Welke batterijen voor een elektromotor.
Bij een elektromotor hebben we verschillende mogelijkheden voor de keuze van de batterij. Een eerste soort zijn de loodzuur batterijen, deze batterijen hebben als voordeel dat ze een relatief lage kostprijs hebben. Het nadeel is dat ze een lage oplaadcapaciteit per eenheid gewicht hebben.
Een tweede soort zijn de NiCd-batterijen, deze batterijen hebben een hogere kostprijs maar hebben wel als voordeel dat ze een hogere capaciteit bezitten en een langere levensduur.
Een derde soort is de klassieke oplaadbare NiMH batterij, het gewicht van deze batterij kan verlaagd worden met geavanceerde batterijtechnologie.
Op langere termijn kan ook gebruikt gemaakt worden van een lithium-ion batterij. Werking van een batterij Galvanische cel
een galvanische cel is een elektrochemische stroombron. Er wordt elektriciteit geleverd door middel van een chemische reactie in de cel. Constructie
Een galvanisch element bestaat uit twee halfelementen: Ø Zinkstaaf in vloeistof van zinksulfaat (ZnSO4) Ø Koperstaaf in vloeistof van koper(2)sulfaat( CuSO4) Ø Semipermeabele wand/elektrolytbrug Werking
Doordat koper in een koper(II)sulfaat oplossing zit, zal de metaal oplossen in positieve ionen en in electronen die op de electrode achterblijven. Dit proces gebeurt ook bij zink aan de andere zijde. Zink is onedeler dan koper dus de oplossingsdrang is ook groter dan bij koper. Door deze oplossingsdrang onstaat er een potentiaalverschil tussen de elektrode en de elektrolyt.
Zoals eerder vermeld is zink onedeler dan koper, zink zal dus sneller zijn electronen afgeven en dus een groter negatief potentiaal hebben dan koper. Als men een elektrische verbinding gaat aanbrengen zullen de electronen van de meer negatiever geladen zink-elektrode zich verplaatsen naar de minder negatief geladen koper-elektrode. Er loopt dus een elektrische stroom tegengesteld aan de elektronenstroom. Op hetzelfde moment zal er ook een ionenstroom op gang komen. Per 2 elektronen die van de zinkstaaf naar de koperstaaf gaan zal er één Zn-atoom in de elektrolytoplossing gaan als Zn2+-ion
Het afstaan van elektronen wordt oxidatie genoemd eb vindt plaats aan de anode. Aangezien de koperstaaf er twee elektronen bij krijgt moeten deze gebonden worden aan een Cu2+-ion, het opnemen van elektronen wordt reductie genoemd en vindt plaats aan de kathode.
Het gevolg hiervan is dat in het kopersulfaat een overschot aan (SO4)2- ionen ontstaat en in het zinksulfaat een tekort. Door tussen beide vloeistoffen een zoutbrug (bijvoorbeeld van kaliumchloride) of poreuze schijf aan te brengen die alleen sulfaat-ionen doorlaat wordt dit evenwicht hersteld. Het galvanische element kan nu net zolang elektriciteit leveren totdat de gehele zinkstaaf is opgelost of indien alle koperionen neergeslagen zijn op de koperstaaf.
Sessieopdracht 2(25/02/2010)
1. Waar haalt de elektromotor zijn energie vandaag ?
De elektromotor haalt zijn energie tijdens het rijden van batterijen die op het frame zijn gemonteerd, deze batterijen kunnen opgeladen of vervangen worden. 2. Hoe wordt deze elektrische energie omgezet in mechanische energie ?
Het principe van de elektromotor berust op magnetisme. Doordat er stroom door een spoel wordt gestuurd wordt deze spoel elektrisch geladen, hierdoor ontstaat er een magnetisch veld.
Door de afstotende en aantrekkende krachten wordt de spoel dan in beweging gebracht. Dit gebeurd met behulp van een magnetische kracht genaamd de Lorentzkracht.
Als de rotor een halve ronde is gedraaid zorgt de commutator ervoor dat de stroomrichting om wordt gedraaid en de Lorentzkracht wordt omgekeerd hierdoor kan de rotor een volledige ronde draaien. Deze beweging zorgt voor kinetische energie wat een vorm is van mechanische energie. 3. Wat betekenen de begrippen vermogen, koppel,… in dit verband ?
Het vermogen wordt berekend door de vrijgekomen(mechanische) energie te delen door de tijd waarin dit gebeurt.
Hoe hoger het koppel van de motor, hoe sneller de motor zal optrekken.
Een elektromotor heeft ook een bepaald rendement, dit rendement wordt berekend door het nuttige vermogen te delen door het opgenomen vermogen.
Sessieopdracht 3(04/03/2010)
1.) Wat doet een regel unit? Bespreek de werking.
IN ==> 1) Vermogensunit ==> 30A ==> UIT
2) Sturingseenheid ==> PWM
Vermogensunit: elektriciteit dat wordt aangepast aan de verschillende onderdelen van de motor.
PWM:
Dit is een modulatietechniek dat we kunnen gebruiken als elektrische voeding en als manier van elektrische voeding en ook als manier van digitale energieoverdracht. Pulsbreedte modulatie maakt gebruik van rechthoekige puls golven waarvan de pulsbreedte (pulse widht) gemoduleerd. Hierna krijgen we een gemiddelde waarde van de blokgolf.
Door de PWM kunnen we de vermogensturing regelen.
IN: Het signaal aan de ingang
UIT: Het signaal aan de uitgang
2.) Wat is het Hall-effect
Het hall-effect is wanneer men loodrecht op de stroom- en dwarsrichting een magnetisch veld aanlegt er een elektrische spanning optreedt in de dwarsrichting van een stroomdrager.
De richting van deze spanning hangt af van de aard van ladingsdragers.
3.) Leg uit hoe het toegepast wordt in onze gasbedieningen. Welk signaal stuurt de gasbediening naar de regelunit?
Met behulp van de AD convertor kunnen we de gas gaan bedienen. Aan de uitgang van de IC krijgen we op de 8 pootjes een signaal. Hiermee kunnen we de regeling elektromotor/benzinemotor vlot laten verlopen. Op de uitgang krijgen we +/- 5 V.
4.) Zijn er andere middelen om de regelunit aan te sturen? Is de gasbediening met de hall effect de beste/goedkope manier om een regelunit aan te sturen?
We kunnen er voor zorgen dat we op een andere manier het toerental te gaan regelen. Eventueel met behulp van magneten die signalen kunnen opwekken.
Misschien is het hall effect niet de beste/goedkoopste manier en kunnen we met behulp van AD omzetters, PWM,... de regeljunit gaan aansturen.
Theorie bij berekeningen Een wiel maakt een cirkelvormige beweging, aan de hand van formules die van toepassing zijn op een cirkelvormige beweging kunnen we de snelheid van de pocketbike gaan berekenen.
De eerste formule waar we gebruik van maken is de formule : ð Het toerental van beide tandwielen verhoudt zich omgekeerd evenredig met de diameter van beide tandwielen. ð Uit deze formule kunnen we het toerental van tandwiel 2 berekenen.
Vervolgens kunnen we met de volgende formule de snelheid van de pocketbike berekenen :
Wanneer we met deze formules werken dienen we de SI-eenheden te gebruiken.
Aan de hand van onderstaand excelbestand kan je de snelheid voor verschillende toerentallen en diameters berekenen.
Sessieopdracht 5 (18/03/2010)
Werking carburator
De carburator gaat ervoor zorgen dat de brandstof wordt verneveld, hierdoor wordt de benzine gemengd met lucht voordat de brandstof naar de cilinders gaat.
De werking van de carburator berust op de continuïteitswet : in een buis waarin zich een versmaling bevindt wordt lucht aangezogen, doordat er een versmalling is zal de lucht sneller gaan stromen. Dit zorgt voor onderdruk, door deze onderdruk zal er benzine worden meegenomen en verneveld.
Verschil tussen 2-takt en 4-takt
Een 2-taktmotor zal om de 2 slagen een arbeidsslag maken(de zuiger zal een keer omhoog gaan en een keer omlaag, bij een 4-taktmotor zal dit gebeuren om de 4 slagen( hier zal de zuiger 2x omlaag en 2x omhoog gaan). Een 2-takt motor bezit ook geen kleppen maar een uitlaatpoort.
Nog een groot verschil tussen de 2-takt en 4-taktmotor is dat men bij de 2-taktmotor olie bij de benzine zal moeten doen. Bij een 2-taktmotor zal het carter de helft van de tijd de rol overnemen van de cilinderruimte(voorcompressie van het benzine/luchtmengsel), daardoor kan men bij een 2-taktmotor geen gebruik maken van het carter om de smering te laten geschieden maar zal men het dus op een andere manier moeten doen, namelijk door 2-taktolie bij de benzine te doen.
Sessieopdracht 1(11/02/2010)
Welke batterijen voor een elektromotor.
Bij een elektromotor hebben we verschillende mogelijkheden voor de keuze van de batterij. Een eerste soort zijn de loodzuur batterijen, deze batterijen hebben als voordeel dat ze een relatief lage kostprijs hebben. Het nadeel is dat ze een lage oplaadcapaciteit per eenheid gewicht hebben.
Een tweede soort zijn de NiCd-batterijen, deze batterijen hebben een hogere kostprijs maar hebben wel als voordeel dat ze een hogere capaciteit bezitten en een langere levensduur.
Een derde soort is de klassieke oplaadbare NiMH batterij, het gewicht van deze batterij kan verlaagd worden met geavanceerde batterijtechnologie.
Op langere termijn kan ook gebruikt gemaakt worden van een lithium-ion batterij.
Werking van een batterij
Galvanische cel
een galvanische cel is een elektrochemische stroombron. Er wordt elektriciteit geleverd door middel van een chemische reactie in de cel.
Constructie
Een galvanisch element bestaat uit twee halfelementen:
Ø Zinkstaaf in vloeistof van zinksulfaat (ZnSO4)
Ø Koperstaaf in vloeistof van koper(2)sulfaat( CuSO4)
Ø Semipermeabele wand/elektrolytbrug
Werking
Doordat koper in een koper(II)sulfaat oplossing zit, zal de metaal oplossen in positieve ionen en in electronen die op de electrode achterblijven. Dit proces gebeurt ook bij zink aan de andere zijde. Zink is onedeler dan koper dus de oplossingsdrang is ook groter dan bij koper. Door deze oplossingsdrang onstaat er een potentiaalverschil tussen de elektrode en de elektrolyt.
Zoals eerder vermeld is zink onedeler dan koper, zink zal dus sneller zijn electronen afgeven en dus een groter negatief potentiaal hebben dan koper. Als men een elektrische verbinding gaat aanbrengen zullen de electronen van de meer negatiever geladen zink-elektrode zich verplaatsen naar de minder negatief geladen koper-elektrode. Er loopt dus een elektrische stroom tegengesteld aan de elektronenstroom. Op hetzelfde moment zal er ook een ionenstroom op gang komen. Per 2 elektronen die van de zinkstaaf naar de koperstaaf gaan zal er één Zn-atoom in de elektrolytoplossing gaan als Zn2+-ion
Het afstaan van elektronen wordt oxidatie genoemd eb vindt plaats aan de anode. Aangezien de koperstaaf er twee elektronen bij krijgt moeten deze gebonden worden aan een Cu2+-ion, het opnemen van elektronen wordt reductie genoemd en vindt plaats aan de kathode.
Het gevolg hiervan is dat in het kopersulfaat een overschot aan (SO4)2- ionen ontstaat en in het zinksulfaat een tekort. Door tussen beide vloeistoffen een zoutbrug (bijvoorbeeld van kaliumchloride) of poreuze schijf aan te brengen die alleen sulfaat-ionen doorlaat wordt dit evenwicht hersteld. Het galvanische element kan nu net zolang elektriciteit leveren totdat de gehele zinkstaaf is opgelost of indien alle koperionen neergeslagen zijn op de koperstaaf.
Sessieopdracht 2(25/02/2010)
1. Waar haalt de elektromotor zijn energie vandaag ?
De elektromotor haalt zijn energie tijdens het rijden van batterijen die op het frame zijn gemonteerd, deze batterijen kunnen opgeladen of vervangen worden.
2. Hoe wordt deze elektrische energie omgezet in mechanische energie ?
Het principe van de elektromotor berust op magnetisme. Doordat er stroom door een spoel wordt gestuurd wordt deze spoel elektrisch geladen, hierdoor ontstaat er een magnetisch veld.
Door de afstotende en aantrekkende krachten wordt de spoel dan in beweging gebracht. Dit gebeurd met behulp van een magnetische kracht genaamd de Lorentzkracht.
Als de rotor een halve ronde is gedraaid zorgt de commutator ervoor dat de stroomrichting om wordt gedraaid en de Lorentzkracht wordt omgekeerd hierdoor kan de rotor een volledige ronde draaien. Deze beweging zorgt voor kinetische energie wat een vorm is van mechanische energie.
3. Wat betekenen de begrippen vermogen, koppel,… in dit verband ?
Het vermogen wordt berekend door de vrijgekomen(mechanische) energie te delen door de tijd waarin dit gebeurt.
Hoe hoger het koppel van de motor, hoe sneller de motor zal optrekken.
Een elektromotor heeft ook een bepaald rendement, dit rendement wordt berekend door het nuttige vermogen te delen door het opgenomen vermogen.
Sessieopdracht 3(04/03/2010)
1.) Wat doet een regel unit? Bespreek de werking.
IN ==> 1) Vermogensunit ==> 30A ==> UIT
2) Sturingseenheid ==> PWM
Vermogensunit: elektriciteit dat wordt aangepast aan de verschillende onderdelen van de motor.
PWM:
Dit is een modulatietechniek dat we kunnen gebruiken als elektrische voeding en als manier van elektrische voeding en ook als manier van digitale energieoverdracht. Pulsbreedte modulatie maakt gebruik van rechthoekige puls golven waarvan de pulsbreedte (pulse widht) gemoduleerd. Hierna krijgen we een gemiddelde waarde van de blokgolf.
Door de PWM kunnen we de vermogensturing regelen.
IN: Het signaal aan de ingangUIT: Het signaal aan de uitgang
2.) Wat is het Hall-effect
Het hall-effect is wanneer men loodrecht op de stroom- en dwarsrichting een magnetisch veld aanlegt er een elektrische spanning optreedt in de dwarsrichting van een stroomdrager.
De richting van deze spanning hangt af van de aard van ladingsdragers.
3.) Leg uit hoe het toegepast wordt in onze gasbedieningen. Welk signaal stuurt de gasbediening naar de regelunit?
Met behulp van de AD convertor kunnen we de gas gaan bedienen. Aan de uitgang van de IC krijgen we op de 8 pootjes een signaal. Hiermee kunnen we de regeling elektromotor/benzinemotor vlot laten verlopen. Op de uitgang krijgen we +/- 5 V.
4.) Zijn er andere middelen om de regelunit aan te sturen? Is de gasbediening met de hall effect de beste/goedkope manier om een regelunit aan te sturen?
We kunnen er voor zorgen dat we op een andere manier het toerental te gaan regelen. Eventueel met behulp van magneten die signalen kunnen opwekken.
Misschien is het hall effect niet de beste/goedkoopste manier en kunnen we met behulp van AD omzetters, PWM,... de regeljunit gaan aansturen.Sessieopdracht 4(11/03/2010)
Opdracht toerental en snelheid berekenenTheorie bij berekeningen
Een wiel maakt een cirkelvormige beweging, aan de hand van formules die van toepassing zijn op een cirkelvormige beweging kunnen we de snelheid van de pocketbike gaan berekenen.
De eerste formule waar we gebruik van maken is de formule :
ð Het toerental van beide tandwielen verhoudt zich omgekeerd evenredig met de diameter van beide tandwielen.
ð Uit deze formule kunnen we het toerental van tandwiel 2 berekenen.
Vervolgens kunnen we met de volgende formule de snelheid van de pocketbike berekenen :
Wanneer we met deze formules werken dienen we de SI-eenheden te gebruiken.
Aan de hand van onderstaand excelbestand kan je de snelheid voor verschillende toerentallen en diameters berekenen.
Sessieopdracht 5 (18/03/2010)
Werking carburator
De carburator gaat ervoor zorgen dat de brandstof wordt verneveld, hierdoor wordt de benzine gemengd met lucht voordat de brandstof naar de cilinders gaat.
De werking van de carburator berust op de continuïteitswet : in een buis waarin zich een versmaling bevindt wordt lucht aangezogen, doordat er een versmalling is zal de lucht sneller gaan stromen. Dit zorgt voor onderdruk, door deze onderdruk zal er benzine worden meegenomen en verneveld.
Verschil tussen 2-takt en 4-takt
Een 2-taktmotor zal om de 2 slagen een arbeidsslag maken(de zuiger zal een keer omhoog gaan en een keer omlaag, bij een 4-taktmotor zal dit gebeuren om de 4 slagen( hier zal de zuiger 2x omlaag en 2x omhoog gaan). Een 2-takt motor bezit ook geen kleppen maar een uitlaatpoort.
Nog een groot verschil tussen de 2-takt en 4-taktmotor is dat men bij de 2-taktmotor olie bij de benzine zal moeten doen. Bij een 2-taktmotor zal het carter de helft van de tijd de rol overnemen van de cilinderruimte(voorcompressie van het benzine/luchtmengsel), daardoor kan men bij een 2-taktmotor geen gebruik maken van het carter om de smering te laten geschieden maar zal men het dus op een andere manier moeten doen, namelijk door 2-taktolie bij de benzine te doen.