Onderwerp: Electromotor Rhino VX54 vs BenzineYamaha 4PK BBM

Heel even terug naar die koppelkromme.
Als voorbeeld een koppelkromme van een willekeurige diesel:

Je ziet dat bij weinig toeren het koppel er al is.
Je zegt zelf dat je zou verwachten dat bij een stijgend toerental van de schroef ook het gevraagde koppel zal stijgen. Nou die kromme uit het plaatje lijkt daar in de verste verte niet op.

Dan even terug naar het stroomverhaal.
Als ik er van uit ga dat de stroom uit de muur komt tegen rendement 50%
De lader werkt aan 80% dan blijft dus 40% over.
De ECmotor werkt aan 95% dan blijft 38% over.

Nu moet ik wel zeggen dat ik groene stroom heb, het hele rendementenverhaal wordt dan wel erg wazig.

Om een kort verhaal lang te maken: op deze site heb ik berekend hoeveel pk ik nodig heb om de BM16m2 op rompsnelheid te krijgen. Ik kom uit op 1,5pk. Onze bbmotor is 5pk dus dat is veel te veel!
Nu moeten we dus met een miserabele koppelkromme op de motor varen
Nou dan moeten we maar gewoon zeilen

@Gijper:
Dit is niet echt een willekeurige diesel, de koppel toeren curve is over een tamelijk lang gedeelte (tussen 1700 en 3000 toeren) vlak. Bij een 'willekeurige diesel' is dat nooit het geval en zeker niet bij een typische bbm verbrandingsmotor op benzine. Dit is een koppel toeren kromme van een 'geblazen diesel' en zou dus voor de schroefaandrijving veel gunstiger zijn dan een 'zuiger gestuurde' motor zonder turbo.
Maar zelfs deze mooie vlakke curve van een turbo diesel is geen vergelijk met een 'brushless DC' motor, die tussen 20 en 3000 rpm een horizontale lijn als koppel toeren kromme heeft.
@ alle lezers:
Een inwendige verbrandingsmotor heeft zijn hoogste rendement bij het toerental op het hoogste punt van de koppel toeren kromme (verbruikt hier de minste brandstof per afgegeven kilowatt of pk). Dat hoogste punt van de koppel toeren kromme is nooit bij het zelfde toerental als het hoogste punt in de vermogen toeren kromme. Daarom hebben verbrandingsmotoren een slecht rendement bij het maximale vermogen en zet je graag een 5pk motor op een '16 kwadraat' zodat je bij de benodigde 1,5pk precies in het meest rendement volle toerental (lees laagste brandstof verbruik) van je motor zit.
Bij een 'elektronisch commuterende' elektromotor wordt ook het beste rendement behaald bij het hoogste punt in de koppel toeren kromme. Dat is een horizontale lijn van zeg 20 tot 3000 rpm. Het hoogste vermogen wordt dan gehaald bij 3000 rpm en daar ligt dan ook het hoogste rendement. Het is niet zinvol om voor een elektromotor met meer vermogen te kiezen als je de maximale snelheid bij 1,5pk (= iets meer dan 1kW) haalt. Je krijgt er geen beter rendement door (de motor wordt niet zuiniger).
Als het gaat om rendement is de elektromotor op geen enkel gebied te verslaan, niet in toerental en niet in koppel of vermogen. Alleen op het gebied van de energie drager (de brandstof) en de opslag daarvan (de brandstoftank) heeft de verbrandingsmotor nog een voordeel. Die energie drager wordt nog steeds duurder en er zijn economieën afhankelijk van de productie daarvan. Hierdoor geldt voor deze energiedrager: 'wat de gek er voor geeft'.
De ontwikkeling in accu-techniek gaat bepalen of de verbrandingsmotor toekomst heeft. De huidige stand van de techniek is dat een accu van 10 liter ongeveer 1kWh aan capaciteit heeft.
Een 10 liter accu die 16kWh aan capaciteit heeft, geeft 4 uur vol vermogen aan een 4kW (5pk) elektromotor. Dat is gelijk aan 10 liter brandstof voor 4 uur vol vermogen van mijn 5pk Yamaha C5. Zodra die accu er is, zullen de verbrandingsmotoren het verliezen van de elektrische aandrijving en verliest de pomphouder zijn werk. Dat die accu er gaat komen lijkt onwaarschijnlijk, maar dat was een pistool, gemaakt door een 3-D printer, ook!
Groeten, Peper.

Gijper,

Wat ontbreekt in je reactie is het koppel dat de schroef VRAAGT, DAT is waar het om gaat.

Wanneer je die lijn OOK geplaatst zou hebben, was het een HEEl ander beeld.

Schroef koppelkromme ligt tussen 0 tot 3000 rpm op jouw plaatje en ligt geheel ONDER de motorkoppelkromme.
Nergens een probleem.
Tot die 3000 rpm van de motor is jouw kromme vrij vlak.
Volgens mij zijn die kromme´s van de normale scheeps dieseltje nog een stuk vlakker en wat lager.

Wanneer je goed leest zie dat ik schrijf dat het de door de schroef GEVRAAGDE kromme het punt van belang is.

Het koppel van een elektro motor is veel vlakker en hoger indien nodig.
De sterkte van dit koppel wordt bepaald door het verschil in toeren wat de motor minder draait dan in ONBELASTE toestand.

Een elektro motor of generator zijn in feite het zelfde.
Zodra de rotor draait levert die een EMK tegen gesteld aan de stroom die de rotor aandrijft.
Onbelast is het koppel gelijk aan de wrijving van de lagers.
Zodra je de schroef inschakelt zakt het toerental iets tot een zodanig koppel ontstaat dat gelijk is aan wat de schroef vraagt.
Stop je de schroef met geweld, dan is het koppel van de elektromotor maximaal, er is immers geen generatorwerking meer.


Het elektra rendement is niet zo slecht door de motor, maar door de vele stappen in de opwekking van de stroom. En daar kun je niet omheen.
Had je ook kunnen lezen in wat ik schreef.


Wat Peper schrijft kan ik me helemaal in vinden.
Het opslaan van Amperes is onmogelijk, condensators, waar minieme hoeveelheden opgeslagen kunnen worden, even hier buiten gelaten.

De accu waar chemie voor de opslag zorgt is het kritieke punt in de elektra keten.
Om deze reden wil ik dan ook die LifePo4 accu´s aanschaffen.
Het is nog even afwachten of ze werkelijk de beloofde resultaten halen, maar ik heb goede hoop hierop.

Nou dat koppel dat de schroef vraagt, bv bij constante snelheid van 1 knoop, 2 knopen, 3 knopen enz. tot 10 knopen of zo daar zou ik wel eens een kromme van willen zien.
Daar kan ik niks over vinden op het net.

Gijper,
Wanneer jij dit niet kunt vinden op internet, hoef ik het niet eens te proberen.

Ik heb gepoogd het lijntje in jouw tekening in te tekenen, zelfs dat is me niet gelukt.

Maar het zal een vrij vlakke lijn zijn van de kruising 1000 rpm/140 newton naar 3000 rpm 260 newton.
Een beetje doorhangend naar onder, kort bij een rechte lijn.
Die van de motor moet er ALTIJD boven liggen.

Wanneer je de motor in vrije vaart niet helemaal aan het voorgeschreven toerental kunt krijgen, dan raken ze elkaar op DAT toerental.
Wanneer de motor over het voorgeschreven toerental gaat dan is er enige afstand op het laatste stukje en wordt de motor begrensd door zijn regulateur.

Voor de éne of de andere schroef zal er wat verschil in zitten wat verband houdt met spoed en diameter.

Schroefkoppel is kwadraat met toerental, en aangezien vermogen = koppel maal toeren is schroefvermogen een derde macht met toerental (bij gelijk blijvende snelheid).
Schermen met hoog koppel bij lage toeren is leuk voor lierenaandrijvingen oid, maar bij schroeven (en dus ook centrifugaalpompen en -ventilatoren, die hebben dezelfde karakteristiek) is het onzin omdat bij deelvermogen/toeren het gevraagde schroefkoppel veel sneller afneemt dan het maximum koppel wat de aandrijving kan leveren.
De schroef bepaalt het afgenomen koppel, de aandrijving niet, mits het gevraagde schroefkoppel dat van de aandrijving overschrijdt.

Voor een schroef (of BBmotor) stuwkracht opgeven is ook onzin, dat is een deelgegeven en hetzelfde als voor een motor toerental opgeven zonder koppel (of omgekeerd).
Vermogen is ook kracht maal snelheid. Een grote schroef kan veel stuwkracht geven bij lage snelheid, die zonder het benodigd vermogen wegvalt wanneer de snelheid toeneemt.

Aad

Peper schreef : Al verder ploeterend kwam ik nog bij dit document terecht. Daar staat o.a. dit plaatje in:

De groene lijn is het specifiek brandstofverbuik, de hoeveelheid brandstof per kWh, bij vollast.
Als je het specifiek brandstofverbuik gaat meten ook bij deellasten krijg je een "eidiagram".
Hoe dan ook; het laagste verbruik zit inderdaad ergens rond het hoogste koppel, dat ergens in het middengebied van het toerenbereik ligt.
Mooi zou zijn als ik een koppelcurve zou hebben van onze Yamaha 5pk.
Vijf is 3,3 keer de benodigde 1,5pk. Om met 1,5pk te varen moet ik zó laag in toeren gaan zitten dat het specifiek brandstofverbruik al weer omhoog gaat lijkt me.
Aad77 schreef : Huh? Wat valt er nu weg? Ik vat hem even niet.

Gijper,

Ik heb zo´n beetje in grafiekjes uitgezet wat voor mijn boot van toepassing zou kunnen zijn.

Het is uit de losse hand getekend, dus pretendeer ik niet erg nauwkeurig te zijn.
Heb nergens de kromme´s voor mijn motortje kunnen vinden op internet, dus ook daar kan wat op af te dingen zijn.
Het gaat om het algemene beeld.

Maximaal rpm is 3500 en dat zou bij 19 pk moeten zijn.

Die 3500 rpm haal ik nèt niet, dus het gevraagde schroef koppel haalt het motorkoppel in, ze raken elkaar bij 3400 rpm. En dan is dat de topsnelheid, 7 knopen.

In het 0 tot 1000 rpm gebied maakte ik een foutje bij het brandstof verbruik per uur.

Het elektro koppel heb ik als rechte lijn, ik denk dat daar ook wel een beetje bocht in zal zitten, maar ik weet niet voldoende ervan om die bij benadering aan te geven.

Het brandstof verbruik per pk per uur, heb ik geen schaal bij gezet, was me teveel werk om ´t uit te rekenen.

@Saeftinghe:
Het koppel van een elektromotor is T=BIld, waarbij B de magnetische veldsterkte is (bij een motor met een permanente magneet is dat een vast gegeven), I is de stroom door het anker, l is de lengte van de geleider in het magnetisch veld (is een constante) en d de diameter van het anker (eveneens een constante). Het koppel is daarmee recht evenredig met de stroom door de motor.
Een onbelast draaiend anker (met daaraan de schroef) draait snel en levert veel tegen EMK op en de stroom wordt daardoor laag en het koppel eveneens.
De schroef in het water vraagt meer koppel om te draaien, de tegen EMK neemt dan af en de stroom (en het koppel) neemt daardoor toe. Dit is nu het mooie van de elektrische aandrijving: het koppel van de motor past zich in grote mate aan het gevraagde koppel van de schroef. Hierdoor werkt de elektromotor/schroef combinatie in een breed gebied optimaal (ja, tenzij er een grote mis aanpassing is tussen schroef en motor).
Koppel-toeren curves van motoren worden opgetekend door de motor onbelast te laten draaien (geldt voor verbrandingsmotoren en elektromotoren). Vervolgens wordt door een 'waterrem' het toerental afgeremd. Het afgegeven koppel wordt dan met een hevel op een weegschaal gemeten terwijl de rem steeds sterker afremt. Bij een elektromotor krijg je dan een horizontale lijn met een afgerond begin en einde (de shouldering van de curve is rond, is dan de uitdrukking). De elektromotor heeft een gelijkblijvend koppel zolang de stroom door de motor gelijk blijft. Bovendien wordt het koppel in 360^o gelijkmatig opgewekt.
Bij een verbrandingsmotor is de kracht op de krukas gepiekt in een 10^o asverdraaing. Dit is het moment dat het mengsel in de verbrandingskamer ontbrand. Deze enorme klap wordt dan doorgegeven aan het vliegwiel en hierin opgeslagen. Dit is de reden dat verbrandingsmotoren veel meer trillen dan elektromotoren. De de sterkte van de 'klap' hangt af van de vulling van de cilinder met het mengsel. Een hoger toerental geeft aanvankelijk meer 'klappen' en dus een hoger brandstofverbruik en ook een hoger koppel. Op een bepaald moment wordt de cilindervulling minder omdat het toerental te hoog wordt voor een goede vulling. Het punt waarbij de vulling en het toerental het hoogst zijn, levert de piek in de koppel toeren kromme.
Op dit punt is het rendement van de motor het hoogst en het brandstofverbruik het laagst voor het afgegeven koppel en vermogen. Gaat de motor nog meer toeren maken, dan wordt door 'cilinder ondervulling' het koppel lager, maar het vermogen neemt nog wel toe. Dit gaat door tot het moment dat door de slechte vulling van de cilinder het vermogen niet verder toeneemt.
Een schroef zal bij een verbrandingsmotor goed werken zolang het door de schroef gevraagde koppel onder het door de motor te leveren koppel ligt. Dat gebied is bij een verbrandingsmotor veel kleiner dan het hetzelfde gebied bij een elektromotor. Hierdoor wordt de indruk gewekt dat een elektromotor 'sterker' is dan een verbrandingsmotor van hetzelfde vermogen.
Voor alle lezers:
Een VX54 neemt ongeveer 55A bij vol vermogen op 12V, dit is 660W of bijna 0,9pk. Indien de stuwkracht door de gunstige koppel toeren kromme veel beter is, dan moet dit motortje equivalent zijn aan een 1,5 pk verbrandingsmotor. Achter een 16 kwadraat zou dit wel interessant kunnen zijn. Ten opzichte van een 4pk Yamaha is dit geen vergelijk, die brengt zeker de dubbele stuwkracht in stelling.
Een 2kW Torqeedo zal door het gunstige koppel een overeenkomstige stuwkracht leveren met een 4pk verbrandingsmotor. Het hangt nu allemaal af van de rompsnelheid of je iets aan een dergelijke motor hebt.
Voor de TS: de Rhino VX54 is geen vergelijk met een 4pk benzine motor. Twee van die Rhino VX54 zijn dat mogelijk wel. Je zult een 'Rhino VX108' (als die al bestaan!) moeten inzetten om iets gelijkwaardigs te hebben voor een Yamaha 4pk.
Groeten, Peper.

Interessant buurman Peper!

@Saeftinghe: dat is een mooie grafiek. Ja zo moet het zijn.
Als ik nu uit je grafiek je rompsnelheid zou moeten afleiden zou ik zeggen ongeveer 5 knopen.
Onder 5kn wordt er weliswaar koppel toegevoegd aan de schroef maar omdat de boot nog optrekt loopt het gevraagde koppel weer iets terug met toenemende snelheid. Zo rond 5kn begint de afbuiging naar boven. Dat betekent dat er koppel wordt toegevoegd maar omdat de boot nauwelijks nog meer snelheid kan maken boven rompsnelheid kan het gevraagde koppel niet meer teruglopen.
Mooi man!