Выбор напряжения батареи
Выбор напряжения батареи, т.е. числа ее элементов, определяются следующими соображениями:
батарея должна допускать заряд от сети постоянного тока, от умфомерных групп, составленных из нормальных электрических машин или выпрямленных устройств серийного производства;
сила тока в главной цепи автомобиля не должна быть чрезмерно велика.
Первое требование вызвано тем, чтобы для зарядки батареи автомобиля не требовались электрические машины и аппараты специального изготовления. Стандартные, применяемые для зарядки напряжения постоянного тока110, 220В. Так как в конце зарядки батареи требуется 2,6-2,7 В на элемент для свинцовых и до 1,75-1,8 В на элемент для щелочных аккумуляторов, то для данного случая число элементов батареи должно быть при напряжении сети равно 40-42 или 80; для щелочных -60 или 120 и т.д..
Иначе полный заряд батареи будет не возможен.
Второе требование вызвано тем, что большая сила тока усложняет конструкцию и увеличивает вес и стоимость коммутационной аппаратуры и проводки.
Поэтому с увеличением грузоподъемности автомобиля, а следовательно, и мощности автомобиля приходится применять более высокое напряжение, т.е. большее число элементов батареи.
Пример выбора напряжения:
В данном случае номинально напряжение , на которое должен быть рассчитан автомобиль 200 В, тогда свинцовая АКБ будет иметь 100 элементов, а щелочная АКБ будет иметь 160 элементов.
Иногда для очень малых автомобилей и электротележек применятся батареи в 20 элементов (номинальное напряжение 40 В). Заряд таких батарей производится обычно по две последовательно от сети 110 В и т.д.
Для того чтобы выбрать электродвигатель необходимо посчитать расход мощности, потребляемую на то, чтобы автомобиль начал движение.
Выбор мощности электродвигателя
Для подсчета расхода энергии на преодоление полного сопротивления движению нужно суммировать расходы энергии на преодоление сопротивления качения, сопротивления воздуха, и сопротивления от подъема.
Рассчитаем силу, действующую на колесо, при горизонтальном движении.
,
где:
– вес
т.с. приходящийся соответственно на
1-ую и 2-ую ось,
–
коэффициенты сопротивлению качения
оси примерно равны имеем:
,
Где:
общий
вес т.с.
,где
-
коэффициент
сопротивлению качению, при v<50
км/ч.
Сила сопротивления воздуха.
где:
-
площадь проецируемого автомобиля на
вертикальную плоскость
-
коэффициент сопротивления воздуха
v- скорость автомобиля
,
где:
-
коэффициент обтекания в аэродинамической
трубе,
- плотность воздуха
(Н)
В таблице приводятся сопротивление воздуха и расход энергии на его преодоление для типовых автомобилей:
(Нм)
необходимую силу при движении автомобиля
в гору с углом подъема 15 градусов. Здесь
помимо упомянутых выше сил будет
действовать еще и сила сопротивления
подъема.
Формула силы сопротивления подъема:
где:α- угол подъема
Грузоподъемность, т |
Масса автомобиля, т |
Скорость, ускорение 10 км/ч 15 км/ч 20 км/ч 25км/ч 30км/ч 2,72 м/с 4,16 м/с 5,56 м/с 6,94м/с8,34м/с |
||||
Сопротивление воздуха |
||||||
0,5-1,0 |
|
1,47 |
3,29 |
5,89 |
9,16 |
13,4 |
2,0-3,0 |
|
1,78 |
3,98 |
7,12 |
11,05 |
16,0 |
5 |
|
2,32 |
5,2 |
9,28 |
14,42 |
27,9 |
Расход энергии на преодоление сопротивления воздуха, кВтч на 1 т. км полного веса |
||||||
0,5-1,0 |
3 |
0,0013 |
0,005 |
0,0053 |
0,0083 |
0,012 |
2,0-3,0 |
7 |
0,0007 |
0,0015 |
0,0028 |
0,0043 |
0,0062 |
5 |
11 |
0,0006 |
0,0013 |
0,0023 |
0,0036 |
0,0052 |
Произведение
взято
по опытным данным.
Рассчитанные значения сил сопротивлению движению позволяет определить крутящий момент, необходимый для движения т.с.:
где:
-
радиус колеса
(Н)
Рассчитанные значения сил сопротивлению движения позволяют определить крутящий момент, необходимый для движения т.с. в горку:
=586,4(Нм)
Мощность комплексной энергетической установки равна:
,
где
К.П.Д.
трансмиссии
(Вт)
=71 (кВт)
подсчитан расход энергии для преодоления
полного сопротивления движению при
различных подъемах для двух типов дорог
- асфальтированной и проселочной.
Подъем, % Скорость км/ч |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
15 |
Асфальт, брусчатка |
|
||||||||||
10 |
0,0421 |
0,0788 |
0,1155 |
0,1523 |
0,1889 |
0,2257 |
0,2621 |
0,3361 |
0,3993 |
0,4821 |
0,5911 |
15 |
0,0438 |
0,0805 |
0,1172 |
0,1549 |
0,1906 |
0,2274 |
0,2638 |
0,3378 |
0,4008 |
0,4838 |
0,5928 |
20 |
0,0461 |
0,0828 |
0,1192 |
0,1563 |
0,1929 |
0,2297 |
0,2661 |
0,3401 |
0,4031 |
0,4861 |
0,5951 |
25 |
0,0491 |
0,0858 |
0,1225 |
0,1593 |
0,1959 |
0,2327 |
0,2691 |
0,3431 |
0,4061 |
0,4891 |
0,5991 |
30 |
0,0528 |
0,0855 |
0,1262 |
0,1639 |
0,1936 |
0,2364 |
0,2728 |
0,3468 |
0,4098 |
0,4928 |
0,6018 |
Булыжная мостовая |
|||||||||||
10 |
0,0694 |
0,1061 |
0,1428 |
0,1796 |
0,2169 |
0,253 |
0,2894 |
0,3634 |
0,4264 |
0,5094 |
0,6184 |
15 |
0,0711 |
0,1078 |
0,1445 |
0,1813 |
0,2179 |
0,2547 |
0,2911 |
0,3651 |
0,4281 |
0,5111 |
0,6201 |
20 |
0,0734 |
0,1101 |
0,1468 |
0,1836 |
0,2202 |
0,257 |
0,2934 |
0,3674 |
0,4304 |
0,5134 |
0,6224 |
25 |
0,0764 |
0,1131 |
0,1498 |
0,1866 |
0,2232 |
0,26 |
0,2964 |
0,3704 |
0,4334 |
0,5164 |
0,6254 |
30 |
0,0801 |
0,1168 |
0,1535 |
0,1903 |
0,2269 |
0,2637 |
0,3001 |
0,3741 |
0,4871 |
0,5201 |
0,6291 |
Таблица – полный расход энергии на различных дорогах, кВт ч на т. Км полной массы автомобиля.
,
где:
-
мощность теплового двигателя
-
мощность электродвигателя
(Вт)
= 53 (кВт)
(кВт)[16]