מה עדיף מערכת חשמלית במתח 24v 36v או 48v ?

מורה נבוכים קצר מה עדיף ולמה במערכת ההנעה החשמלית באופניים חשמליים חוקיים.

מושגי יסוד בתחום החשמל:

מתח: ( V ) נמדד ביחידות הנקראות וולט, הכוח הדוחף את האלקטרונים במוליך = כוח אלקטרומניע.

זרם: ( A )נמדד ביחידות הנקראות אמפר, כמות הזרם החשמלי העוברת ביחידת זמן = ספיקה חשמלית.

התנגדות: ( Ω ) הגורם המתנגד למעבר הזרם החשמלי במוליך. = התנגדות חשמלית.

כל מעגל חשמלי כולל:

מקור מתח.

מוליכים חשמליים, (רכיבי הגנה ותפעול כגון נתיכים ומתגים).

צרכן.

ההתנגדות הכוללת של המעגל החשמלי תיקבע ע"י סוג ואיכות החומרים, קוטר המוליך וכד'.  רמת הכוח האלקטרומניע הפועלת על המעגל יחסית להתנגדות שלו תגרום לרמת זרם חשמלי ביחס הפוך לרמת ההתנגדות וביחס ישר לרמת הכוח האלקטרומניע.

דוגמה: אופניים במתח של 36 וולט ובזרם של 10 אמפר מצביעה על התנגדות כוללת של 0.28 אום לערך, במדה ונעלה את המתח ל48 וולט נקבל זרם של 13.4 אמפר ואם נפחית את המתח ל 24 וולט נקבל זרם של 6.7 אמפר.  מה עדיף?

התשובה נעוצה בחישובי ההספק:

מתח של 24 וולט במכפלת זרם של 6.7 אמפר =  168 וואט (יחידות הספק חשמלי)

מתח של 36 וולט במכפלת זרם של 10 אמפר = 360 וואט

מתח של 48 וולט במכפלת זרם של 13.4 אמפר =  643. וואט

אם ידוע ש 734 וואט = 1 כ"ס, כוח סוס.

מתח של 24 וולט יספק  0.23 כ"ס

מתח של 36 וולט יספק 0.49 כ"ס

מתח של 48 וולט יספק 0.88 כ"ס

אבל עליה וקוץ בה, ככל שאנו נעלה את ההספק החשמלי אנו למעשה מעלים גם את הצורך לפזר חום רב יותר מסלילי המנוע כך שלא תתאפשר פעולה רציפה של המנוע בהספק הנתון הגבוה יותר. נוצר מצב שבו עלינו לשנות את ההתנגדות הפנימית של המנוע ולהתאימה לרמת המתח הפועל במערכת כך שלמעשה מנוע שמיועד להספק של 250 וואט יהיה בעל עובי סלילים שונה בהתאם למתח שהוא מיועד לפעול בו.

לדוגמה: מנוע 250 וואט במתח של 24 וולט יצרוך 10.4 אמפר.

           מנוע 250 וואט במתח של 36 וולט יצרוך 6.9 אמפר.

           מנוע 250 וואט במתח של 48 וולט יצרוך 5.2 אמפר.

כאן אנו נכנסים לבעיה אחרת, נניח שקיבולת המצבר שלנו הינה 10 אמפר שעה הרי אופניים במתח של 24 וולט ייסעו שעה אחת לערך (בהספק מלא) אופניים במתח של 36 וולט ייסעו כמעט שעה וחצי. ואילו אופניים במתח של 48 וולט ייסעו מעל שעתיים!

היות ואנו חיים בפשרה כל העת השיקול שלנו ביחס שבין משך הנסיעה = טווח נסיעה לבין המומנט הנדרש להסעת האופניים יהיה פשרה בין השניים אנו רוצים טווח "סביר" עם כוח "סביר" דבר המתקבל באופן אופטימלי במתח של 36 וולט. היות ומנועי האופניים החשמליים נועדו להיות "הנעת עזר" בלבד בהגדרה אחרת האופניים ייכנסו באופן משפטי לתחום של "רכב דו גלגלי חשמלי" המצריך רישוי על פי חוק. עקב כך הוגבלו נתוני האופניים החשמליים כדלהלן:

א-      הפעלת העזר החשמלי תעשה על ידי פידול בלבד. (מצערת יד אסורה על פי חוק)

ב-      המהירות המירבית לא תעלה על 25 קמ"ש. (אסורה מהירות חריגה)

ג-       קיבולת המצבר לא תעלה על 400 וואט (הווה אומר 12 אמפר שעה במתח 36 וולט)

ד-      הספק המנוע החשמלי לא יעלה על 250 וואט...

מערכת ההנעה של האופניים החשמליים המודרניים חייבת להיות מקורית ומותאמת כיחידה אחת: מנוע בקר מצבר. המערכת (הבקר) מגביל את הזרם ל 12-14 אמפר במתח של 30-40 וולט הדבר נעשה על מנת לשמור על הגדרות החוק ושמירה על אורך חיי הציוד. אופי הנסיעה חסכונית או ספורטיבית, משקל הרוכב, תחזוקה תקינה ושיקול דעת נכון של הרוכב יאפשרו נסיעה לטווח ארוך יותר על אותה כמות אנרגיה האגורה במצבר.

שימו לב למדבקות יצרן מקוריות על גבי הסוללות רק הן יבטיחו כי איכות וקיבולת הסוללה עומדים בהצהרת היצרן, סוללות ללא סימון צריכות לעורר חשד כבד לגבי מקוריות וטיב הסוללה.

דוגמא: מדבקת יצרן על סוללה

דוגמא: מדבקת יצרן על סוללה

מצברי ליתיום חייבים להטען על ידי המטענים המקוריים שלהם, ויש לבצע תהליכי עירור (קונדישנינג) אחת לשנה לשמירה על קיבולת תקינה ואורך חיי תאי המצבר. חובה לטפל במצברי ליתיום במעבדות מצברים המתמחות בטיפול במצברי ליתיום. יש למחזר סוללות ליתיום ואין להשליכם לאשפה רגילה.

המאמר נכתב בעזרתו האדיבה של:

כהן דורון – מעבדה אלקטרונית לרכב חשמלי והיברידי.

050-5600081 רח' יהודי פקיעין 8 חדרה.

doron101@bezeqint.net