Dimensionamento cavi per motore brushless

[dtga]

Buonasera a tutti.

Sono nuovo in questo forum, per cui spero di aver scelto la giusta sezione per la domanda che sto per porvi.

Devo dimensionare il circuito di "alta tensione" per una vettura elettrica a ruote scoperte.

In particolare la linea tra batteria ed azionamento e tra azionamento e motore.

La batteria è al litio da 92Vcon capacità di 100Ah e corrente nominale di 315A quindi circa 30KW di potenza (non ho trovato dato relativo alla max corrente di scarica),  per il motore che è un brushless trifase si hanno 72V e 600A rms per cui una potenza media di circa 30KW (non ho dati relativi al fattore di potenza in quanto mi pare di aver capito che grazie all'architettura dell'azionamento dovrebbe essere circa unitario).

Per quanto riguarda l'azionamento non sono riuscito a trovare i dati relativi alla dissipazione di potenza, so solo che può lavorare tra 72V-120V di alimentazione con corrente di max 600A.

Con questi dati secondo voi è possibile fare un dimensionamento di massima dei cavi?

Nella mia "cassetta degli attrezzi" ho la seconda legge di ohm e poco altro.

Documentandomi ho potuto riscontrare che in genere il dimensionamento viene effettuato mediante l'utilizzo di tabelle contenute in specifiche normative, quella che ho provato a vedere un pochino è la CEI UNEL 35011.

Ora arriviamo alle domande principali:

Qualcuno saprebbe indicarmi se è possibile effettuare un dimensionamento analitico dei cavi ed in caso affermativo indicarmi i pssaggi da seguire? oppure qualora la risposta sia negativa, mi potreste indicare le principali asperità di questo percorso?

Nel caso dell'utilizzo delle tabelle, potreste indicarmi la giusta procedura da seguire per leggerle ed arrivare al corretto dimensionamento?

Inoltre volevo chiedere se qualcuno potesse consigliarmi un testo o qualche documento che tratti nello specifico od anche solo in una sua sezione argomenti inerenti al dimensionamento dei cavi.

Vi prego di avere pazienza qualora avessi posto domande sconclusionate in base ai dati che vi ho riportato o se questi ultimi fossero incompleti, poichè sono circa alle prime armi.

Vi ringrazio anticipatamente per l'attenzione, dtga.

 

 

 

 

[dtga]

Vi allego uno schema di base che ho fatto del circuito per permettere di contestualizzare, anche qui scusatemi se la simbologia non è corretta oppure risulta inappropriata.

[SandroCalligaro]

Ciao, io non riesco ad aprire l'immagine.

 

Da profano dei dimensionamenti "classici" e delle norme riguardo alle linee (che comunque non credo si applichino al tuo caso, anche se alcune considerazioni rimangono valide), ma pensando al sistema batteria+azionamento, ti direi di concentrarti su due aspetti:

- La caduta di tensione resistiva sul cavo, nel caso peggiore

- Densità di potenza, dissipazione e quindi aumento di temperatura del cavo che andrai a scegliere (non dipende solo dal rame, ma anche dall'isolante, ed il massimo incremento di temperatura che puoi tollerare dipende dalla temperatura massima dell'ambiente).

 

Non ho mai fatto un dimensionamento per un sistema del genere, ma se dovessi farlo farei queste considerazioni...

 

Tra azionamento e motore la corrente è quella nominale del motore, che corrisponde mi pare anche a quella dell'inverter. Se è previsto anche il sovraccarico per un certo tempo, è necessario tenerne conto almeno per la caduta di tensione.

Per la linea inverter-motore potresti dimensionare assicurandoti che la resistenza del singolo cavo sia piccola (al massimo confrontabile) rispetto a quella di fase del motore (la metà della resistenza tra fase e fase).

(Dovesse servirti, per misurare la resistenza di fase del motore usa un alimentatore di corrente adeguata, non un comune ohmetro.)

 

Tra batteria ed inverter tieni conto che le cadute di tensione, oltre a corrispondere a perdite, se importanti limitano anche la caratteristica coppia-velocità e la dinamica del controllo. A regime, con corrente sul motore pari alla nominale (600 A), considerando (giustamente) unitario il fattore di potenza, la potenza sarà:

sqrt(3) · Vnom_ph-ph · Inom = 1.73 · 72 ·600 = 75 kW

La batteria ha una potenza non sufficiente a far lavorare il motore in condizioni nominali, quindi il drive dovrà limitare adeguatamente la potenza, cioè la velocità (~tensione) e/o la coppia (~corrente).

 

La corrente tra batteria e drive dovrà essere quindi quella nominale della batteria (ancora una volta, per questo è fondamentale la limitazione da parte del drive, pena probabilmente la cottura della batteria), mentre la corrente sul motore dipende dal tipo di limitazione che applicherà il drive.