Stroomverzorging in het modelschip.
Bij elk nieuw schip stelt zich de volgende vraag: Wat zal de spanning van de elektrische installatie worden?
Om deze vraag goed te beantwoorden is een klein beetje theorie nodig.
De verliezen in een stroomleiding.
Over het algemeen wordt een stroomgeleider, koperdraad _ messingdraad e.d., gezien als een geleider zonder verliezen. Toch hebben kabels ook weerstand, bij een kabel met een doorsnede van 1,5 mm2 en 1 meter lengte moet men met een weerstand van 0.0125 Ohm rekenen.
Als je dit doorrekent naar een aandrijfmotor die op 6 volt werkt en die een 2 Ah stroom trekt krijg je het volgende verlies:
Vermogen = Volt x Ampère
Vermogen = 6 x 2
Vermogen = 12 Watt
Dit motor vermogen kun je als volgt krijgen:
Sluit de motor aan op de accu en sluit de ampèremeter aan en laat de motor onder volle belasting lopen en lees de waarde op de ampère meter af. In ons geval is dit dus 2 A.
De motor weerstand is dan:
Weerstand = volt / stroom
Weerstand = 6 / 2
Weerstand = 3 Ohm
Het verlies in de kabel is dan:
Verlies in kabel = Stroom2 x Weerstand
Verlies in kabel = 22 x 0.0125
Verlies in kabel = 0.05 Watt
De vermogens verliezen in de kabels zijn echter niet het enige wat ons parten speelt, ook stekker_verbindingen zijn een bron van vermogens verliezen.
De vermogens verliezen bij stekker_verbindingen.
De bij de bouw van het model gebruikte nieuwe stekkers zijn nog helemaal blank maar deze hebben het nadeel dat na verloop van tijd er een lichte corrosielaag op komt. Deze corrosie laag heeft als nadeel dat hij de elektriciteit zeer slecht geleid.
Je kunt deze verbindingen dan zien als een soort weerstand van ± 0.1 Ohm, de hoogte is dus afhankelijk van de mate van corrosie op de stekkers.
Stel je model heeft de volgende opbouw:
1 Accu _ 2 stekkers
1 Motor _ 2 stekkers
1 snelheidsregelaar _ 4 stekkers
Dit zijn in totaal 8 stekkers met elk 0.1 Ohm weerstand, aangezien al deze stekkers in serieschakeling zijn moet je de weerstanden bij elkaar tellen, en kom je dus op 0,8 Ohm.
Verlies Stekker = stroom2 x Weerstand
Verlies Stekker = 22 x 0.8
Verlies Stekker = 3.2 Watt
Als je dit alles meeneemt in de berekeningen dan merk je dat de motor minder vermogen zal kunnen leveren.
Weerstand motor = 3 Ohm
Weerstand Kabels = 0.05 Ohm
Weerstand stekkers = 0.8 Ohm
Totaal = 3.85 Ohm
Totaal aantal Ampères wordt dan:
A= 6 Volt / 3.85 Ohm = 1.56 A
Zet je deze waarde als maximale stroomsterkte bij de motor neer dan wordt het motor vermogen dus:
Motor Vermogen = Volt x Ampère
Motor Vermogen = 6 V x 1.56 A
Motor Vermogen = 9.3 Watt
Het verlies is dus 12 Watt - 9.3 Watt = 2.7 Watt
12 Volt.
Als je de installatie op 12 volt laat werken zul je zien dat de verliezen veel minder zullen zijn.
Voor de juiste berekeningen gaan we uit van gelijkblijvend vermogen van de motor.
Vermogen = Volt x Ampère
12 Watt = 12 Volt x Ampère
Ampère = 1A
De motor weerstand is dan:
Weerstand = volt / stroom
Weerstand = 12 V / 1A
Weerstand = 12 Ohm
Het verlies in de kabel is dan:
Verlies in kabel = Stroom2 x Weerstand
Verlies in kabel = 12 x 0.0125
Verlies in kabel = 0.0125 Watt
Verlies Stekker = stroom2 x Weerstand
Verlies Stekker = 12 x 0.8
Verlies Stekker = 0.8 Watt
De totale weerstand wordt dan 12 + 0.0125 +0.8 = 12.8125 Ohm
Bij 12 Volt en een vermogen van 12 Watt wordt de maximale stroom dus 12 V / 12.8125 A = 0.94 A
Zet je deze waarde als maximale stroomsterkte bij de motor neer dan wordt het motor vermogen dus:
Motor Vermogen = Volt x Ampère
Motor Vermogen = 12 x 0.94
Motor Vermogen = 11.28 Watt
Het verlies is dus 12 Watt - 11.28 Watt = 0.72 Watt
Het verschil tussen 12 V en 6V is hier dus 2 Watt.
Verliezen wegwerken.
Wat kunnen we doen om de verliezen weg te werken en zodanig meer vermogen bij de motor te krijgen?
Natuurlijk kiezen we voor aansluitdraden van voldoende dikte, immers hoe meer doorsnede hoe lager de weerstand en dus ook de verliezen.
Als tweede kunnen we daar waar geen losse verbindingen nodig zijn zorgen voor een goede soldeerverbinding, deze hebben veel minder weerstand dan stekkers. Dus heb je maar 1 schip waar je meer vaart gedurende het seizoen is het de moeite waard om in plaats van stekkers soldeerverbindingen te leggen naar de snelheidsregelaar en de motor. Denk wel aan de isolatie van de soldeerverbindingen, het beste gebruik hiervoor krimpkous.
Je hebt dan al 0,6 ohm gewonnen, dus A= 6 Volt / 3.25 Ohm ( 3.85 - 0.6) = 1.84 A en dat is een verschil van bijna 0.3 A bij een 6 volt installatie.
Wat je dus niet moet hebben is een losse draad gewoon om de aansluitingen van de motor draaien, je weerstand wordt dan veel groter.
Laten we in dit geval zeggen dat de weerstand bij elk aansluitpunt vertienvoudigd en dan 1 Ohm wordt.
Weerstand motor = 3 Ohm
Weerstand Kabels = 0.05 Ohm
Weerstand stekkers = 2.6 Ohm
Totaal = 5.65 Ohm
Totaal aantal Ampères wordt dan: A= 6 Volt / 5.65 Ohm = 1.06 A
Zet je deze waarde als maximale stroomsterkte bij de motor neer dan wordt het motor vermogen dus:
Motor Vermogen = Volt x Ampère
Motor Vermogen = 6 x 1.06
Motor Vermogen = 6.36 Watt
Het verlies is dus 12 Watt - 6.36 Watt = 5.64 Watt en dat is dus een verdubbeling van het verlies
Wat wij willen is dat de motor toch het volle vermogen levert en dat heeft tot gevolg dat de stroom hoger moet worden en wel met:
Vermogen = Volt x Ampère
12 Watt + 5.64 Watt = 6 Volt x Ampère
Ampère = 17,64 Watt / 6 Volt
Ampère = 2.94 A
Je ziet nu dat je een meer verbruik van bijna 1 Ampère hebt en dit heeft dus weer tot gevolg dat zowel de snelheidsregelaar alsook de accu zwaarder belast worden. Worden de verliezen nu te groot dan zal de stroomsterkte dus ook flink hoger worden met alle gevolgen van dien.
Dit alles zal er voor zorgen dat je een zwaardere accu nodig zult hebben maar ook een sterkere snelheidsregelaar.
Het is dus de moeite waard om je elektrische installatie kritisch onder de loep te nemen als je accu te snel leeg is of als je snelheidsregelaar te warm wordt.
P.S. Vergeet de zekering niet, meet de benodigde stroomwaarde bij belasting!!!!
André Bouwens