değeri gerekli. Tork dönme merkezinden 1mt uzakta sağlanan döndürme kuvvetidir. T = F x r ile hesaplanır.

STM2jfjSXV8gGy0VpplQaXloACrpJqPVrYGwxk_c9LY=s16000.png


Scooter ın arka tekerlerk çapı 2mt olsa idi yarıçapımız 1mt olurdu ve bize gerekli olan tork değeri doğrudan hesapladığımız Fc değeri olan 259Nm olurdu (motorumuz arka tekerlekte). Tekerlek çapımızı yarı yarıya küçültürsek gerekli olan tork da 259/2 olur. Geçeğe uygun olarak tekerlek yarıçapının 6cm (0,06mt) olduğunu düşünelim. O halde Tork;

259 x 0,06 = 15,5Nm olarak hesaplanır.

Motor milinin herhangi bir aktarma olmadan doğrudan tekerleğe bağlı olduğu bir sistemde 15,5Nm tork değerini sağlayan bir motora ihtiyacımız var.

Ayrıca devir sayısınıda hesaplayalım. 6cm yarıçap için;
çevre uzunluğu = 2 x 3,14 x 6 = 38cm hesaplanır.
Yani tekerleğin her dönüşünde scooter 0,38mt yol gidiyor.

Yukarıda 8,33mt/sn hız belirlemiş / hesaplamıştık. O halde;

8,33 / 0,38 = 22devir/sn = 22*60 = 1320rpm (dev/dak) motor hızına ihtiyaç duyulur.

Motor Gücünü Hesaplayalım :

Öncelikle açısal hızı hesaplamalıyız. Açısal hız (w) ise motorun bir saniyede tamamladığı tur sayısının pi sayısı ile çarpımının iki katıdır. O halde açısal hız;

w= 22 x 3,14 x 2 = 138,16

Motorun gücü ise motorun torku ile açısal hız çarpılarak hesaplanır.

P = T x w = 15,5 x 138,16 = 2142W en az motor çıkış gücü gerekli.

Google araması ile mevcut scooter motor güçlerine bir göz attığımda gücümüze uygun motor pek yok...Çok değişken olsada kabaca 1000W lık motorlar mevcut...

2142W değerimizden devam edelim. Tam istediğimiz güçte bir motor bulamayız. 48Volt 2200W bir motor bulduğumuzu ve %95 verim ile çalıştığını varsayıyorum. O halde motorun tüketimi 2315W olacaktır. Motor sürücüleri konusunda elimde pek bilgi yok ancak sürücünün ısı kaybını da dahil ederek toplam 2500W tüketim olduğunu varsayacağım.

2500/48=52A batarya akımına ihtiyacımız var. 48V/52Ah bir batarya ile bu sistemi çalıştırırsak scooterımız en az 1 saat boyunca çalışacak ve 40km yol gidecektir.

Yukarıda motor gücünü hesaplarken nispeten yokuş çıkma gibi kötü koşulları göz önüne aldık. Gerçekte koşullar muhtemelen çok daha iyi olacak ve scooter ın menzili daha yüksek olacaktır.

Kaynak : https://www.5volt.gen.tr/2022/03/elektrikli-scooter.html
 
Zaman rölesi bir diğer ifade ile zaman saati adı verilen sistem süresi belli olan bir aralıkta araya girmesi veya çıkması amaçlanan elektrik sisteminin kontrol edilmesinde kullanılmak için tasarlanmıştır.
Otomatik sigorta bulunduğu devreyi yüksek akım ve kısa devre akımlarından koruyan bir anahtarlama elamanıdır.

nukleersantral

Katılımcı Üye
Katılım
14 Ara 2016
Mesajlar
286
Puanları
56
Yaş
28
Hesaplamaları detaylı incelemedim ancak sonuç olarak çıkartılan değerler pek normal görünmüyor. Bir yerlerde yanlış hesaplar yapılmış olabilir. Bu güçlerle millet değil scooter, elektrikli araçlar yapıyorlar.

Bir scooter için 300-600W gücünde motorkar gayet yeterli olacaktır.
 
Konu Sah
Endorfin35+
Katılım
23 Haz 2018
Mesajlar
139
Puanları
6
Olabilir. Bende bu cin ali nasıl 120 kg olup hemde çöp gibi görünüyor. Anlamış değilim...
 

nukleersantral

Katılımcı Üye
Katılım
14 Ara 2016
Mesajlar
286
Puanları
56
Yaş
28
Olabilir. Bende bu cin ali nasıl 120 kg olup hemde çöp gibi görünüyor. Anlamış değilim...

Nasıl olabilir? Neden paylaştınız öyleyse. Amaç bilgi vermek mi, yoksa öylesine yazmış olmak için yazmak mı.
 
Katılım
19 Ağu 2020
Mesajlar
83
Puanları
1
Yaş
23
Elinize sağlık güzel bir bilgilendirme olmuş. Fakat en sonu anlamadım. Saate 30 km heedfi ile yola çıktık ve sonunda neden 1 saatte 40km yol gittik ?
 
Konu Sah
Endorfin35+
Katılım
23 Haz 2018
Mesajlar
139
Puanları
6
Unuttum nasılbulduğumu. Baktım. Bende bulamadım. Çıkarım yapmışımdır bir şekilde. 40km kesin gider gibi bir şey olamaz zaten yokuş yukarı az, düz yolda daha uzun mesafe gider. Hareket profiline bağlı değişir.
 

Forum istatistikleri

Konular
122,961
Mesajlar
868,182
Kullanıcılar
440,383
Son üye
zortingenstrajze

Yeni konular

Üst