Προσομοίωση ηλεκτρικού οχήματος με το λογισμικό Matlab/Simulink 1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΟΧΗΜΑΤΑ 1.1 ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΟΧΗΜΑΤΩΝ

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Προσομοίωση ηλεκτρικού οχήματος με το λογισμικό Matlab/Simulink 1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΟΧΗΜΑΤΑ 1.1 ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΟΧΗΜΑΤΩΝ"

Transcript

1 1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΟΧΗΜΑΤΑ 1.1 ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Πριν το 1830 τα οχήματα ήταν ακόμα ατμοκίνητα, καθώς οι νόμοι της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής και κατά συνέπεια οι ηλεκτρικές μηχανές, δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Ήδη από το 1820 ο Faraday είχε δείξει τις αρχές λειτουργίας των ηλεκτρικών μηχανών. Ωστόσο, όταν το 1831 ανακάλυψε τους νόμους της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, άνοιξε το δρόμο για την ανάπτυξη και την εξέλιξη των ηλεκτρικών μηχανών, εξάρτημα απαραίτητο για την ηλεκτρική κίνηση των οχημάτων. Το πρώτο ηλεκτρικό όχημα κατασκευάστηκε από τον Γάλλο Gustave Trouve το 1881 (εικόνα 1.1). Ήταν ένα τρίκυκλο ηλεκτρικό όχημα με μπαταρία μολύβδου οξέος, το οποίο έπαιρνε κίνηση από έναν DC ηλεκτροκινητήρα ισχύος 0,1 hp. Ένα παρόμοιο ηλεκτρικό όχημα κατασκευάστηκε το 1883 από δύο Βρετανούς καθηγητές. Ωστόσο, αυτά τα πρώτα ηλεκτρικά οχήματα δεν κατάφεραν να προσελκύσουν το ενδιαφέρον του κοινού, γιατί είχαν μικρή χιλιομετρική αυτονομία (περίπου 16 km) και τελική ταχύτητα (περίπου 15 km/h). Εικόνα 1.1 Το πρώτο ηλεκτρικό όχημα που κατασκευάστηκε το 1881 από τον Γάλλο Gustave Trouve. Σήμερα φυλάσσεται σε μουσείο της Γερμανίας. Το 1894 κατασκευάστηκε το πρώτο εμπορικό ηλεκτρικό όχημα, από τους Morris και Salom και ονομαζόταν Electrobat (εικόνα 1.2). Αυτό το ηλεκτρικό όχημα χρησιμοποιήθηκε σαν ταξί στην Νέα Υόρκη. Μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για 3 μετακινήσεις των 4 ωρών. Ο χρόνος επαναφόρτισης μεταξύ των μετακινήσεων ήταν 90 λεπτά. Το όχημα αυτό έπαιρνε κίνηση από δύο ηλεκτροκινητήρες ισχύος 1,5 hp, είχε χιλιομετρική αυτονομία 40 km και μέγιστη ταχύτητα 32 km/h. 3

2 Εικόνα 1.2 Το πρώτο εμπορικό ηλεκτρικό όχημα (Electrobat) που κατασκευάστηκε το 1894 από τους Morris και Salom και χρησιμοποιήθηκε σαν ταξί στην Νέα Υόρκη. Η πιο σημαντική τεχνολογική εξέλιξη εκείνης τη εποχής, ήταν η εφεύρεση της αναγεννητικής πέδησης από τον Γάλλο M.A. Darracq το Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την ανάκτηση της κινητικής ενέργειας του οχήματος κατά την πέδηση και τη μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια από τον ηλεκτροκινητήρα (γεννήτρια), με σκοπό τη φόρτιση της μπαταρίας. Έτσι, ενισχύθηκε σημαντικά η αυτονομία των ηλεκτρικών οχημάτων και ιδιαίτερα κατά την οδήγηση μέσα στην πόλη. Ακόμη, ένα από τα καλύτερα ηλεκτρικά οχήματα εκείνης της εποχής, ήταν το La Jamais Contente (εικόνα 1.3), το οποίο κατασκευάστηκε από τον Γάλλο Camille Jenatzy. Το όχημα αυτό ήταν το πρώτο όχημα που κατάφερε να φτάσει τα 100 km/h. Εικόνα 1.3 Το La Jamais Contente. Το πρώτο όχημα που κατάφερε να φτάσει τα 100 km/h. Το 1900 πουλήθηκαν 4200 οχήματα, από τα οποία το 40% ήταν ατμοκίνητα. Το 38% ηλεκτρικά και το 22% βενζινοκίνητα. Ωστόσο, η εφεύρεση της μίζας, η βελτίωση της μαζικής παραγωγής ατμοκίνητων οχημάτων και η περιορισμένη πρόσβαση των αγροτικών περιοχών σε ηλεκτρική ενέργεια, καθώς και το υψηλό κόστος, η μικρή χιλιομετρική αυτονομία και οι χαμηλές επιδόσεις των ηλεκτρικών οχημάτων, οδήγησε σε μεγάλο περιορισμό της χρήσης τους το

3 Παρ όλα αυτά, ο αυξανόμενος αριθμός των οχημάτων, ο μικρός βαθμός απόδοσης των ΜΕΚ, η μόλυνση του περιβάλλοντος, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, η εξάντληση των αποθεμάτων πετρελαίου και η ανάγκη για απεξάρτηση από αυτό, είναι ζητήματα που πυροδότησαν και πάλι το ενδιαφέρον γύρω από τα ηλεκτρικά οχήματα το Η έρευνα και η ανάπτυξη για τα ηλεκτρικά οχήματα κορυφώθηκε τις δύο τελευταίες δεκαετίες, με τις αυτοκινητοβιομηχανίες να παράγουν συνεχώς νέα μοντέλα. Κι αυτό, γιατί τα ηλεκτρικά οχήματα είναι ίσως τα μόνα οχήματα μηδενικών ρύπων, καθώς δεν παράγουν κανένα ρύπο κατά τη λειτουργία τους. Ωστόσο, παρά την μεγάλη τεχνολογική ανάπτυξη των μπαταριών και των ηλεκτρονικών ισχύος, η χιλιομετρική αυτονομία και η απόδοση των ηλεκτρικών οχημάτων παραμένουν ακόμη εμπόδια στην εμπορικότητά τους. 1.2 ΔΙΑΔΡΟΜΗ ΙΣΧΥΟΣ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Μία τυπική διαδρομή ισχύος ενός σύγχρονου ηλεκτρικού οχήματος παρουσιάζεται στην εικόνα 1.4. Η διαδρομή ισχύος αποτελείται από τρία κυρίως συστήματα: το σύστημα της πηγής ενέργειας, το ηλεκτρικό σύστημα προώθησης και τα διάφορα βοηθητικά συστήματα. Το σύστημα της πηγής ενέργειας αποτελείται από την μπαταρία, τη μονάδα διαχείρισης ενέργειας και τον φορτιστή της μπαταρίας. Το ηλεκτρικό σύστημα προώθησης αποτελείται από τον ελεγκτή του οχήματος, τον ηλεκτρονικό μετατροπέα ισχύος, τον ηλεκτρικό κινητήρα και το σύστημα μετάδοσης κίνησης του οχήματος (κιβώτιο ταχυτήτων, διαφορικό, τροχοί). Τέλος, τα διάφορα βοηθητικά συστήματα είναι η βοηθητική μονάδα ισχύος, η μονάδα ελέγχου του συστήματος διεύθυνσης και η μονάδα ελέγχου του κλιματιστικού. Εικόνα 1.4 Τυπική διαδρομή ισχύος ενός σύγχρονου ηλεκτρικού οχήματος. [1] 5

4 Με βάση τα σήματα εισόδου από τα πεντάλ επιτάχυνσης και πέδησης, ο ελεγκτής του οχήματος δίνει τα κατάλληλα σήματα ελέγχου στον ηλεκτρονικό μετατροπέα ισχύος, ο οποίος ελέγχει τη ροή ισχύος από την μπαταρία προς τον ηλεκτροκινητήρα κατά την προώθηση του οχήματος και από τον ηλεκτροκινητήρα (γεννήτρια) προς την μπαταρία κατά τις περιόδους της αναγεννητικής πέδησης. Η μονάδα διαχείρισης ενέργειας σε συνδυασμό με τον ελεγκτή του οχήματος, ελέγχει την ανάκτηση ενέργειας κατά την αναγεννητική πέδηση. Ακόμη, η μονάδα διαχείρισης ενέργειας συνεργάζεται με τον φορτιστή της μπαταρίας για τον έλεγχο της φόρτισής της. Η μονάδα βοηθητικής ισχύος παρέχει την κατάλληλη ισχύ στα διάφορα βοηθητικά συστήματα του οχήματος. 1.3 ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Παρακάτω, παρουσιάζονται και περιγράφονται διάφορες δομές των ηλεκτρικών οχημάτων Τυπική δομή ηλεκτρικού οχήματος Εικόνα 1.5 Τυπική δομή ηλεκτρικού οχήματος (M: Ηλεκτροκινητήρας, GB: Κιβώτιο ταχυτήτων, D: Διαφορικό). [1] Στην εικόνα 1.5 παρουσιάζεται η τυπική δομή ενός ηλεκτρικού οχήματος. Η διαφορά αυτής της δομής των ηλεκτρικών οχημάτων από τα συμβατικά οχήματα, είναι ότι η μπαταρία και ο ηλεκτροκινητήρας αντικαθιστούν το ρεζερβουάρ καυσίμου και την ΜΕΚ αντίστοιχα. Το σύστημα μετάδοσης κίνησης του οχήματος παραμένει ίδιο και περιλαμβάνει τον συμπλέκτη, το κιβώτιο ταχυτήτων, το διαφορικό και τους τροχούς. Ο συμπλέκτης και το κιβώτιο ταχυτήτων μπορούν να αντικατασταθούν από ένα αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων. 6

5 1.3.2 Δομή ηλεκτρικού οχήματος με σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης (ηλεκτροκινητήρας πίσω) Εικόνα 1.6 Δομή ηλεκτρικού οχήματος με σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης (Μ: Ηλεκτροκινητήρας, FG: Σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης, D: Διαφορικό). [1] Στην εικόνα 1.6 παρουσιάζεται η δομή ενός ηλεκτρικού οχήματος, χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων και με τον ηλεκτροκινητήρα τοποθετημένο στο πισινό μέρος του οχήματος. Τη θέση του συμπλέκτη και του κιβωτίου ταχυτήτων πήρε ένα σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης. Ο ηλεκτροκινητήρας που χρησιμοποιείται σ αυτήν τη δομή, παρουσιάζει σταθερή ισχύ για ένα ευρύ φάσμα ταχυτήτων. Πλεονεκτήματα αυτής της δομής είναι η μείωση του μεγέθους και του βάρους του συστήματος μετάδοσης κίνησης, καθώς και η απλοποίηση της συνολικής διαδρομής ισχύος Δομή ηλεκτρικού οχήματος με σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης (ηλεκτροκινητήρας μπροστά) Εικόνα 1.7 Δομή ηλεκτρικού οχήματος με σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης (Μ: Ηλεκτροκινητήρας, FG: Σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης, D: Διαφορικό). [1] Στην εικόνα 1.7 παρουσιάζεται η δομή ενός ηλεκτρικού οχήματος χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων και με τον ηλεκτροκινητήρα τοποθετημένο στο μπροστινό μέρος του οχήματος. Αυτή η δομή είναι παρόμοια μ αυτήν της εικόνας 1.6. Ωστόσο, απλοποιείται ακόμη περισσότερο η διαδρομή ισχύος και μειώνεται το μέγεθος του συνολικού συστήματος, καθώς ο ηλεκτροκινητήρας, το σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης και το διαφορικό συνδέονται μεταξύ τους σε μία ενιαία διάταξη στο μπροστινό μέρος του οχήματος. 7

6 1.3.4 Δομή ηλεκτρικού οχήματος χωρίς διαφορικό Εικόνα 1.8 Δομή ηλεκτρικού οχήματος χωρίς διαφορικό (Μ: Ηλεκτροκινητήρας, FG: Σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης). [1] Στην εικόνα 1.8 παρουσιάζεται η δομή ενός ηλεκτρικού οχήματος χωρίς διαφορικό. Το σύστημα μετάδοσης κίνησης του οχήματος έχει αντικατασταθεί από δύο ηλεκτροκινητήρες. Ο κάθε ηλεκτροκινητήρας συνδέεται και δίνει κίνηση σ έναν από τους δύο μπροστινούς τροχούς του οχήματος, μέσω ενός συστήματος σταθερής σχέσης μετάδοσης. Σ αυτήν τη δομή οι δύο ηλεκτροκινητήρες συνεργάζονται με τους αισθητήρες του ABS, καθώς κατά την πορεία του οχήματος σε στροφή ο εσωτερικός και ο εξωτερικός τροχός θα πρέπει να περιστρέφονται με διαφορετική γωνιακή ταχύτητα, μέσω των ηλεκτροκινητήρων Δομή ηλεκτρικού οχήματος με τον ηλεκτροκινητήρα και το σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης, ενσωματωμένα στον τροχό Εικόνα 1.9 Δομή ηλεκτρικού οχήματος με τον ηλεκτροκινητήρα και το σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης ενσωματωμένα στον τροχό (Μ: Ηλεκτροκινητήρας, FG: Σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης). [1] Στην εικόνα 1.9 παρουσιάζεται μία δομή ενός ηλεκτρικού οχήματος, παρόμοια με αυτήν της εικόνας 1.8. Η διαφορά τους είναι ότι ο ηλεκτροκινητήρας και το σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης είναι ενσωματωμένα στον τροχό, απλοποιώντας έτσι ακόμη περισσότερο τη διαδρομή ισχύος. Ακόμη, μπορεί να 8

7 χρησιμοποιηθεί ένα λεπτό πλανητικό σύστημα γραναζιών, με σκοπό να μειώσει την ταχύτητα του ηλεκτροκινητήρα και να αυξήσει τη ροπή του Δομή ηλεκτρικού οχήματος με τον ηλεκτροκινητήρα ενσωματωμένο στον τροχό Εικόνα 1.10 Δομή ηλεκτρικού οχήματος με τον ηλεκτροκινητήρα ενσωματωμένο στον τροχό (Μ: Ηλεκτροκινητήρας). [1] Στην εικόνα 1.10 παρουσιάζεται η δομή ενός ηλεκτρικού οχήματος με τον ηλεκτροκινητήρα ενσωματωμένο στον τροχό. Η διαφορά αυτής της δομής με δομή της εικόνας 1.9, είναι ότι αφαιρείται το σύστημα σταθερής σχέσης μετάδοσης και ο ηλεκτροκινητήρας συνδέεται απευθείας στον τροχό. Έτσι, ο ηλεκτροκινητήρας και ο τροχός περιστρέφονται με την ίδια γωνιακή ταχύτητα. Γι αυτό το λόγο, σ αυτήν την δομή των ηλεκτρικών οχημάτων απαιτούνται ηλεκτροκινητήρες οι οποίοι μπορούν να παρέχουν υψηλές τιμές ροπής. Ωστόσο, τέτοιοι ηλεκτροκινητήρες έχουν μεγάλο όγκο και βάρος. 9

8 10

9 2.1 ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ 2 ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Το εξάρτημα με το μεγαλύτερο όγκο και βάρος των ηλεκτρικών οχημάτων, πάνω στο οποίο εστιάζεται το ενδιαφέρον και η έρευνα, είναι η μπαταρία. Κι αυτό, γιατί αποτελεί το μεγαλύτερο εμπόδιο στην εμπορικότητα των ηλεκτρικών οχημάτων, καθώς είναι το εξάρτημα με το υψηλότερο κόστος (ενδεικτικά το κόστος της μπαταρίας σε εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων, ξεκινάει από και φτάνει ως και ) και είναι υπεύθυνες για την μικρή αυτονομία των ηλεκτρικών οχημάτων, καθώς η μέγιστη χιλιομετρική απόσταση που μπορεί να καλύψει ένα ηλεκτρικό όχημα με την έως τώρα τεχνολογία είναι 352 km (Tesla Roadster), σύμφωνα με τον κατασκευαστή του και υπό ορισμένες συνθήκες οδήγησης. Οι μπαταρίες αποτελούνται από δύο ή περισσότερα κελιά που συνδέονται κατάλληλα μεταξύ τους (σε σειρά ή παράλληλα) για να επιτευχθούν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά (ονομαστική τάση και χωρητικότητα). Τα κελιά αυτά αποτελούνται από ένα θετικό και ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο και ανάμεσά τους υπάρχει ο ηλεκτρολύτης. Έτσι, ανάλογα με τον τύπο της μπαταρίας πραγματοποιείται η αντίστοιχη χημική αντίδραση για την μετατροπή της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχουν δύο κατηγορίες μπαταριών: οι πρωτεύουσες μπαταρίες και οι δευτερεύουσες μπαταρίες. Η διαφορά τους είναι ότι οι πρωτεύουσες μπαταρίες δεν μπορούν να φορτιστούν σε αντίθεση με τις δευτερεύουσες γνωστές και ως επαναφορτιζόμενες - οι οποίες μπορούν να φορτιστούν. Στις εφαρμογές των οχημάτων, οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται είναι κατά κανόνα δευτερεύουσες μπαταρίες. Γενικά, υπάρχουν διάφορα χαρακτηριστικά των μπαταριών - τα οποία θα αναλυθούν στη συνέχεια - με τη βοήθεια των οποίων μπορεί να γίνει εκλογή της κατάλληλης μπαταρίας κάθε φορά, ανάλογα με τη χρήση. Μερικά από αυτά είναι η ονομαστική της τάση, η χωρητικότητά της, η ειδική της ενέργεια, η ειδική της ισχύ κλπ. Για τους κατασκευαστές ηλεκτρικών οχημάτων το σημαντικότερο χαρακτηριστικό των μπαταριών είναι η ειδική ενέργεια, καθώς σύμφωνα μ αυτό προσδιορίζεται η χιλιομετρική αυτονομία του οχήματος Χαρακτηριστικά μπαταριών Ονομαστική τάση Η τάση ενός κελιού είναι η διαφορά δυναμικού που αναπτύσσεται μεταξύ της θετικής και της αρνητικής πλάκας του κελιού. Η ονομαστική τάση του κελιού αντιστοιχεί κατά προσέγγιση στην τάση του κελιού όταν αυτό παρέχει ηλεκτρική ενέργεια. Η τάση των μπαταριών που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων κυμαίνεται από 300 V έως 600 V. 11

10 Εικόνα 2.1 Ισοδύναμο κύκλωμα μπαταρίας. [3] Ένα απλό ισοδύναμο κύκλωμα της μπαταρίας φαίνεται στην εικόνα 2.1. Αποτελείται από την τάση των κελιών Ε, την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας R και της τάση V στους πόλους της μπαταρίας. Από το παραπάνω κύκλωμα προκύπτει ότι η τάση στους πόλους της μπαταρίας είναι: Κατά συνέπεια, όταν η μπαταρία συνδέεται με εξωτερικό φορτίο, τότε η τάση στου πόλους της V είναι μικρότερη από την τάση των κελιών Ε κατά τον παράγοντα I R και η τάση αυτή ονομάζεται τάση κλειστού κυκλώματος. Έτσι, όσο αυξάνεται το ρεύμα Ι που φεύγει από την μπαταρία, τόσο μειώνεται η τάση στους πόλους της. Αντίθετα, όταν η μπαταρία δεν συνδέεται με φορτίο, τότε η τάση στους πόλους της μπαταρίας V είναι ίση με την τάση των κελιών Ε και ονομάζεται τάση ανοιχτού κυκλώματος. Αξίζει να σημειωθεί, ότι η τάση των κελιών Ε δεν είναι σταθερή αλλά εξαρτάται από την κατάσταση φόρτισης, καθώς και άλλους παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία. Στην εικόνα 2.2 φαίνεται η εξάρτηση της τάσης των κελιών από την κατάσταση εκφόρτισης. Εικόνα 2.2 Τάση (V) Κατάσταση εκφόρτισης SOD (A h). 12

11 Ακόμη, όταν η εσωτερική αντίσταση R της μπαταρίας αυξάνεται, ο βαθμός απόδοσης της μπαταρίας μειώνεται, γιατί αυξάνεται το ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας που μετατρέπεται σε θερμότητα (φαινόμενο Joule). Επίσης, η τιμή της εσωτερικής αντίστασης R της μπαταρίας είναι διαφορετική κατά τη διάρκεια φόρτισης και εκφόρτισης και εξαρτάται από την κατάσταση φόρτισης, τη θερμοκρασία και τον αριθμό των κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης Χωρητικότητα Ένα άλλο σημαντικό τεχνικό χαρακτηριστικό της μπαταρίας είναι η χωρητικότητά της. Χωρητικότητα είναι η ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου που είναι αποθηκευμένο στη μπαταρία. Μονάδα μέτρησης της χωρητικότητας (ή του ηλεκτρικού φορτίου) στο SI είναι το Coulomb. Για παράδειγμα, 1 Coulomb είναι η ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου που ρέει σ έναν αγωγό από ρεύμα έντασης 1 Ampere σε 1 sec. Ωστόσο, λόγω του ότι το Coulomb είναι αρκετά μικρή μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου, στη βιβλιογραφία η χωρητικότητα των μπαταριών δίνεται πάντα σε A h (1 A h=3600 C). Κατά συνέπεια, η χωρητικότητα Q της μπαταρίας υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το ρεύμα εκφόρτισης I της μπαταρίας με το συνολικό χρόνο εκφόρτισης t. Για παράδειγμα, αν μία μπαταρία έχει ονομαστική χωρητικότητα 100 A h, αυτό σημαίνει ότι μπορεί να δώσει ρεύμα έντασης 5 Α για 20 h ή 20 Α για 5 h ή 50 Α για 2 h. Όλα αυτά όμως στη θεωρία, καθώς η ονομαστική χωρητικότητα της μπαταρίας δίνεται για ένα συγκεκριμένο ρεύμα εκφόρτισης (ή ρυθμό εκφόρτισης). Αν το ρεύμα εκφόρτισης είναι μεγαλύτερο από αυτό που δίνει ο κατασκευαστής, τότε η χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται. Αντίθετα αν το ρεύμα εκφόρτισης είναι μικρότερο από αυτό που δίνει ο κατασκευαστής, τότε η χωρητικότητα της μπαταρίας αυξάνεται. Στην εικόνα 2.3 φαίνεται η εξάρτηση της χωρητικότητας της μπαταρίας από το χρόνο εκφόρτισης. Εικόνα 2.3 Χωρητικότητα (A h) Χρόνος εκφόρτισης (h). 13

12 Παρατηρούμε ότι όσο αυξάνεται ο χρόνος εκφόρτισης της μπαταρίας (δηλαδή μειώνεται το ρεύμα εκφόρτισης), αυξάνεται η διαθέσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας. Συνεπώς, ο υπολογισμός της χωρητικότητας της μπαταρίας σε συνάρτηση με το ρυθμό εκφόρτισης είναι ένα σύνθετο φαινόμενο, το οποίο όμως μπορεί να υπολογιστεί με διάφορες τρόπους. Εντέλει, η τιμή της χωρητικότητας των μπαταριών που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα, ξεκινάει από τα 50 A h και φτάνει έως και τα 200 A h Αποθηκευμένη ενέργεια Σκοπός της μπαταρίας είναι να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια εξαρτάται από την τάση V και από την χωρητικότητα Q της μπαταρίας. Μονάδα μέτρησης της ενέργειας στο SI είναι το Joule, όμως πολύ συχνά στη βιβλιογραφία η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια των μπαταριών δίνεται σε W h (1 W h=3600 J). Ενδεικτικά, η τιμή της αποθηκευμένης ενέργειας των μπαταριών στις εφαρμογές των ηλεκτρικών οχημάτων κυμαίνεται από 20 kw h έως 60 kw h. Η εξίσωση που δίνει την αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια E των μπαταριών είναι: Ωστόσο, αυτή η εξίσωση πρέπει να χρησιμοποιείται με προσοχή, καθώς τόσο η τάση V, όσο και η χωρητικότητα Q της μπαταρίας είναι μεγέθη που μεταβάλλονται με το ρυθμό εκφόρτισης (ρεύμα εκφόρτισης). Και τα δύο μεγέθη μειώνονται με την αύξηση του ρυθμού εκφόρτισης. Έτσι, όσο μεγαλύτερος είναι ρυθμός εκφόρτισης τόσο μικρότερη είναι η διαθέσιμη ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να παρέχει η μπαταρία Ισχύς Η ηλεκτρική ισχύς P που παρέχεται από την μπαταρία εξαρτάται από την τάση της και το ρεύμα που εκφορτίζεται. Μονάδα μέτρησης της ισχύος στο SI είναι το Watt. Ένας προσεγγιστικός υπολογισμός της ηλεκτρικής ισχύος P της μπαταρίας μπορεί να γίνει από τον παρακάτω τύπο: Λαμβάνοντας όμως υπόψη και την εσωτερική αντίσταση R της μπαταρίας, η παρεχόμενη ηλεκτρική ισχύς P της μπαταρίας υπολογίζεται από τη σχέση: 14

13 Λύνοντας την παραπάνω εξίσωση, το ρεύμα που απαιτείται από την μπαταρία για μία δεδομένη ισχύ βρίσκεται από την εξίσωση: Στην εικόνα 2.4 φαίνεται η ηλεκτρική ισχύς της μπαταρίας σε σχέση με το ρεύμα εκφόρτισης. Είναι φανερό ότι υπάρχει μία τιμή του ρεύματος για την οποία η ηλεκτρική ισχύς της μπαταρίας γίνεται μέγιστη. Εικόνα 2.4 Ισχύς Ρεύμα. [2] Αυτή η μέγιστη ηλεκτρική ισχύς P max που μπορεί να παρέχει η μπαταρία μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση: Και το ρεύμα εκφόρτισης εξίσωση: I pmax που παρέχει η μπαταρία στη μέγιστη ισχύ P max δίνεται από την 15

14 Όμως, δεδομένου ότι τόσο η τάση Ε, όσο και η εσωτερική αντίσταση R της μπαταρίας μεταβάλλονται με την κατάσταση φόρτισης, η μέγιστη ηλεκτρική ισχύς P max της μπαταρίας είναι και αυτή μεταβαλλόμενη. Γι αυτό, η απόδοση των μπαταριών αξιολογείται με βάση την συνεχή ονομαστική ισχύ που δίνει ο κατασκευαστής. Αυτή η συνεχής ονομαστική ισχύς είναι η μέγιστη ισχύς που μπορεί να παρέχει η μπαταρία για ένα παρατεταμένο χρονικό διάστημα, χωρίς αυτή να καταστραφεί και μπορεί να μην είναι ίδια με τη μέγιστη ισχύ P max που υπολογίζεται από τη σχέση Ρυθμός φόρτισης/εκφόρτισης Πολύ συχνά, αντί να αναφέρεται το ρεύμα φόρτισης ή εκφόρτισης της μπαταρίας γίνεται αναφορά του ρυθμού φόρτισης ή εκφόρτισής της. Αυτό γίνεται με σκοπό να υπάρχει ένα μέτρο του ρυθμού με τον οποίο η μπαταρία φορτίζεται ή εκφορτίζεται, σε σχέση με την ονομαστική της χωρητικότητα. Ο ρυθμός φόρτισης/εκφόρτισης ορίζεται ως ο λόγος της ονομαστικής χωρητικότητας Q της μπαταρίας σε Ah προς το χρόνο φόρτισης ή εκφόρτισης της t σε h Κατάσταση εκφόρτισης SOD (State Of Discharge) Η κατάσταση εκφόρτισης SOD της μπαταρίας δίνει το μέγεθος του ηλεκτρικού φορτίου (ή της χωρητικότητας) που έχει αφαιρεθεί από αυτήν κατά τη διάρκεια εκφόρτισης της και δίνεται από το παρακάτω ολοκλήρωμα: όπου η κατάσταση εκφόρτισης SOD(t) σε A h, το ρεύμα I σε Α και ο χρόνος t σε h Κατάσταση φόρτισης SOC (State Of Charge) Η κατάσταση φόρτισης SOC της μπαταρίας δίνει το ποσό του ηλεκτρικού φορτίου που έχει απομείνει στην μπαταρία κατά την περίοδο εκφόρτισής της. Η εξίσωση που δίνει την κατάσταση φόρτισης SOC της μπαταρίας είναι: 16

15 Αρκετές φορές, η κατάσταση εκφόρτισης SOC δίνεται και σαν ποσοστό επί της εκατό της ονομαστικής χωρητικότητας Q που έχει απομείνει στη μπαταρία και υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: Διάγραμμα Ragone Με το διάγραμμα Ragone μπορεί να γίνει σύγκριση των διάφορων πηγών ενέργειας, καθώς και να παρατηρηθεί η μεταβολή της ειδικής τους ενέργειας με τη μεταβολή της ειδικής τους ισχύος ή και το αντίστροφο. Από το διάγραμμα Ragone μπορεί εύκολα να παρατηρηθεί για τις μπαταρίες, ότι όσο αυξάνεται η ειδική τους ενέργεια μειώνεται η ειδική τους ισχύ και αντίστροφα. Αυτό συμβαίνει, γιατί λαμβάνοντας γρήγορα ενέργεια από την μπαταρία (υψηλός ρυθμός εκφόρτισης) μειώνεται η διαθέσιμη ενέργειά της. Εικόνα 2.5 Διάγραμμα Ragone. Έτσι, υπάρχουν μπαταρίες με υψηλή ειδική ενέργεια, αλλά χαμηλή ειδική ισχύ. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να αποθηκεύσουν μεγάλο ποσό ενέργειας, όμως αυτή την ενέργεια μπορούν να την αποδώσουν αργά. Αυτές είναι μπαταρίες που είναι ιδανικές για χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα (όπως φαίνεται και στην παραπάνω εικόνα), τα οποία κατά συνέπεια έχουν υψηλή χιλιομετρική αυτονομία και χαμηλή απόδοση. Από την άλλη, υπάρχουν μπαταρίες που έχουν υψηλή ειδική ισχύ, αλλά χαμηλή ειδική ενέργεια, πράγμα που τις κάνει ιδανικές για χρήση σε υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα. 17

16 Ειδική ενέργεια Το μέγεθος της ειδικής ενέργειας δείχνει το ποσό της ηλεκτρικής ενέργειας που είναι αποθηκευμένο ανά μονάδα μάζας της μπαταρίας. Μονάδα μέτρησης της ειδικής ενέργειας στο SI είναι το J/kg, όμως στη βιβλιογραφία τις περισσότερες φορές δίνεται σε W h/kg (1 W h/kg=3600 J/kg). Για τους κατασκευαστές ηλεκτρικών οχημάτων, η ειδική ενέργεια είναι το κυριότερο χαρακτηριστικό της μπαταρίας, διότι προσδιορίζει το βάρος της μπαταρίας ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή χιλιομετρική αυτονομία του οχήματος. Ωστόσο, αυτός ο υπολογισμός αποτελεί μόνο μία προσέγγιση, καθώς η πραγματική αποθηκευμένη ενέργεια της μπαταρίας εξαρτάται από τον ρυθμό εκφόρτισής της, όπως ειπώθηκε και παραπάνω Ειδική ισχύς Είναι η μέγιστη διαθέσιμη ηλεκτρική ισχύς ανά μονάδα μάζας της μπαταρίας και προσδιορίζει το βάρος της μπαταρίας, με σκοπό την επίτευξη της επιθυμητής απόδοσης του οχήματος. Μονάδα μέτρησης της ειδικής ισχύος στο SI είναι το W/kg. Η ειδική ισχύς είναι το σημαντικότερο χαρακτηριστικό της μπαταρίας για τους κατασκευαστές υβριδικών ηλεκτρικών οχημάτων, καθώς εκεί η επιθυμητή χιλιομετρική αυτονομία του οχήματος επιτυγχάνεται με τη χρήση της ΜΕΚ Διάρκεια ζωής Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας μετράται σε κύκλους φόρτισης/εκφόρτισής της, χωρίς αυτή να χάσει το 20% της αρχικής της χωρητικότητας και ο αριθμός των κύκλων ζωής διαφέρει ανάλογα με τον τύπο και την τεχνολογία της μπαταρίας. Ωστόσο, η πραγματική διάρκεια ζωής της μπαταρίας εξαρτάται από τον ρυθμό φόρτισης/εκφόρτισής της, αλλά και το βάθος εκφόρτισής της. Όσο μεγαλύτερα είναι ο ρυθμός φόρτισης/εκφόρτισης και το βάθος εκφόρτισης, τόσο μικρότερη θα είναι και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας Τύποι μπαταριών Μολύβδου-οξέος Η μπαταρία μολύβδου-οξέος εφευρέθηκε το 1859 από τον Γάλλο φυσικό Gaston Plante και είναι η πρώτη επαναφορτιζόμενη μπαταρία που χρησιμοποιήθηκε σε εμπορική χρήση το Λόγω των υλικών κατασκευής της, έχει το χαμηλότερο κόστος όλες τις άλλες μπαταρίες ( /kw h). Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος παρουσιάζουν χαμηλό ρυθμό αυτοεκφόρτισης (λιγότερο από 5% ανά μήνα) και έχουν χαμηλή απαίτηση συντήρησης. Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματά τους είναι η υψηλή ειδική ισχύς τους (έως και 285 W/kg) και η ικανότητα τους να παρέχουν υψηλούς ρυθμούς εκφόρτισης (έως και 10 Q). Παρ όλα αυτά, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν αρκετά μειονεκτήματα. Ένα από αυτά είναι η χαμηλή ειδική ενέργειά τους (έως και 50 W h/kg), η οποία οφείλεται κυρίως στο υψηλό μοριακό βάρος του μολύβδου. Επίσης, η απόδοση τους σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι κακή, καθώς σε θερμοκρασίες κάτω από τους 10 o C τόσο η ειδική τους ενέργεια, όσο και η ειδική τους ισχύς μειώνονται σημαντικά. Το χαρακτηριστικό αυτό περιορίζει σημαντικά τη χρήση τους σε οχήματα που λειτουργούν σε χαμηλές 18

17 θερμοκρασίες. Ακόμη, παρουσιάζουν μικρή διάρκεια ζωής (έως 800 κύκλους) και η φόρτιση τους διαρκεί αρκετό χρόνο. Τέλος, δεν είναι φιλικές προς το περιβάλλον, καθώς ο μόλυβδος είναι τοξικός Νικελίου-καδμίου (NiCd) Γενικά, το νικέλιο είναι ένα πιο ελαφρύ μέταλλο από τον μόλυβδο, το οποίο έχει πολύ καλές ηλεκτροχημικές ιδιότητες. Οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου βρίσκονται στο εμπόριο από το 1956 και έχουν σχετικά υψηλή ειδική ισχύ (έως 250 W/kg). Σε αντίθεση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν καλή απόδοση και σε χαμηλές θερμοκρασίες και γενικά παρουσιάζουν μεγάλο εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας (από -40 o C έως 80 o C). Επίσης, έχουν την δυνατότητα να παρέχουν υψηλούς ρυθμούς εκφόρτισης (έως 20 Q). Ακόμη, έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής (έως 2000 κύκλους) και σχετικά χαμηλό κόστος ( /kw h). Τα μειονεκτήματα των μπαταριών νικελίου-καδμίου είναι η σχετικά χαμηλή ειδική ενέργεια (έως 80 W h/kg), ο σχετικά υψηλός ρυθμός αυτοεκφόρτισης (περίπου 20% ανά μήνα) και το φαινόμενο μνήμης το οποίο παρουσιάζουν. Πρόσθετα, οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου δεν είναι φιλικές προς το περιβάλλον, καθώς το κάδμιο είναι τοξικό και καρκινογόνο Νικελίου-μετάλλων υδριδίου (NiMH) Οι μπαταρίες νικελίου-μετάλλων υδριδίου είναι στην αγορά από το 1990 και ήρθαν για να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου, καθώς είναι απαλλαγμένες από το επιβλαβές κάδμιο. Βρίσκονται υπό συνεχή ανάπτυξη και είναι από τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται περισσότερο σε εφαρμογές ηλεκτρικών και υβριδικών ηλεκτρικών οχημάτων. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν το Toyota Prius και το Honda Insight. Παρουσιάζουν έως και 40% υψηλότερη ειδική ενέργεια από τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου και μικρότερη επίδραση του φαινομένου μνήμης. Το κυριότερο πλεονέκτημα αυτών των μπαταριών είναι η υψηλή ειδική ισχύς, καθώς η τιμή της μπορεί να φτάσει τα 1800 W/kg. Ωστόσο, είναι λιγότερο ανθεκτικές από τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου, καθώς οι υψηλοί ρυθμοί εκφόρτισης μειώνουν την διάρκεια ζωής τους. Γι αυτό το λόγο, προτιμώνται χαμηλοί ρυθμοί εκφόρτισης. Τα καλύτερα αποτελέσματα επιτυγχάνονται με ρυθμό εκφόρτισης από 0,2 Q έως 0,5 Q. Επίσης, έχουν υψηλότερο ρυθμό αυτοεκφόρτισης (περίπου 30% ανά μήνα) από τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου και παράγουν θερμότητα κατά την φόρτιση τους. Ακόμη, η αποθήκευσή τους πρέπει να γίνεται σε δροσερό μέρος, γιατί διαφορετικά μειώνεται η απόδοσή τους. Εντέλει, έχουν αρκετά υψηλό κόστος ( /kw h) Ιόντων λιθίου (Li-ion) Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου εισήχθησαν στο εμπόριο στις αρχές της δεκαετίας του Σήμερα, αποτελούν την ταχύτερα αναπτυσσόμενη και την πιο πολλά υποσχόμενη τεχνολογία μπαταριών. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα βάρους σε σύγκριση με τις άλλες μπαταρίες, καθώς το λίθιο είναι το ελαφρύτερο μέταλλο. Το χαρακτηριστικό αυτό σε συνδυασμό με την υψηλή ειδική ενέργεια (έως και 200 W h/kg) και την υψηλή ειδική ισχύ (έως 3500 W/kg) που προσφέρουν, τις καθιστούν ιδανική επιλογή για εφαρμογές ηλεκτρικών και υβριδικών ηλεκτρικών οχημάτων. Αξιοσημείωτο παράδειγμα, αποτελεί το Tesla Roadster το οποίο χρησιμοποιώντας μπαταρία ιόντων λιθίου έχει χιλιομετρική αυτονομία 352 km (υπό ορισμένες συνθήκες λειτουργίας) σύμφωνα με τον κατασκευαστή του. Ακόμη, δεν παρουσιάζουν καθόλου το φαινόμενο μνήμης, έχουν χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης, 19

18 χαμηλό ρυθμό αυτοεκφόρτισης (περίπου 5-10% ανά μήνα) και υψηλή διάρκεια ζωής (έως 3000 κύκλους). Ωστόσο, για την ασφαλή λειτουργία τους πρέπει να συνοδεύονται από ένα κύκλωμα προστασίας για ακριβή έλεγχο της τάσης κατά την φόρτισή τους, ενώ το κόστος τους παραμένει ακόμα αρκετά υψηλό ( /kw h) Λιθίου πολυμερών (LiPo) Οι μπαταρίες λιθίου πολυμερών θεωρούνται μπαταρίες στερεάς κατάστασης, γιατί ο ηλεκτρολύτης τους είναι στερεός. Τα χαρακτηριστικά τους είναι παρόμοια με αυτά των μπαταριών ιόντων λιθίου. Ωστόσο, η χρήση στερεών πολυμερών για ηλεκτρολύτη σ αντίθεση με τους εύφλεκτους υγρούς ηλεκτρολύτες των μπαταριών ιόντων λιθίου έχει ως αποτέλεσμα την μεγαλύτερη ασφάλεια και ειδικότερα στην περίπτωση του τροχαίου ατυχήματος. Ακόμη, επειδή τα κελιά των μπαταριών λιθίου πολυμερών είναι πιο λεπτά, οι μπαταρίες λιθίου πολυμερών προσαρμόζονται πιο εύκολα στον διαθέσιμο χώρο του πλαισίου του οχήματος. Το μειονέκτημα αυτών των μπαταριών, είναι ότι πρέπει να λειτουργούν σε θερμοκρασίες από 80 o C έως 120 o C, καθώς η αγωγιμότητα του πολυμερούς ηλεκτρολύτη είναι πολύ χαμηλή σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Γι αυτό το λόγο, μεταξύ των κελιών τοποθετούνται επίπεδες συσκευές θέρμανσης για την επίτευξη της κατάλληλης θερμοκρασίας λειτουργίας. 2.2 ΥΠΕΡΠΥΚΝΩΤΕΣ Οι υπερπυκνωτές χαρακτηρίζονται από πολύ υψηλότερη ειδική ισχύ (έως W/kg), αλλά πολύ χαμηλότερη ειδική ενέργεια (έως 6 W h/kg) σε σύγκριση με τις μπαταρίες. Μπορούν να φορτιστούν ή να εκφορτιστούν σε μερικά μόνο δευτερόλεπτα, παραλαμβάνοντας ή παρέχοντας αντίστοιχα υψηλές τιμές ισχύος. Το γεγονός αυτό τις καθιστά ιδανικές για την τροφοδοσία των ηλεκτρικών και υβριδικών ηλεκτρικών οχημάτων, κατά τις περιόδους όπου απαιτείται υψηλή ισχύ από την πηγή ενέργειας, όπως είναι η επιτάχυνση ή η κίνηση σε ανηφορικό δρόμο. Ακόμη, είναι κατάλληλοι για την γρηγορότερη και αποδοτικότερη αποθήκευση της ενέργειας κατά την αναγεννητική πέδηση. Παρ όλα αυτά, λόγω της πολύ χαμηλής ειδικής ενέργειας που έχουν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μοναδική πηγή ενέργειας στα ηλεκτρικά και υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα. Γι αυτό το λόγο, χρησιμοποιούνται σαν βοηθητική πηγή ενέργειας και σε συνδυασμό με την μπαταρία επιτυγχάνουν την υβριδοποίηση του συστήματος τροφοδοσίας ενέργειας. Μ αυτόν τον τρόπο, καλύπτονται η απαίτηση της υψηλής ειδικής ενέργειας από τη μπαταρία και της υψηλής ειδικής ισχύος από τον υπερπυκνωτή. Επίσης, οι υπερπυκνωτές έχουν μικρή απαίτηση συντήρησης και δεν παρουσιάζουν κίνδυνο υπερφόρτισης, εφόσον η τάση τροφοδοσίας είναι κάτω από τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή. Ακόμη, παρουσιάζουν μεγάλη διάρκεια ζωής (της τάξης των εκατομμυρίων κύκλων) με ελάχιστη μείωση της απόδοσής τους μετά από εκατοντάδες χιλιάδες κύκλους ζωής και σε αντίθεση με κάποιους τύπους μπαταριών είναι φιλικοί προς το περιβάλλον, καθώς δεν περιέχουν τοξικά υλικά. Ωστόσο, ένα ακόμη σημαντικό μειονέκτημά τους είναι ο πολύ υψηλός ρυθμός αυτοεκφόρτισής τους. Κατά συνέπεια, είναι κατάλληλοι μόνο για βραχυπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας. Ενδεικτικά, μέσα σ ένα μήνα μπορεί να χάσουν έως και το 50% της αποθηκευμένης τους ενέργειας. 20

19 2.2.1 Αρχή λειτουργίας Γενικά, οι πυκνωτές είναι συσκευές οι οποίες αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια με τη μορφή ηλεκτροστατικού πεδίου. Αποτελούνται από μία θετικά φορτισμένη πλάκα και μία αρνητικά φορτισμένη πλάκα, οι οποίες τοποθετούνται παράλληλα μεταξύ τους και χωρίζονται από ένα μονωτικό υλικό (διηλεκτρικό) το οποίο εμποδίζει την κίνηση ηλεκτρικών φορτίων. Οι πυκνωτές χαρακτηρίζονται από την χωρητικότητά τους C η οποία έχει μονάδα μέτρησης στο SI το Farad. Η χωρητικότητά τους υπολογίζεται από τη σχέση: όπου ε είναι η διηλεκτρική σταθερά του μονωτικού υλικού, Α η επιφάνεια των παράλληλων πλακών και d η μεταξύ τους απόσταση. Από τη σχέση 2.12 προκύπτει ότι η χωρητικότητα C ενός πυκνωτή, είναι ανάλογη της διηλεκτρικής σταθεράς ε του μονωτικού υλικού και της επιφάνειας Α των παράλληλων πλακών και αντιστρόφως ανάλογη της μεταξύ τους απόστασης d. Το αποθηκευμένο ηλεκτρικό φορτίο Q ενός πυκνωτή υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: όπου C η χωρητικότητα του πυκνωτή και V η τάση του πυκνωτή. Η αποθηκευμένη ενέργεια Ε σ έναν πυκνωτή δίνεται από τη σχέση: Από τη σχέση 2.14 παρατηρείται ότι η αποθηκευμένη ενέργεια ενός πυκνωτή, αυξάνεται περισσότερο με την τάση του και λιγότερο με την χωρητικότητά του. Ακόμη, λόγω της πολύ χαμηλής ισχύος που παρουσιάζει σε χαμηλές τιμές τάσης, δεν μπορεί να αξιοποιηθεί η συνολική αποθηκευμένη ενέργεια. Έτσι, στην πράξη η ενέργεια που μπορεί να αποθηκευτεί σ έναν πυκνωτή δίνεται από τη σχέση: 21

20 όπου V max είναι η ονομαστική τάση του υπερπυκνωτή και V min η μικρότερη τιμή της τάσης που μπορεί να πάρει ο πυκνωτής Παράμετροι υπερπυκνωτών Το πιο απλό ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα ενός υπερπυκνωτή, αποτελείται από έναν στοιχείο υπερπυκνωτή με χωρητικότητα C συνδεδεμένο σε σειρά με μία εσωτερική αντίσταση R s, η οποία προσδιορίζει τις απώλειες ισχύος του υπερπυκνωτή. Αυτή η εσωτερική αντίσταση R s του υπερπυκνωτή είναι πολύ μικρή και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τον υψηλό βαθμό απόδοσής του (90% ή περισσότερο). Αυτό το ηλεκτρικό κύκλωμα κρίνεται ικανοποιητικό σε μεγάλο βαθμό. Ωστόσο, για μεγαλύτερη ακρίβεια υπάρχουν πιο πολύπλοκα ηλεκτρικά κυκλώματα. Ένα πιο σύνθετο ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα ενός υπερπυκνωτή παρουσιάζεται στην εικόνα 2.6. Εικόνα 2.6 Ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα υπερπυκνωτή. [1] Σ αυτό το ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα του υπερπυκνωτή, εκτός από την εσωτερική αντίσταση R s που είναι συνδεδεμένη σε σειρά με τον υπερπυκνωτή, λαμβάνεται υπόψη και η αντίσταση διαρροής του διηλεκτρικού R L που συνδέεται παράλληλα με τον υπερπυκνωτή. Η αντίσταση διαρροής του διηλεκτρικού R L προσδιορίζει τον ρυθμό αυτοεκφόρτισης του υπερπυκνωτή, καθώς η μόνωση μεταξύ των πλακών δεν είναι τέλεια. Η τιμή της είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτήν της εσωτερικής αντίστασης σε σειρά R s. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της αντίστασης διαρροής του διηλεκτρικού R L, τόσο μικρότερος είναι και ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης του υπερπυκνωτή. Συνήθως, οι κατασκευαστές υπερπυκνωτών αντί να δίνουν την αντίσταση διαρροής του διηλεκτρικού R L δίνουν το ρεύμα διαρροής του διηλεκτρικού i L το οποίο μπορεί να υπολογιστεί από την παρακάτω σχέση: 22

21 Η τάση V t του υπερπυκνωτή στα άκρα του κατά την εκφόρτισή του υπολογίζεται από τη σχέση: Η τάση V c του υπερπυκνωτή υπολογίζεται από τον τύπο: ( ) Αντικαθιστώντας τη σχέση 2.16 στη σχέση 2.18 προκύπτει η παρακάτω εξίσωση: Η τελική λύση της εξίσωσης 2.19 είναι: ( ) όπου t ο χρόνος εκφόρτισης και V co η ονομαστική τάση του υπερπυκνωτή. Αντικαθιστώντας τη σχέση 2.20 στη σχέση 2.17, η τάση V t στα άκρα του υπερπυκνωτή κατά την εκφόρτιση είναι: ( ) Όπως φαίνεται στη εικόνα 2.7 η τάση του υπερπυκνωτή μειώνεται γραμμικά σε συνάρτηση με το χρόνο και όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του ρεύματος εκφόρτισης, τόσο γρηγορότερα μειώνεται η τάση του. 23

22 Εικόνα 2.7 Τάση υπερπυκνωτή Χρόνος εκφόρτισης. [1] Η κατάσταση φόρτισης SOC των υπερπυκνωτών υπολογίζεται πιο εύκολα από αυτήν των μπαταριών, γιατί εξαρτάται μόνο από την τάση τους. Έτσι, μπορεί να υπολογιστεί εύκολα και με μεγάλη ακρίβεια από την παρακάτω σχέση: Τεχνολογία υπερπυκνωτών Υπάρχουν δύο τεχνολογίες υπερπυκνωτών, οι ultracapacitors και οι supercapacitors. Η κύρια διαφορά τους από τους κλασικούς πυκνωτές είναι ότι έχουν μεγαλύτερη ειδική ενέργεια. Οι ultracapacitors είναι ειδικές εκδόσεις των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών και χρησιμοποιούν ηλεκτροχημικά συστήματα για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας σ ένα στρώμα πολωμένου υγρού στη διεπιφάνεια μεταξύ ενός αγώγιμου ηλεκτρολύτη μετά από ιονισμό και ενός ηλεκτρικά αγώγιμου ηλεκτρολύτη. Οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις των ultracapacitors οι οποίες είναι γνωστές και ως Faradaic, περιορίζονται μόνο στα επιφανειακά στρώματα. Από την άλλη πλευρά, οι supercapacitors έχουν την ικανότητα να αποθηκεύουν μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς εκτός από τη συμβατική αποθήκευση ηλεκτροστατικού φορτίου ο ηλεκτρολύτης που περιέχουν επιτρέπει και την αποθήκευση ηλεκτροστατικού φορτίου με τη μορφή ιόντων. Η λειτουργία ενός supercapacitor δεν περιλαμβάνει ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Χαρακτηριστικό των supercapacitors είναι ότι οι πλάκες τους (ηλεκτρόδια) κατασκευάζονται από πορώδη άνθρακα ο οποίος έχει μεγάλη εσωτερική επιφάνεια, βοηθώντας έτσι την απορρόφηση ιόντων και την παροχή μεγαλύτερης πυκνότητας φορτίων σε σχέση με τους συμβατικούς πυκνωτές. Τα ιόντα κινούνται πολύ πιο αργά από τα ηλεκτρόνια και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα οι supercapacitors να εκφορτίζονται σε πολύ 24

23 μεγαλύτερο χρόνο από τους κλασικούς ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές. Παρ όλα αυτά, ο χρόνος εκφόρτισής τους παραμένει ακόμα πολύ μικρότερος από αυτόν των μπαταριών. Το κλειδί στο σχεδιασμό των σύγχρονων υπερπυκνωτών είναι η τοποθέτηση ενός πολύ λεπτού μονωτικού υμένα μεταξύ των παράλληλων πλακών, επιτρέποντας έτσι την πολύ μικρή απόσταση μεταξύ των πλακών. Μ αυτόν τον τρόπο αυξάνεται η χωρητικότητα του υπερπυκνωτή. Ωστόσο, η τάση ενός υπερπυκνωτή θα πρέπει να διατηρείται χαμηλή (1-3 V), γιατί υψηλές τάσεις θα προκαλούσαν ηλεκτρικά τόξα μεταξύ των πλακών και ο υπερπυκνωτής θα καταστρεφόταν. Το γεγονός αυτό θέτει ένα όριο στη μέγιστη δυνατή ενέργεια που μπορεί να αποθηκεύσει ο υπερπυκνωτής. Μία λύση για την αύξηση αυτής της τάσης είναι η σύνδεσή τους σε σειρά. Γενικά, αν δύο πυκνωτές με χωρητικότητα C 1 και C 2 συνδεθούν σε σειρά, τότε η συνολική τους χωρητικότητα θα είναι: Για παράδειγμα, αν δύο πυκνωτές με χωρητικότητα 3 F συνδεθούν σε σειρά, τότε η συνολική τους χωρητικότητα θα είναι 1,5 F. Άρα, τοποθετώντας τους πυκνωτές σε σειρά αυξάνεται αθροιστικά η συνολική τους τάση, αλλά μειώνεται η συνολική τους χωρητικότητα. Παρ όλα αυτά, η ενέργεια που μπορούν να αποθηκεύσουν αυξάνεται, γιατί είναι ανάλογη του τετραγώνου της τάσης τους. Ωστόσο, ένα σημαντικό πρόβλημα με αυτήν την συνδεσμολογία, είναι αυτό της εξισορρόπησης του φορτίου. Όλοι οι υπερπυκνωτές που συνδέονται σε σειρά θα πρέπει να έχουν το ίδιο φορτίο. Όμως, το πρόβλημα είναι ότι ο κάθε υπερπυκνωτής έχει ένα ρυθμό αυτοεκφόρτισης, ο οποίος στην πράξη δεν είναι ίδιος σε όλους τους υπερπυκνωτές. Κατά συνέπεια, μπορεί να υπάρξει μία σχετική αύξηση του φορτίου και της τάσης σε κάποιους υπερπυκνωτές. Αν αυτή η τάση ξεπεράσει τα 3 V υπάρχει κίνδυνος καταστροφής του υπερπυκνωτή. Το παραπάνω πρόβλημα μπορεί να λυθεί με τη χρήση κυκλωμάτων εξισορρόπησης φορτίου. Τα κυκλώματα αυτά παρακολουθούν συνεχώς την τάση των υπερπυκνωτών και μοιράζουν ισοδύναμα το φορτίο, ώστε όλοι οι υπερπυκνωτές να έχουν την ίδια τάση. Τα συστήματα αυτά προσθέτουν κόστος και όγκο και ξοδεύουν κάποιο ποσό ενέργειας, καθώς καταναλώνουν ρεύμα περίπου 1 ma ή περισσότερο. Εντέλει, συνδέοντας παράλληλα τα στοιχεία των υπερπυκνωτών η συνολική τους χωρητικότητα αυξάνεται αθροιστικά όπως φαίνεται και στη παρακάτω σχέση: 25

24 26

25 3 ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΩΘΗΣΗΣ Το ηλεκτρικό σύστημα προώθησης προσδιορίζει τα χαρακτηριστικά απόδοσης ενός ηλεκτρικού οχήματος. Ένα λειτουργικό διάγραμμα ενός τυπικού ηλεκτρικού συστήματος προώθησης παρουσιάζεται στην εικόνα 3.1. Εικόνα 3.1 Τυπικό ηλεκτρικό σύστημα προώθησης ενός ηλεκτρικού οχήματος. Αποτελείται από τον ηλεκτροκινητήρα, τον μετατροπέα ηλεκτρονικών ισχύος και τον ελεγκτή, οι οποίοι συνεργάζονται με την πηγή ενέργειας και το σύστημα μετάδοσης. Ο ηλεκτροκινητήρας χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας της πηγής σε μηχανική για την κίνηση του οχήματος ή αντίστροφα για τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας του οχήματος σε ηλεκτρική, με σκοπό τη φόρτιση της πηγής ενέργειας. Αυτή η αντίστροφη ροή ισχύος είναι γνωστή ως αναγεννητική πέδηση. Ο ηλεκτροκινητήρας μπορεί να είναι είτε συνεχούς ρεύματος, είτε εναλλασσόμενου ρεύματος. Τα πρώτα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούσαν ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος, λόγω της ώριμης τεχνολογίας τους και του εύκολου ελέγχου τους. Ωστόσο, το μέγεθος τους και οι υψηλές απαιτήσεις συντήρησης περιόρισαν την εφαρμογή τους σε ηλεκτρικά οχήματα. Σήμερα, οι ηλεκτροκινητήρες που χρησιμοποιούνται περισσότερο σε εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων είναι οι επαγωγικοί κινητήρες, οι κινητήρες με μόνιμους μαγνήτες (κυρίως BLDC) και οι κινητήρες μεταβλητής μαγνητικής αντίστασης (SRM). Η επιλογή του κατάλληλου ηλεκτροκινητήρα εξαρτάται από τις απαιτήσεις του οδηγού, τον τύπο του οχήματος και την ισχύ που μπορεί να παρέχει η πηγή ενέργειας. Κάθε ηλεκτροκινητήρας έχει μία χαρακτηριστική ροπής ταχύτητας, καθώς και ισχύος ταχύτητας, όπως φαίνεται στην εικόνα

26 Εικόνα 3.2 Χαρακτηριστική ροπής - ταχύτητας και ισχύος ταχύτητας. [1] Για ταχύτητες χαμηλότερες από την ταχύτητα βάσης ω b ο ηλεκτροκινητήρας έχει σταθερή ροπή, ενώ για ταχύτητες μεγαλύτερες από την ταχύτητα βάσης ω b ο ηλεκτροκινητήρας έχει σταθερή ισχύ. Οι περιοχές σταθερής ροπής και σταθερής ισχύος αντιπροσωπεύονται από το λόγο ταχυτήτων x, ο οποίος ορίζεται ως ο λόγος της μέγιστης ταχύτητας ω max προς την ταχύτητα βάσης ω b. Ο λόγος ταχυτήτων x είναι επιθυμητό να είναι μεγάλος, γιατί όσο μεγαλύτερος είναι τόσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή σταθερής ισχύος από την περιοχή σταθερής ροπής. Κάθε τύπος ηλεκτροκινητήρα έχει ένα μέγιστο λόγο ταχυτήτων x. Για παράδειγμα, οι κινητήρες με μόνιμους μαγνήτες έχουν μέγιστο λόγο ταχυτήτων x μικρότερο από δύο (x<2), γιατί το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από τους μαγνήτες δεν μπορεί να μειωθεί. Οι επαγωγικοί κινητήρες έχουν μέγιστο λόγο ταχυτήτων x περίπου τέσσερα και οι κινητήρες μεταβλητής μαγνητικής αντίστασης έχουν το μεγαλύτερο λόγο ταχυτήτων x από όλους τους τύπους ηλεκτροκινητήρων ο οποίος μπορεί να είναι μεγαλύτερος από έξι, επιτυγχάνοντας έτσι μεγάλη περιοχή σταθερής ισχύος. Οι σημαντικότερες απαιτήσεις από έναν ηλεκτροκινητήρα είναι: Ευέλικτος έλεγχος λειτουργίας Υψηλός βαθμός απόδοσης Χαμηλός θόρυβος Χαμηλή απαίτηση συντήρησης Υψηλή ταχύτητα λειτουργίας Μεγάλη περιοχή σταθερής ισχύος Μεγάλο λόγο ονομαστικής ροπής/ροπής αδράνειας Μεγάλος λόγος ονομαστικής ισχύος/βάρους Έπειτα, ο μετατροπέας ηλεκτρονικών ισχύος μετατρέπει την τάση και το ρεύμα της πηγής ενέργειας σε μία κατάλληλη τιμή για την τροφοδοσία του ηλεκτροκινητήρα. Ο ελεγκτής διαχειρίζεται τον μετατροπέα δίνοντάς του τα κατάλληλα σήματα ελέγχου, ώστε ο ηλεκτροκινητήρας να λειτουργεί στο επιθυμητό σημείο ροπής ταχύτητας, σύμφωνα με την εντολή που έχει δώσει ο οδηγός μέσω του πεντάλ επιτάχυνσης. 28

27 3.1 DC ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Αρχή λειτουργίας και κατασκευή των DC κινητήρων Η αρχή λειτουργίας των DC κινητήρων είναι απλή. Όταν μέσα από έναν αγωγό ο οποίος βρίσκεται μέσα σε σταθερό μαγνητικό πεδίο περάσει ένα ρεύμα, τότε λόγω των δύο μαγνητικών πεδίων αναπτύσσεται πάνω στον αγωγό μία δύναμη. Οι DC κινητήρες έχουν δύο τυλίγματα. Ένα τύλιγμα στο στάτη το οποίο ονομάζεται τύλιγμα διέγερσης και ένα τύλιγμα στο ρότορα το οποίο ονομάζεται τύλιγμα οπλισμού. Όταν μέσα από αυτά τα δύο τυλίγματα περάσει ρεύμα, δημιουργούνται δύο μαγνητικά πεδία τα οποία αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και έτσι παράγεται μία ροπή, η οποία περιστρέφει το ρότορα. Τα πλεονεκτήματα των DC κινητήρων είναι: Ευκολία ελέγχου, λόγω της γραμμικότητας τους Δυνατότητα ανεξάρτητου ελέγχου των τυλιγμάτων διέγερσης και οπλισμού Ανεπτυγμένη τεχνολογία Τα μειονεκτήματα των DC κινητήρων είναι: Υψηλή απαίτηση συντήρησης, λόγω ψηκτρών Μικρές ταχύτητες λειτουργίας Ηλεκτρομαγνητικά παράσιτα, λόγω συλλέκτη Χαμηλός βαθμός απόδοσης Χαμηλή πυκνότητα ισχύος Οι DC κινητήρες μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τη συνδεσμολογία του τυλίγματος διέγερσης σε ξένης διέγερσης, παράλληλης διέγερσης, διέγερσης σειράς και σύνθετης διέγερσης, οι οποίοι φαίνονται στην εικόνα

28 Εικόνα 3.3 Τύποι DC κινητήρων. [1] Στους DC κινητήρες με παράλληλη διέγερση το τύλιγμα διέγερσης συνδέεται παράλληλα με το τύλιγμα οπλισμού και τροφοδοτούνται από την ίδια πηγή ενέργειας. Έτσι, προσφέρουν μικρή ευελιξία ελέγχου. Στους DC κινητήρες με διέγερση σειράς το τύλιγμα διέγερσης συνδέεται σε σειρά με το τύλιγμα οπλισμού και κατά συνέπεια τροφοδοτούνται με την ίδια τάση και διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα. Γι αυτό το λόγο, έχουν μικρή ευελιξία ελέγχου. Χαρακτηριστικό αυτών των κινητήρων είναι η πολύ υψηλή ροπή σε χαμηλές ταχύτητες, ενώ όσο η ταχύτητα τους αυξάνεται η ροπή τους πέφτει απότομα. Αυτή η συμπεριφορά τους κάνει κατάλληλους σε εφαρμογές που απαιτείται υψηλή ροπή εκκίνησης όπως η μίζα των οχημάτων, αλλά όχι σε ηλεκτρικά οχήματα. Τέλος, στους DC κινητήρες με ξένη διέγερση, τα τυλίγματα διέγερσης και οπλισμού δεν συνδέονται μεταξύ τους και τροφοδοτούνται με διαφορετική τάση. Συνεπώς, επιτρέπουν τον πλήρη έλεγχο της λειτουργίας τους, καθώς μπορεί να ελεγχθεί τόσο η μαγνητική ροή Φ (μέσω ελέγχου της τάσης V f του τυλίγματος διέγερσης), όσο και η τάση V a του τυλίγματος οπλισμού. Έτσι, οι DC κινητήρες που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα είναι κατά κανόνα ξένης διέγερσης. 30

29 3.1.2 Απόδοση DC κινητήρων ξένης διέγερσης Στην εικόνα 3.4 φαίνεται ένα ισοδύναμο κύκλωμα του τυλίγματος διέγερσης το οποίο αποτελείται από μία αντίσταση R F και ένα πηνίο με αυτεπαγωγή L F. Οι τιμές της αντίστασης R F και της αυτεπαγωγής L F του τυλίγματος διέγερσης, είναι πολύ μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες του τυλίγματος οπλισμού. Έτσι, ο χρόνος απόκρισης του τυλίγματος διέγερσης είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν του τυλίγματος οπλισμού. Εικόνα 3.4 Ισοδύναμο κύκλωμα τυλίγματος διέγερσης. [2] Η μαγνητική ροή Φ είναι συναρτήσει του ρεύματος διέγερσης I F και καθορίζει την παραγωγή ροπής. Η τάση V F τυλίγματος διέγερσης υπολογίζεται από τη σχέση: Στην εικόνα 3.5 φαίνεται το ισοδύναμο κύκλωμα του τυλίγματος οπλισμού. Αποτελείται από μία αντίσταση R A, ένα πηνίο με αυτεπαγωγή L A και μία επαγόμενη τάση Ε Α. Εικόνα 3.5 Ισοδύναμο κύκλωμα τυλίγματος οπλισμού. [2] 31

30 Η τάση V A του τυλίγματος οπλισμού υπολογίζεται από τη σχέση: Δεδομένου ότι η τιμή της αυτεπαγωγής L A του τυλίγματος οπλισμού είναι πολύ μικρή, η τάση V A μπορεί να υπολογιστεί απλοποιώντας τη σχέση 3.3 Η εξίσωση που δίνει την επαγόμενη τάση Ε Α του κινητήρα κατά την περιστροφή του είναι: όπου ω είναι η γωνιακή ταχύτητα του κινητήρα σε rad/sec, Φ η μαγνητική ροή σε Weber και Κ μία σταθερά του κινητήρα που εξαρτάται από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του. Αυτή η επαγόμενη τάση Ε Α αντιτίθεται στην τάση V A που τροφοδοτεί το τύλιγμα οπλισμού. Έτσι, το ρεύμα Ι Α του τυλίγματος οπλισμού υπολογίζεται ως εξής: Η ροπή Τ του κινητήρα δίνεται από τη σχέση: Συνδυάζοντας τις σχέσεις 3.4, 3.5 και 3.7 η ροπή ενός DC κινητήρα με ξένη διέγερση υπολογίζεται από τη σχέση: 32

31 Από την εξίσωση 3.8 φαίνεται ότι η μέγιστη ροπή παρουσιάζεται για μηδενική ταχύτητα και όσο η ταχύτητα του κινητήρα αυξάνεται η ροπή μειώνεται, όπως φαίνεται στην εικόνα 3.6. Εικόνα 3.6 Χαρακτηριστική ροπής ταχύτητας ενός DC κινητήρα ξένης διέγερσης. [3] Όπως φαίνεται η παραγόμενη ροπή του κινητήρα μειώνεται στις χαμηλές στροφές σε μία σταθερή τιμή για την προστασία του τυλίγματος οπλισμού από μεγάλα ρεύματα. Επίσης, από την εξίσωση 3.8 φαίνεται καθαρά ότι η χαρακτηριστική ροπής ταχύτητας εξαρτάται από την τάση V A και από τη μαγνητική ροή Φ. Η επίπτωση που έχει η μεταβολή της τάσης V A και της μαγνητικής ροής Φ στην χαρακτηριστική ροπής ταχύτητας φαίνεται στην εικόνα 3.7. Εικόνα 3.7 Επίδραση της τάσης οπλισμού V A και της μαγνητικής ροής Φ στην χαρακτηριστική ροπής ταχύτητας. [3] 33

32 Για μία συγκεκριμένη ροπή Τ 1 και γωνιακή ταχύτητα ω 1, υπάρχουν άπειροι συνδυασμοί τάσεων V Α και μαγνητικών ροών Φ, οι οποίοι ικανοποιούν την εξίσωση 3.8, όπως φαίνεται στην εικόνα 3.8. Εικόνα 3.8 Συνδυασμοί τάσεων οπλισμού V Α και μαγνητικών ροών Φ (η μαγνητική ροή Φ είναι συναρτήσει του ρεύματος διέγερσης I F ), για ένα συγκεκριμένο σημείο λειτουργίας. [2] Ωστόσο, η επιλογή της τάσης V Α και της μαγνητικής ροής Φ γίνεται με βάση τη βελτιστοποίηση της απόδοσης και την ελαχιστοποίηση των απωλειών του κινητήρα. Γι αυτό το σκοπό υπάρχει ένας αλγόριθμος βελτιστοποίησης ο οποίος δίνει τον ιδανικό συνδυασμό της τάσης τροφοδοσίας V A του τυλίγματος οπλισμού και της μαγνητικής ροής Φ, για κάθε σημείο λειτουργίας του κινητήρα Αναγεννητική πέδηση των DC κινητήρων Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των ηλεκτρικών μηχανών είναι ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας σε ηλεκτρική κατά την πέδηση του οχήματος, αυξάνοντας έτσι τη χιλιομετρική αυτονομία του οχήματος περίπου 10-15%. Ο τρόπος λειτουργίας είναι πιο εύκολος στην περίπτωση των DC μηχανών. Ωστόσο, οι βασικές αρχές λειτουργίας εφαρμόζονται σ όλους τους τύπους ηλεκτρικών μηχανών. Στην εικόνα 3.9 φαίνεται μία τυπική συνδεσμολογία μεταξύ μίας μπαταρίας και μίας ηλεκτρικής μηχανής, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένας μετατροπέας (DC/DC converter). 34

33 Εικόνα 3.9 Συνδεσμολογία μπαταρίας μετατροπέα ηλεκτρικής μηχανής. [3] Αγνοώντας την παρουσία του μετατροπέα και υποθέτοντας ότι η μπαταρία έχει μία τάση V B και η DC γεννήτρια περιστρέφεται με μία γωνιακή ταχύτητα ω, το ρεύμα το οποίο φορτίζει την μπαταρία είναι: Λόγω αυτού του ρεύματος, στον ρότορα της γεννήτριας παράγεται μία αρνητική ροπή η οποία είναι ανάλογη αυτού του ρεύματος και δίνεται από τη σχέση: Μόλις η επαγόμενη τάση της γεννήτριας Ε Α γίνει ίση με την τάση V B της μπαταρίας, το ρεύμα που φορτίζει τη μπαταρία γίνεται μηδέν και δεν υπάρχει πλέον αναγεννητική πέδηση. Επίσης, αν η τάση V B της μπαταρίας είναι πολύ μικρή, τότε είναι δύσκολο να αποθηκεύσει ολόκληρη την ηλεκτρική ενέργεια που της δίνεται και ιδιαίτερα στις υψηλές ταχύτητες περιστροφής της γεννήτριας, όπου το ρεύμα φτάνει πολύ υψηλές τιμές. Γι αυτό το λόγο, μεταξύ τους τοποθετείται ένας μετατροπέας (DC/DC converter), ο οποίος αυξάνει την τάση της γεννήτριας από V A σε V B (V B >V A ) και μειώνει το ρεύμα της γεννήτριας από Ι Α σε Ι Β (Ι Β <Ι Α ), φέρνοντας το στα κατάλληλα επίπεδα για την φόρτιση της μπαταρίας. Ακόμη, αν η τάση που παράγει η γεννήτρια κάτω από χαμηλές ταχύτητες είναι μικρότερη από την τάση της μπαταρίας, ο DC/DC converter μπορεί να αυξήσει την τάση της γεννήτριας, ώστε να φορτιστεί η μπαταρία. Μ αυτόν τον τρόπο, επιτυγχάνεται η αναγεννητική πέδηση ακόμα και κάτω από χαμηλές ταχύτητες. 35

34 Εντέλει, ένας DC/DC converter δεν έχει βαθμό απόδοσης 100% και κατά συνέπεια κάποιο ποσό ηλεκτρικής ενέργειας χάνεται μέσα σ αυτόν. Έτσι, η ισχύς εξόδου μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση: Παρ όλα αυτά, ο βαθμός απόδοσης η c ενός DC/DC converter είναι μεγάλος (η c >90%) Βαθμός απόδοσης των DC κινητήρων Οι κυριότερες πηγές απωλειών των DC κινητήρων είναι ίδιες για όλους τους τύπους ηλεκτροκινητήρων και μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις κύριες κατηγορίες. Η πρώτη πηγή απωλειών είναι οι απώλειες χαλκού. Αυτού του είδους οι απώλειες προκαλούνται λόγω της ωμικής αντίστασης των τυλιγμάτων του κινητήρα. Έτσι, ένα ποσό της ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτεί τον κινητήρα μετατρέπεται σε θερμότητα. Η θερμότητα που παράγεται είναι ανάλογη του τετραγώνου του ρεύματος. Οι απώλειες χαλκού δίνονται από τη σχέση: Από τη σχέση 3.7 προκύπτει ότι: Αντικαθιστώντας τη σχέση 3.13 στη σχέση 3.12 προκύπτει: ( ) Η δεύτερη σημαντικότερη πηγή απωλειών είναι οι απώλειες σιδήρου, λόγω της μεταβολής του μαγνητικού πεδίου στο ρότορα κατά την περιστροφή του. Αυτό το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί δύο τύπους απωλειών. Η πρώτη πηγή απωλειών ονομάζονται απώλειες υστέρησης και είναι η ενέργεια που χάνεται στη συνεχή μαγνήτιση απομαγνήτιση του σιδήρου. Η δεύτερη πηγή απωλειών του σιδήρου, οφείλεται στο ότι λόγω του μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου που βρίσκεται συνεχώς ο σίδηρος, επάγονται σ αυτόν ρεύματα. Τα ρεύματα αυτά ονομάζονται δινορεύματα και παράγουν θερμότητα στο σίδηρο. 36

35 Οι απώλειες σιδήρου είναι ανάλογες της συχνότητας του μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου και άρα της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα και υπολογίζονται από τη σχέση: όπου k i είναι μία σταθερά. Στην πράξη όμως η τιμή του k i δεν είναι σταθερή, αλλά μεταβάλλεται καθώς επηρεάζεται από την ένταση του μαγνητικού πεδίου και άλλων μη σταθερών παραγόντων. Ωστόσο, μία σταθερή τιμή του k i δίνει συνήθως μία καλή προσέγγιση των απωλειών σιδήρου. Η τρίτη κατηγορία απωλειών είναι οι μηχανικές απώλειες, οι οποίες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: τις απώλειες τριβών και τις απώλειες εξαερισμού. Οι απώλειες τριβών οφείλονται στις τριβές που αναπτύσσονται στα ρουλεμάν και στις ψήκτρες, ενώ οι απώλειες εξαερισμού οφείλονται στην τριβή που αναπτύσσεται μεταξύ του αέρα και των περιστρεφόμενων μερών του κινητήρα. Οι απώλειες τριβών υπολογίζονται από τη σχέση: όπου T f είναι η ροπή τριβών σε Nm. Οι απώλειες εξαερισμού είναι ανάλογες του κύβου της ταχύτητας περιστροφής και υπολογίζονται από τη σχέση: όπου k w είναι μια σταθερά η οποία εξαρτάται από το μέγεθος και το σχήμα του ρότορα, καθώς και από τη μέθοδο ψύξης του κινητήρα. Η τελευταία κατηγορία απωλειών είναι οι σταθερές απώλειες, οι οποίες είναι ανεξάρτητες της ταχύτητας περιστροφής και της ροπής του κινητήρα. Στους DC κινητήρες με ξένη διέγερση είναι οι απώλειες του τυλίγματος διέγερσης. Στους κινητήρες με μόνιμους μαγνήτες αυτές οι απώλειες είναι μηδέν, γιατί το μαγνητικό πεδίο παράγεται από τους μαγνήτες. Οι σταθερές απώλειες συνήθως συμβολίζονται με το γράμμα C. Συνεπώς, οι συνολικές απώλειες ισχύος ενός DC κινητήρα δίνονται από τη σχέση: Αυτή η σχέση μπορεί να χρησιμοποιηθεί με καλή προσέγγιση σ όλους τους τύπους ηλεκτροκινητήρων. 37

Προσομοίωση ηλεκτρικού οχήματος με το λογισμικό Matlab/Simulink

Προσομοίωση ηλεκτρικού οχήματος με το λογισμικό Matlab/Simulink Α.Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 21/11/2012 ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Προσομοίωση ηλεκτρικού οχήματος με το λογισμικό Matlab/Simulink Ονοματεπώνυμο Φοιτητή: Αθανάσιος Μανώλας Επιβλέπων Καθηγητής: Θεόδωρος Κοσμάνης

Διαβάστε περισσότερα

4 ΜΟΝΤΕΛΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΟΧΗΜΑΤΟΣ

4 ΜΟΝΤΕΛΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΟΧΗΜΑΤΟΣ 4 ΜΟΝΤΕΛΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΟΧΗΜΑΤΟΣ Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται το προσομοιωτικό μοντέλο ενός ηλεκτρικού οχήματος όπως υλοποιήθηκε στο λογισμικό Matlab/Simulink. Για την υλοποίηση του μοντέλου του ηλεκτρικού

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της αρχής λειτουργίας των μηχανών συνεχούς ρεύματος, β) η ανάλυση της κατασκευαστικών

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρας παράλληλης διέγερσης

Κινητήρας παράλληλης διέγερσης Κινητήρας παράλληλης διέγερσης Ισοδύναμο κύκλωμα V = E + I T V = I I T = I F L R F I F R Η διέγερση τοποθετείται παράλληλα με το κύκλωμα οπλισμού Χαρακτηριστική φορτίου Έλεγχος ταχύτητας Μεταβολή τάσης

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΙΙ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΙΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΙΙ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Ε.Ρ. 1. Μια σύγχρονη γεννήτρια με ονομαστικά στοιχεία: 2300V, 1000kV, 60Hz, διπολική με συντελεστής ισχύος 0,8 επαγωγικό και σύνδεση σε αστέρα έχει σύγχρονη

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 8 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 8 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 8 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της λειτουργίας του κινητήρα συνεχούς

Διαβάστε περισσότερα

( ) Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Ψ = N Φ. διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο. μαγνητικό πεδίο. του πηνίου (κάθε. ένα πηνίο Ν σπειρών:

( ) Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Ψ = N Φ. διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο. μαγνητικό πεδίο. του πηνίου (κάθε. ένα πηνίο Ν σπειρών: Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Λέγονται επίσης και δυναμικά στοιχεία Οι v- χαρακτηριστικές τους δεν είναι αλγεβρικές, αλλά ολοκληρο- διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο: Ουσιαστικά πρόκειται για έναν περιεστραμμένο

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Ένας που κατασκευάζεται ώστε να παρουσιάζει μεγάλη αντίσταση δρομέα η ροπή εκκίνησης του είναι αρκετά υψηλή αλλά το ίδιο υψηλή είναι και η ολίσθηση του στις κανονικές συνθήκες λειτουργίας Όμως επειδή Pconv=(1-s)PAG,

Διαβάστε περισσότερα

Αυτά τα πειράµατα έγιναν από τους Michael Faraday και Joseph Henry.

Αυτά τα πειράµατα έγιναν από τους Michael Faraday και Joseph Henry. Επαγόµενα πεδία Ένα µαγνητικό πεδίο µπορεί να µην είναι σταθερό, αλλά χρονικά µεταβαλλόµενο. Πειράµατα που πραγµατοποιήθηκαν το 1831 έδειξαν ότι ένα µεταβαλλόµενο µαγνητικό πεδίο µπορεί να επάγει ΗΕΔ σε

Διαβάστε περισσότερα

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ Ο πυκνωτής Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. Η απλούστερη μορφή πυκνωτή είναι ο επίπεδος πυκνωτής, ο οποίος

Διαβάστε περισσότερα

Η επαναπαραγόμενη ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση μπαταριών ενός EV ή ενός HEV.

Η επαναπαραγόμενη ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση μπαταριών ενός EV ή ενός HEV. ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΠΕΔΗΣΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ένα από τα πλεονεκτήματα της χρήσης των ηλεκτρικών κινητήρων για την κίνηση οχημάτων είναι η εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη διάρκεια της πέδησης (φρεναρίσματος) του οχήματος.

Διαβάστε περισσότερα

Οι μηχανές ΕΡ είναι γεννήτριες που μετατρέπουν τη μηχανική ισχύ σε ηλεκτρική και κινητήρες που μετατρέπουν την ηλεκτρική σε μηχανική

Οι μηχανές ΕΡ είναι γεννήτριες που μετατρέπουν τη μηχανική ισχύ σε ηλεκτρική και κινητήρες που μετατρέπουν την ηλεκτρική σε μηχανική Οι μηχανές ΕΡ είναι γεννήτριες που μετατρέπουν τη μηχανική ισχύ σε ηλεκτρική και κινητήρες που μετατρέπουν την ηλεκτρική σε μηχανική Υπάρχουν 2 βασικές κατηγορίες μηχανών ΕΡ: οι σύγχρονες και οι επαγωγικές

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΠΕΔΗΣΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΠΕΔΗΣΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΠΕΔΗΣΗ Ένα από τα πλεονεκτήματα της χρήσης των ηλεκτρικών κινητήρων για την κίνηση οχημάτων είναι η εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη διάρκεια της πέδησης (φρεναρίσματος) του οχήματος.

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 9. Ηλεκτρικό Σύστημα Συμπιεστών Ανάλογα με την κατασκευή τους και το είδος του εναλλασσόμενου ρεύματος που απαιτούν για τη λειτουργία τους, οι ηλεκτροκινητήρες διακρίνονται σε: Μονοφασικούς. Τριφασικούς.

Διαβάστε περισσότερα

Ανύψωση τάσης στην έξοδο της γεννήτριας παραγωγής. Υποβιβασμός σε επίπεδα χρησιμοποίησης. Μετατροπή υψηλής τάσης σε χαμηλή με ρεύματα χαμηλής τιμής

Ανύψωση τάσης στην έξοδο της γεννήτριας παραγωγής. Υποβιβασμός σε επίπεδα χρησιμοποίησης. Μετατροπή υψηλής τάσης σε χαμηλή με ρεύματα χαμηλής τιμής Είδη μετασχηματιστών Μετασχηματιστές Ισχύος Μετασχηματιστές Μονάδος Ανύψωση τάσης στην έξοδο της γεννήτριας παραγωγής Μετασχηματιστές Υποσταθμού Υποβιβασμός σε επίπεδα διανομής Μετασχηματιστές Διανομής

Διαβάστε περισσότερα

ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ. Κινητήρες ΣΡ. Άγγελος Μπουχουράς - Μηχανές Ι

ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ. Κινητήρες ΣΡ. Άγγελος Μπουχουράς - Μηχανές Ι Το ισοδύναμο κύκλωμα ενός κινητήρα ΣΡ: Το κύκλωμα οπλισμού παριστάνεται με μια ιδανική πηγή τάσης ΕΑ και μία αντίσταση RA Στην ουσία πρόκειται για το ισοδύναμο κύκλωμα του δρομέα που περιλαμβάνει: τους

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ. 1. Η μελέτη της δομής και της αρχής λειτουργίας ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα.

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ. 1. Η μελέτη της δομής και της αρχής λειτουργίας ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα. Σκοπός της άσκησης: ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι: 1. Η μελέτη της δομής και της αρχής λειτουργίας ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα. 1. Γενικά Οι

Διαβάστε περισσότερα

Στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου αποθηκεύεται ενέργεια. Το μαγνητικό πεδίο έχει πυκνότητα ενέργειας.

Στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου αποθηκεύεται ενέργεια. Το μαγνητικό πεδίο έχει πυκνότητα ενέργειας. Αυτεπαγωγή Αυτεπαγωγή Ένα χρονικά μεταβαλλόμενο ρεύμα που διαρρέει ένα κύκλωμα επάγει ΗΕΔ αντίθετη προς την ΗΕΔ από την οποία προκλήθηκε το χρονικά μεταβαλλόμενο ρεύμα.στην αυτεπαγωγή στηρίζεται η λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΚΑΤΆ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΓ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΚΑΤΆ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΓ Όταν κατά τη λειτουργία μιας ΣΓ η ροπή στον άξονα της ή το φορτίο της μεταβληθούν απότομα, η λειτουργία της παρουσιάζει κάποιο μεταβατικό φαινόμενο για κάποια χρονική διάρκεια μέχρι να επανέλθει στη στάσιμη

Διαβάστε περισσότερα

10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ 10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Ηλεκτρική μηχανή ονομάζεται κάθε διάταξη η οποία μετατρέπει τη μηχανική ενεργεια σε ηλεκτρική ή αντίστροφα ή μετατρεπει τα χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού ρεύματος. Οι ηλεκτρικες

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 4 Αρχή λειτουργίας Μηχανών DC

Άσκηση 4 Αρχή λειτουργίας Μηχανών DC Άσκηση 4 Αρχή λειτουργίας Μηχανών DC 4.1 Σκοπός της Άσκησης Σκοπός την Άσκησης είναι η μελέτη της αρχής λειτουργίας των μηχανών DC. Οι μηχανές DC μπορούν να λειτουργήσουν είτε ως γεννήτριες είτε ως κινητήρες.

Διαβάστε περισσότερα

Δίνεται η επαγόμενη τάση στον δρομέα συναρτήσει του ρεύματος διέγερσης στις 1000στρ./λεπτό:

Δίνεται η επαγόμενη τάση στον δρομέα συναρτήσει του ρεύματος διέγερσης στις 1000στρ./λεπτό: ΑΣΚΗΣΗ 1 Η Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης, έχει ονομαστική ισχύ 500kW, τάση 1000V και ρεύμα 560Α αντίστοιχα, στις 1000στρ/λ. Η αντίσταση οπλισμού του κινητήρα είναι RA=0,09Ω. Το τύλιγμα

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΤΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΤΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ Το ισοδύναμο κύκλωμα ενός επαγωγικού κινητήρα αποτελεί ένα πολύ σημαντικό εργαλείο για τον προσδιορισμό της απόκρισης του κινητήρα στις αλλαγές του φορτίου του Για να χρησιμοποιηθεί αυτό το ισοδύναμο θα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: 2 η

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: 2 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: 2 η Τίτλος Άσκησης: ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ και ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ «Λειτουργία Γεννήτριας Συνεχούς Ρεύματος Ξένης διέγερσης και σχεδίαση της χαρακτηριστικής φορτίου» «Λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ Σκοπός της άσκησης: Σκοπός της άσκησης είναι: 1. Να εξοικειωθεί ο σπουδαστής με την διαδικασία εκκίνησης ενός σύγχρονου τριφασικού

Διαβάστε περισσότερα

1_2. Δυνάμεις μεταξύ φορτίων Νόμος του Coulomb.

1_2. Δυνάμεις μεταξύ φορτίων Νόμος του Coulomb. 1_2. Δυνάμεις μεταξύ φορτίων Νόμος του Coulomb. Η δύναμη που ασκείται μεταξύ δυο σημειακών ηλεκτρικών φορτίων είναι ανάλογη των φορτίων και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης τους (νόμος

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Αν είναι γνωστή η συμπεριφορά των μαγνητικών πεδίων στη μηχανή, είναι δυνατός ο προσεγγιστικός προσδιορισμός της χαρακτηριστικής ροπής-ταχύτητας του επαγωγικού κινητήρα Όπως είναι γνωστό η επαγόμενη ροπή

Διαβάστε περισσότερα

Στον άπειρο ζυγό και μέσω μιας γραμμής μεταφοράς ισχύος συνδέεται κάποια βιομηχανία

Στον άπειρο ζυγό και μέσω μιας γραμμής μεταφοράς ισχύος συνδέεται κάποια βιομηχανία ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Στον άπειρο ζυγό και μέσω μιας γραμμής μεταφοράς ισχύος συνδέεται κάποια βιομηχανία Οι 2 από τους 3 κινητήρες αυτής της βιομηχανίας είναι επαγωγικοί και διαθέτουν επαγωγικούς συντελεστές

Διαβάστε περισσότερα

Από τι αποτελείται ένας πυκνωτής

Από τι αποτελείται ένας πυκνωτής Πυκνωτές Οι πυκνωτές είναι διατάξεις οι οποίες αποθηκεύουν ηλεκτρικό φορτίο. Xρησιµοποιούνται ως «αποθήκες ενέργειας» που µπορούν να φορτίζονται µε αργό ρυθµό και µετά να εκφορτίζονται ακαριαία, παρέχοντας

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 11 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 11 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 11 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση των τρόπων ελέγχου της ταχύτητας

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α), η κατανόηση της λειτουργίας της γεννήτριας

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Το βασικό μειονέκτημα που εμφανίζεται στη σχεδίαση των μονοφασικών επαγωγικών κινητήρων είναι ότι αντίθετα από τις 3-φασικές πηγές ισχύος οι 1-φασικές πηγές δεν παράγουν στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο Το μαγνητικό

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μια ηλεκτρική µηχανή συνεχούς ρεύµατος χρησιµοποιείται ως γεννήτρια, όταν ο άξονάς της στρέφεται από µια κινητήρια µηχανή (prim movr). Η κινητήρια µηχανή

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444 DC ΔΙΑΚΟΠΤΙΚA ΤΡΟΦΟΔΟΤΙΚΑ, ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ Δρ Ανδρέας Σταύρου ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

Διαβάστε περισσότερα

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΒΑΣΙΚΑ ΤΜΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΣΡ Αναλύοντας τη δομή μιας πραγματικής μηχανής ΣΡ, αναφέρουμε τα ακόλουθα βασικά μέρη: Στάτης: αποτελεί το ακίνητο τμήμα

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης ΑΣΚΗΣΗ 5 Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης 1 Α. Θεωρητικές επεξηγήσεις: Μια ηλεκτρική μηχανή συνεχούς ρεύματος παράγει τάση συνεχούς μορφής όταν χρησιμοποιείται ως γεννήτρια, ενώ ένας κινητήρας

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ Το ηλεκτρικό φορτίο στο εσωτερικό του ατόμου 1. Από τι σωματίδια αποτελούνται τα άτομα σύμφωνα με τις απόψεις των Rutherford και Bohr;

ΚΕΦΑΛΑΙΟ Το ηλεκτρικό φορτίο στο εσωτερικό του ατόμου 1. Από τι σωματίδια αποτελούνται τα άτομα σύμφωνα με τις απόψεις των Rutherford και Bohr; ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1.1 Γνωριμία με τη ηλεκτρική δύναμη. 1. Ποιες δυνάμεις λέγονται ηλεκτρικές; Λέμε τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ σωμάτων που έχουμε τρίψει προηγουμένως δηλαδή σωμάτων ηλεκτρισμένων. 2. Τι

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 2 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕ ΦΟΡΤΙΟ

ΑΣΚΗΣΗ 2 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕ ΦΟΡΤΙΟ ΑΣΚΗΣΗ 2 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕ ΦΟΡΤΙΟ Σκοπός της άσκησης: Σκοπός της άσκησης είναι η μελέτη των χαρακτηριστικών λειτουργίας μιας σύγχρονης γεννήτριας

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος παράλληλης. διέγερσης

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος παράλληλης. διέγερσης ΑΣΚΗΣΗ 6 Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος παράλληλης διέγερσης 1 Α. Θεωρητικές επεξηγήσεις: Στις γεννήτριες παράλληλης διέγερσης το τύλιγμα διέγερσης συνδέεται παράλληλα με το κύκλωμα του δρομέα, όπως φαίνεται

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ Α.1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗ Ο μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρική διάταξη που μετατρέπει εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια ενός επιπέδου τάσης

Διαβάστε περισσότερα

Στα τυλίγματα απόσβεσης ενός ΣΚ μπορεί να αναπτυχθεί κάποια ροπή εκκίνησης χωρίς εξωτερική τροφοδοσία του κυκλώματος διέγερσης

Στα τυλίγματα απόσβεσης ενός ΣΚ μπορεί να αναπτυχθεί κάποια ροπή εκκίνησης χωρίς εξωτερική τροφοδοσία του κυκλώματος διέγερσης Στα τυλίγματα απόσβεσης ενός ΣΚ μπορεί να αναπτυχθεί κάποια ροπή εκκίνησης χωρίς εξωτερική τροφοδοσία του κυκλώματος διέγερσης Μια μηχανή που κατασκευάζεται με τυλίγματα απόσβεσης ονομάζεται επαγωγική

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΤΟΥΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΤΟΥΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Το κανονικό εύρος λειτουργίας ενός τυπικού επαγωγικού κινητήρα (κλάσης Α, Β και C) περιορίζεται κάτω από 5% για την ολίσθηση ενώ η μεταβολή της ταχύτητας πέρα από αυτό το εύρος είναι σχεδόν ανάλογη του

Διαβάστε περισσότερα

Στο στάτη της μηχανής εφαρμόζεται ένα 3-φασικό σύστημα ρευμάτων το οποίο παράγει στο εσωτερικό της στρεφόμενο ομογενές μαγνητικό πεδίο

Στο στάτη της μηχανής εφαρμόζεται ένα 3-φασικό σύστημα ρευμάτων το οποίο παράγει στο εσωτερικό της στρεφόμενο ομογενές μαγνητικό πεδίο Στον ΣΚ 2 πόλων το μαγνητικό πεδίο του δρομέα BR παράγεται από το ρεύμα διέγερσης IF Στο στάτη της μηχανής εφαρμόζεται ένα 3-φασικό σύστημα ρευμάτων το οποίο παράγει στο εσωτερικό της στρεφόμενο ομογενές

Διαβάστε περισσότερα

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον;

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον; 3. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ένα ανοικτό ηλεκτρικό κύκλωμα μετατρέπεται σε κλειστό, οπότε διέρχεται από αυτό ηλεκτρικό ρεύμα που μεταφέρει ενέργεια. Τα σπουδαιότερα χαρακτηριστικά της ηλεκτρικής ενέργειας είναι

Διαβάστε περισσότερα

ΙΤ=ΙS RT RS. Uεπ. Άσκηση 5 Ηλεκτρικοί κινητήρες DC

ΙΤ=ΙS RT RS. Uεπ. Άσκηση 5 Ηλεκτρικοί κινητήρες DC Άσκηση 5 Ηλεκτρικοί κινητήρες DC 5.1 Σκοπός της Άσκησης Σκοπός την Άσκησης είναι η μελέτη του τρόπου λειτουργίας και ελέγχου των ηλεκτρικών κινητήρων DC. Αναλύονται ο τρόπος εκκίνησης και ρύθμισης της

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Ενότητα 7: Μέθοδοι Εκκίνησης και Πέδησης Ασύγχρονων Τριφασικών Κινητήρων Ηρακλής Βυλλιώτης Τμήμα Ηλεκτρολόγων

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ MM505 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ Εργαστήριο ο - Θεωρητικό Μέρος Βασικές ηλεκτρικές μετρήσεις σε συνεχές και εναλλασσόμενο

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία Διάλεξη 4

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία Διάλεξη 4 ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία Διάλεξη 4 18 Σεπτεμβρίου, 2012 Δρ. Στέλιος Τιμοθέου ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ Τα θέματα μας σήμερα Επανάληψη

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ 1 ΠΥΚΝΩΤΗ :

ΑΡΧΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ 1 ΠΥΚΝΩΤΗ : ΤΕΙ ΧΑΛΚΙΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Α/Α ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ : ΑΣΚΗΣΗ 5 η Τίτλος Άσκησης : ΜΕΤΡΗΣΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΜΕΣΕΣ ΚΑΙ ΕΜΜΕΣΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ Θεωρητική Ανάλυση Πυκνωτής

Διαβάστε περισσότερα

Hλεκτρομηχανικά Συστήματα Mετατροπής Ενέργειας

Hλεκτρομηχανικά Συστήματα Mετατροπής Ενέργειας Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου 2.3.26.3 Hλεκτρομηχανικά Συστήματα Mετατροπής Ενέργειας Εξέταση 3 ου Eξαμήνου (20 Φεβρουαρίου

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ (ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΡΑ) ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΟΥ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ (ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΡΑ) ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΟΥ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ (ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΡΑ) ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΟΥ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ Σκοπός της άσκησης: 1. Ο πειραματικός προσδιορισμός της χαρακτηριστικής λειτουργίας

Διαβάστε περισσότερα

5. ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

5. ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ 73 5. ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Στην συνέχεια εξετάζονται οι µονοφασικοί επαγωγικοί κινητήρες αλλά και ορισµένοι άλλοι όπως οι τριφασικοί σύγχρονοι κινητήρες που υπάρχουν σε µικρό ποσοστό σε βιοµηχανικές

Διαβάστε περισσότερα

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται μια διάταξη που αποτελείται από ένα σύνολο ηλεκτρικών στοιχείων στα οποία κυκλοφορεί ηλεκτρικό ρεύμα. Τα βασικά ηλεκτρικά στοιχεία είναι οι γεννήτριες,

Διαβάστε περισσότερα

Η λειτουργία του κινητήρα βασίζεται σε τάσεις και ρεύματα που παράγονται εξ επαγωγής στο δρομέα και οφείλονται στο μαγνητικό πεδίο του στάτη

Η λειτουργία του κινητήρα βασίζεται σε τάσεις και ρεύματα που παράγονται εξ επαγωγής στο δρομέα και οφείλονται στο μαγνητικό πεδίο του στάτη Η λειτουργία του κινητήρα βασίζεται σε τάσεις και ρεύματα που παράγονται εξ επαγωγής στο δρομέα και οφείλονται στο μαγνητικό πεδίο του στάτη Επειδή ο επαγωγικός κινητήρας λειτουργεί εντελώς όμοια με ένα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της λειτουργίας της γεννήτριας συνεχούς ρεύματος

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης. α) αθροιστική σύνθετη διέγερση

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης. α) αθροιστική σύνθετη διέγερση ΑΣΚΗΣΗ 7 Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης α) αθροιστική σύνθετη διέγερση 1 Α. Θεωρητικές επεξηγήσεις: Η γεννήτρια συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης είναι ένας συνδυασμός γεννήτριας παράλληλης

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

ηλεκτρικό ρεύμα ampere Ηλεκτρικό ρεύμα Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός με τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από μια περιοχή του χώρου. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού ρεύματος στο σύστημα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΑΘΗΜΑ : Ηλεκτρικές Μηχανές ΚΕΦΑΛΑΙΟ : Ηλεκτρικές Μηχανές Σ.Ρ. ΕΝΟΤΗΤΑ : Αρχή Λειτουργίας Γεννητριών και Κινητήρων Σ.Ρ.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΑΘΗΜΑ : Ηλεκτρικές Μηχανές ΚΕΦΑΛΑΙΟ : Ηλεκτρικές Μηχανές Σ.Ρ. ΕΝΟΤΗΤΑ : Αρχή Λειτουργίας Γεννητριών και Κινητήρων Σ.Ρ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΑΘΗΜΑ : Ηλεκτρικές Μηχανές ΚΕΦΑΛΑΙΟ : Ηλεκτρικές Μηχανές Σ.Ρ. ΕΝΟΤΗΤΑ : Αρχή Λειτουργίας Γεννητριών και Κινητήρων Σ.Ρ. Α. ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΩΝ Σ.Ρ. Η λειτουργία της γεννήτριας, βασίζεται

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτριες ΣΡ Ξένης Διέγερσης

Γεννήτριες ΣΡ Ξένης Διέγερσης Γεννήτριες ΣΡ Ξένης Διέγερσης Γεννήτριες ΣΡ Γεννήτριες ανεξάρτητης διέγερσης: το κύκλωμα που παράγει το κύριο πεδίο (κύκλωμα διέγερσης) τροφοδοτείται από μία ξεχωριστή πηγή, ανεξάρτητη από τη γεννήτρια

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Οι γεννήτριες συνεχούς ρεύματος διαχωρίζονται στις ακόλουθες κατηγορίες: Ανεξάρτητης (ξένης) διέγερσης. Παράλληλης διέγερσης. Διέγερσης σειράς. Αθροιστικής σύνθετης διέγερσης.

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 10 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΣΕΙΡΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 10 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΣΕΙΡΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 10 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΣΕΙΡΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση των τρόπων ελέγχου της ταχύτητας ενός

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ

Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ Ως γεννήτρια ΣΡ χαρακτηρίζεται η ηλεκτρική μηχανή που κατά τη λειτουργία της λαμβάνει κινητική ενέργεια και τη μετατρέπει σε ηλεκτρική με τη μορφή συνεχούς ρεύματος Η ΗΕΔ που δημιουργείται

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ

ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ Για τη λειτουργία των σύγχρονων γεννητριών (που ονομάζονται και εναλλακτήρες) απαραίτητη προϋπόθεση είναι η τροοδοσία του τυλίγματος του δρομέα με συνεχές ρεύμα Καθώς περιστρέεται

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρες μιας νέας εποχής

Κινητήρες μιας νέας εποχής Κινητήρες μιας νέας εποχής H ABB παρουσιάζει μια νέα γενιά κινητήρων υψηλής απόδοσης βασισμένη στην τεχνολογία σύγχρονης μαγνητικής αντίστασης. Η ΑΒΒ στρέφεται στην τεχνολογία κινητήρων σύγχρονης μαγνητικής

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρας συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης. α) αθροιστικής σύνθετης διέγερσης

Κινητήρας συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης. α) αθροιστικής σύνθετης διέγερσης ΑΣΚΗΣΗ 10 Κινητήρας συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης α) αθροιστικής σύνθετης διέγερσης 1 Α. Θεωρητικές επεξηγήσεις: Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης συνδυάζει τα πλεονεκτήματα του κινητήρα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ 1. Οι δυναμικές γραμμές ηλεκτροστατικού πεδίου α Είναι κλειστές β Είναι δυνατόν να τέμνονται γ Είναι πυκνότερες σε περιοχές όπου η ένταση του πεδίου είναι μεγαλύτερη δ Ξεκινούν

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές. μηχανική, και αντίστροφα. και κινητήρες. Ηλεκτρική Ενέργεια. Μηχανική Ενέργεια. Ηλεκτρική Μηχανή. Φυσικά φαινόμενα: βαλλόμενη τάση

Ηλεκτρικές Μηχανές. μηχανική, και αντίστροφα. και κινητήρες. Ηλεκτρική Ενέργεια. Μηχανική Ενέργεια. Ηλεκτρική Μηχανή. Φυσικά φαινόμενα: βαλλόμενη τάση Ηλεκτρικές Μηχανές Οι ηλεκτρικές μηχανές είναι μετατροπείς ενέργειας Μπορούν να μετατρέψουν ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική, και αντίστροφα Ανάλογα με τη λειτουργία τους χωρίζονται σε γεννήτριες και κινητήρες

Διαβάστε περισσότερα

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014 ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΕΧΕΙ ΑΝΤΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ http://wwwstudy4examsgr/ ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ Η ηλεκτρική μηχανή είναι μια διάταξη μετατροπής μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική και αντίστροφα. απώλειες Μηχανική ενέργεια Γεννήτρια Κινητήρας Ηλεκτρική ενέργεια

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την:

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την: Σκοπός της Άσκησης: ΑΣΚΗΣΗ η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την: α. Κατασκευή μετασχηματιστών. β. Αρχή λειτουργίας μετασχηματιστών.

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ 1. Είναι δυνατό να χρησιμοποιείται ΑΜ/Σ για τη συνεχή ρύθμιση της τάσης γραμμής. Αυτή είναι η πιο δαπανηρή μέθοδος ελέγχου της ταχύτητας με ρύθμιση της τάσης και χρησιμοποιείται μόνο όταν απαιτείται πολύ

Διαβάστε περισσότερα

Μαγνητικό Πεδίο. μαγνητικό πεδίο. πηνίο (αγωγός. περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει τάση στα άκρα του πηνίου (Μετασχηματιστής) (Κινητήρας)

Μαγνητικό Πεδίο. μαγνητικό πεδίο. πηνίο (αγωγός. περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει τάση στα άκρα του πηνίου (Μετασχηματιστής) (Κινητήρας) Ένας ρευματοφόρος αγωγός παράγει γύρω του μαγνητικό πεδίο Ένα χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, του οποίου οι δυναμικές γραμμές διέρχονται μέσα από ένα πηνίο (αγωγός περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρας συνεχούς ρεύματος παράλληλης. διέγερσης

Κινητήρας συνεχούς ρεύματος παράλληλης. διέγερσης ΑΣΚΗΣΗ 9 Κινητήρας συνεχούς ρεύματος παράλληλης διέγερσης 1 Α. Θεωρητικές επεξηγήσεις: Σε μια ηλεκτρική μηχανή συνεχούς ρεύματος αν τροφοδοτήσουμε το τύλιγμα οπλισμού με συνεχή τάση τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί

Διαβάστε περισσότερα

Ροή ισχύος στις γεννήτριες συνεχούς ρεύματος

Ροή ισχύος στις γεννήτριες συνεχούς ρεύματος Ροή ισχύος στις γεννήτριες συνεχούς ρεύματος Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 51 Ροή ισχύος στους κινητήρες συνεχούς ρεύματος Προηγμένες Υπηρεσίες

Διαβάστε περισσότερα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ένα σύστημα ηλεκτρονικής επικοινωνίας αποτελείται από τον πομπό, το δίαυλο (κανάλι) μετάδοσης και

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ EVs, HEVs, FCEVs

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ EVs, HEVs, FCEVs ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ EVs, HEVs, FCEVs Τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά για το σχεδιασμό οχήματος βρίσκονται στους βασικούς μηχανισμούς της φυσικής και συγκεκριμένα στο δεύτερο νόμο κίνησης του Νεύτωνα

Διαβάστε περισσότερα

Διαγώνισμα Φυσικής κατεύθυνσης B! Λυκείου.

Διαγώνισμα Φυσικής κατεύθυνσης B! Λυκείου. Φροντιστήριο Φάσμα 1 Διαγώνισμα Φυσικής κατεύθυνσης B! Λυκείου. Ζήτημα 1 ο. Στις ερωτήσεις 1.1 έως 1.5 επιλέξτε τη σωστή απάντηση. 1.1. Οι ρευματοδότες της ηλεκτρικής εγκατάστασης στα σπίτια μας λέμε ότι

Διαβάστε περισσότερα

Μαγνητικό Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

Μαγνητικό Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Μαγνητικό Πεδίο Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Προτεινόμενη βιβλιογραφία: SERWAY, Physics for scientists and engineers YOUNG H.D., University

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών

Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών Βασικές αρχές ηλεκτρομαγνητισμού Παλάντζας Παναγιώτης palantzaspan@gmail.com 2013 Σκοπός του μαθήματος Στο τέλος του κεφαλαίου, οι σπουδαστές θα πρέπει να είναι σε θέση να:

Διαβάστε περισσότερα

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Το ιδανικό κύκλωμα LC του σχήματος εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις, με περίοδο

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Το ιδανικό κύκλωμα LC του σχήματος εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις, με περίοδο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Άσκηση 1. Ιδανικό κύκλωμα LC εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις. Να αποδείξετε ότι η στιγμιαία τιμή i της έντασης του ρεύματος στο κύκλωμα δίνεται σε συνάρτηση με το στιγμιαίο

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1ο Για τις ερωτήσεις να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΘΕΜΑ 1ο Για τις ερωτήσεις να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ 2010 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Κακαζιάνης Πέτρος ΘΕΜΑ 1ο Για τις ερωτήσεις 1.1 1.13 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρες ΣΡ Διέγερσης Σειράς

Κινητήρες ΣΡ Διέγερσης Σειράς Διέγερσης Σειράς Ισοδύναμο κύκλωμα: Τα τυλίγματα διέγερσης διαθέτουν σχετικά λίγες σπείρες και συνδέονται σε σειρά με το κύκλωμα οπλισμού Εδώ το ρεύμα οπλισμού, το ρεύμα διέγερσης και το ρεύμα φορτίου

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ως πηγές ενέργειας στα ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα ορίζονται οι συσκευές που α- ποθηκεύουν ενέργεια, παρέχουν ενέργεια (εκφορτίζονται) και δέχονται ενέργεια από εξωτερική

Διαβάστε περισσότερα

Απαντήσεις Θεμάτων Τελικής Αξιολόγησης (Εξετάσεις Ιουνίου) στο Μάθημα «Ηλεκτροτεχνία Ηλεκτρικές Μηχανές» ΕΕ 2013/2014, Ημερομηνία: 24/06/2014

Απαντήσεις Θεμάτων Τελικής Αξιολόγησης (Εξετάσεις Ιουνίου) στο Μάθημα «Ηλεκτροτεχνία Ηλεκτρικές Μηχανές» ΕΕ 2013/2014, Ημερομηνία: 24/06/2014 Θέμα ο Απαντήσεις Θεμάτων Τελικής Αξιολόγησης (Εξετάσεις Ιουνίου) στο Μάθημα «Ηλεκτροτεχνία Ηλεκτρικές Μηχανές» ΕΕ 03/04, Ημερομηνία: 4/06/04 Σε μονοφασικό Μ/Σ ονομαστικής ισχύος 60kA, 300/30, 50Hz, ελήφθησαν

Διαβάστε περισσότερα

ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Φορτίο 3. Σημείο έγχυσης ισχύος Φορτίο 1. 600 kva cosφ=0.8 επαγωγικό 10+j35 Ω/φάση Φορτίο 2. 1100 kva cosφ=0.9 χωρητικό P = 600 kw cosφ=0.85 επαγωγικό Φορτίο 4 P=750 kw Q=150 kvar Μονογραμμικό κύκλωμα

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. ΓΕΝΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ Σε ένα ανοιχτό σύστημα με συνάρτηση μεταφοράς G η έξοδος Υ και είσοδος Χ συνδέονται με τη σχέση: Y=G*Χ

Διαβάστε περισσότερα

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ AC-DC. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΒΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ - ΑΠΛΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ AC-DC. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΒΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ - ΑΠΛΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ AC-DC ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΒΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ - ΑΠΛΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Βασικά στοιχεία κυκλωμάτων Ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα αποτελείται από: Πηγή ενέργειας (τάσης ή ρεύματος) Αγωγούς Μονωτές

Διαβάστε περισσότερα

Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw

Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw Τεχνική περιγραφή Μια ανεμογεννήτρια (Α/Γ) 50kW παράγει ενέργεια για να τροφοδοτηθούν αρκετές κατοικίες. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτηθούν με ρεύμα απομονωμένα

Διαβάστε περισσότερα

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Κεφάλαιο 6: Παθητικά στοιχεία αποθήκευσης ενέργειας Οι διαφάνειες ακολουθούν το βιβλίο του Κων/νου Παπαδόπουλου «Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων» ISBN: 9789609371100 κωδ. ΕΥΔΟΞΟΣ:

Διαβάστε περισσότερα

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Κεφάλαιο 2 - Ηλεκτρικό Ρεύμα Επιμέλεια: Αγκανάκης Παναγιώτης, Φυσικός https://physicscourses.wordpress.com/ Με ποιες θεμελιώδεις έννοιες συνδέεται το ηλεκτρικό ρεύμα; Το

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζουμε την προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων ή γενικότερα των φορτισμένων σωματιδίων.

Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζουμε την προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων ή γενικότερα των φορτισμένων σωματιδίων. 2. ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η κοινή αιτία λειτουργίας μιας πολύ μεγάλης κατηγορίας συσκευών που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή μας ζωή, όπως ο ηλεκτρικός λαμπτήρας, ο ηλεκτρικός ανεμιστήρας,

Διαβάστε περισσότερα

( ) = ( ) Ηλεκτρική Ισχύς. p t V I t t. cos cos 1 cos cos 2. p t V I t. το στιγμιαίο ρεύμα: όμως: Άρα θα είναι: Επειδή όμως: θα είναι τελικά:

( ) = ( ) Ηλεκτρική Ισχύς. p t V I t t. cos cos 1 cos cos 2. p t V I t. το στιγμιαίο ρεύμα: όμως: Άρα θα είναι: Επειδή όμως: θα είναι τελικά: Η στιγμιαία ηλεκτρική ισχύς σε οποιοδήποτε σημείο ενός κυκλώματος υπολογίζεται ως το γινόμενο της στιγμιαίας τάσης επί το στιγμιαίο ρεύμα: Σε ένα εναλλασσόμενο σύστημα τάσεων και ρευμάτων θα έχουμε όμως:

Διαβάστε περισσότερα

Φ Υ Σ Ι Κ Η Τ Α Ξ Η Σ Β 1 ο υ Κ Υ Κ Λ Ο Υ

Φ Υ Σ Ι Κ Η Τ Α Ξ Η Σ Β 1 ο υ Κ Υ Κ Λ Ο Υ Φ Υ Σ Ι Κ Η Τ Α Ξ Η Σ Β 1 ο υ Κ Υ Κ Λ Ο Υ Ε π ι σ η μ ά ν σ ε ι ς Η Λ Ε Κ Τ Ρ Ι Σ Μ Ο Σ a. Σ τ α τ ι κ ό ς Η λ ε κ τ ρ ι σ µ ό ς Ερ.1 Τι είναι το ηλεκτρικό φορτίο; Απ.1 Κανείς δεν γνωρίζει τι είναι το

Διαβάστε περισσότερα

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων Κεφάλαιο 7: Μεταβατική απόκριση κυκλωμάτων RL και RC Οι διαφάνειες ακολουθούν το βιβλίο του Κων/νου Παπαδόπουλου «Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων» ISBN: 9789609371100 κωδ. ΕΥΔΟΞΟΣ:

Διαβάστε περισσότερα

Απαραίτητη προϋπόθεση για να λειτουργήσει μία σύγχρονη γεννήτρια είναι η τροφοδοσία του τυλίγματος του δρομέα με ΣΡ

Απαραίτητη προϋπόθεση για να λειτουργήσει μία σύγχρονη γεννήτρια είναι η τροφοδοσία του τυλίγματος του δρομέα με ΣΡ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ Απαραίτητη προϋπόθεση για να λειτουργήσει μία σύγχρονη γεννήτρια είναι η τροφοδοσία του τυλίγματος του δρομέα με ΣΡ Αυτό το ρεύμα δημιουργεί μαγνητικό πεδίο στο εσωτερικό της γεννήτριας

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Ενότητα 2: Ασύγχρονος Τριφασικός Κινητήρας Αρχή Λειτουργίας Ηρακλής Βυλλιώτης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος Ονοµατεπώνυµο: Αριθµός Μητρώου: Εξάµηνο: Υπογραφή Εργαστήριο Ηλεκτροµηχανικών Συστηµάτων Μετατροπής Ενέργειας 3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

Διαβάστε περισσότερα

(α) Σχ. 5/30 Σύμβολα πυκνωτή (α) με πολικότητα, (β) χωρίς πολικότητα

(α) Σχ. 5/30 Σύμβολα πυκνωτή (α) με πολικότητα, (β) χωρίς πολικότητα 5. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ Ι ( ΠΥΚΝΩΤΕΣ) Πυκνωτές O πυκνωτής είναι ένα ηλεκτρικό εξάρτημα το οποίο έχει την ιδιότητα να απορροφά και να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια και να την απελευθερώνει, σε προκαθορισμένο

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 10 ANTIKEIMENO: ΣΤΟΧΟΙ ΑΥΤΟΥ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ: ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΠΟΥ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΟΥΜΕ: Σύγχρονη τριφασική γεννήτρια. Η Σύγχρονη τριφασική γεννήτρια.

Άσκηση 10 ANTIKEIMENO: ΣΤΟΧΟΙ ΑΥΤΟΥ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ: ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΠΟΥ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΟΥΜΕ: Σύγχρονη τριφασική γεννήτρια. Η Σύγχρονη τριφασική γεννήτρια. Άσκηση 10 ANTIKEIMENO: Η Σύγχρονη τριφασική γεννήτρια. ΣΤΟΧΟΙ ΑΥΤΟΥ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ: Κατανόηση των βασικών αρχών λειτουργίας της σύγχρονης τριφασικής γεννήτριας. ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΠΟΥ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΟΥΜΕ: Τροφοδοτικό

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 14 Πυκνωτές Διηλεκτρικά

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 14 Πυκνωτές Διηλεκτρικά Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα ΔΙΑΛΕΞΗ 14 Πυκνωτές Διηλεκτρικά ΦΥΣ102 1 Πυκνωτές Ένας πυκνωτής αποτελείται από δύο αγωγούς

Διαβάστε περισσότερα