Świat kolejek wąskotorowych

Myślałem nad budową drezyny z napędem spalinowo-elektrycznym ("podwozie" prawdopodobnie będzie do dyspozycji, ale bez napędu). I mam kilka pytań dotyczących właśnie tego napędu.
Generalnie założenia są takie: silnik elektryczny podłączony do jakiegoś potencjometru/regulatora napięcia/falownika (?) a ten z kolei do generatora prądotwórczego.
Generator 230V, 1200W
Silnik 230V, 1500W, 1400RPM (może być też 2800RPM)
Czy taka moc będzie wystarczająca żeby ruszyć załadowaną czymś drezynę z miejsca i rozpędzić ją do rozsądnej prędkości?
I w jak dokładnie regulować obroty silnika i kierunek jazdy?
Z góry dziękuję za odpowiedzi!

O w takim razie to chyba koledzy z Piaseczna mogą pomóc ze szczegółami technicznymi, widziałem gdzieś na YT filmik z drezyną spalinowo - elektryczną i to było całkiem sprawne urządzenie...

Przy silniku 1500obr/min masz najlepszy stosunek mocy do masy silnika. Moc silnika elektrycznego podawana jest na wale, natomiast moc agregatu jest mocą pozorną (VA). By ją możliwie najlepiej wykorzystać potrzebujesz obciążenia o możliwie wysokim współczynniku mocy, cos fi 0,90 min. a więc tylko falownik. Jednak cały układ nie będzie miał wysokiej sprawności. Dla małego silnika to ok. 75%, falownik pewnie realnie gdzieś w granicach 85%. Już w pierwszym przybliżeniu widać, że agregat jest za słaby. Z uwagi na własności ruchowe i straty powinien mieć przynajmniej dwukrotny zapas mocy. Przekładnia elektryczna przy tak małych mocach nie jest dobrym rozwiązaniem. Za duża część transmitowanej mocy zostanie stracona na ciepło.

http://750mm.pl/index.php?topic=2507.0 (http://750mm.pl/index.php?topic=2507.0)

Czytałem, ale bardzo mało szczegółów jest podanych :) Na jednym ze zdjęć tej drezyny jest nawet chyba fragment z "magiczną skrzynką sterującą" zamazany :)
Co do generatora to moc prądnicy to 1200W, moc silnika 1,8kW(2,5KM). Czyli, że lepszy byłby o mocy 2-2,5kW...
A co ze zmianą kierunku jazdy?

Na silnior 1,5kW agregat potrzebny będzie z oznaczeniem ze 4kVA, gdyż zazwyczaj wartość ta jest zawyżana przez skośnookich producentów. Trzeba zastosować też zamazany na filmie falownik, czyli przetwornicę częstotliwości - elektroniczne pudełko z różnymi dodatkami wspomagającymi sterowanie. Wtedy zarówno regulacja prędkości jaki kierunku obrotów odbywa się bezproblemowo. Skontaktuj się z Kolegą Drezyniarzem - on ma bardzo dużą wiedzę o takim sterowaniu.

Ważne jest także żeby agregat dawał siłę 3x400V a nie tylko jedną fazę. Z naszych doświadczeń wynika ze 1 kW to zdecydowanie za mało, natomiast silnik spalinowy 4 kW radzi sobie z drezyną bez problemu i myślę że to jest wartość orientacyjna jaką trzeba przyjąć dla drezyny 6-osobowej.
A ze zmianą kierunku jazdy poradzi sobie falownik.

Jeśli będzie falownik i będziesz chciał korzystać długotrwale z małych prędkości, tj poniżej 700 - 800 obr/min to silnik elektryczy będzie wymagał dodatkowego chłodzenia. Do tego gdy będziesz kozystał z falownika który daję możliwość hamowania silnikiem też przydało by się wymuszenie dodatkowego chłodzenia.

Silnik do tego typu zastosowań powinien mieć symbol S5 - S7, a nie S1 jak typowy silnik np. od trajzegi.

Jak tak czytam te wszystkie posty to zaczynam mieć wątpliwości co do napędu spalinowo-elektrycznego...
Chyba lepiej będzie zaopatrzyć się w jakiś silnik ATV, na przykład:
http://allegro.pl/silnik-110-125cc-atv-quad-gokart-3-1-polautomat-i1912480993.html (http://allegro.pl/silnik-110-125cc-atv-quad-gokart-3-1-polautomat-i1912480993.html)
Półautomat 3+1 no i ta moc...  ;D Byłaby drezyna wyścigowa  :P
I wyjdzie taniej niż generator prądotwórczy, silnik elektryczny i falownik...

Taniej na pewno, zdaje mi się że Lisiogonek ma drezynę napędzaną takim lub pochodnym silnikiem, myślę że będzie w stanie się wypowiedzieć na jego temat.

Jak będziesz chciał zobaczyć taką drezynę z silnikiem od Quada albo porozmawiać z jej właścicielem daj znać. Urządzenie jest mega lekkie, łatwe w obsłudze i z doczepionym wózkiem torowym z obciążeniem rozwija prędkość ponad 70km/h

Co do napędu drezyny silniczkiem 500W to kiedyś na topie była wiertarka Celma i stado przystawek, więc może wiertarka? ;) Mam jeszcze na stanie szlifierkę oscylacyjną, tokarkę i coś tam jeszcze ;) Były przystawki typu nożyce do żywopłotu, kosiarka do trawy czy piła tarczowa. Dlaczego nie drezyna???
Byle rzęchowata wiertarka ma regulator obrotów i zmianę kierunku - ciekawe tylko, ile wytrzyma ;)
Agregat 1200W - 259zł, wiertarka - od 69 zł ;) 

Co do napędu to też zastanawiałem się nad silnikiem 2.2kW, falownikiem i agregatem (co daje możliwość podłączenia także różnego osprzętu przydatnego na szlaku - piły, kosiarki itp.). Falownik można kupić, ale cena nieco odstrasza i cała zabawa zaczyna być droga (choć nadal mniej, niż słynne 10 kawałków, licząc zakup spawarki i narzędzi). Lepiej pomyśleć o silniku od quada ze skrzynią biegów - sprawdzone i skuteczne.

Myślę, że slilnik prądu przemiennego nie zda tutaj egzaminu. Potrzebny byłby silnik 3F o mocy ok 1,5kw. Pojawia się więc problem z zasilaniem (trzeba mieć agregat z wyjściem 3x400) no i rzecz jasna falownik. Jeżeli już się pakować to w silniki prądu stałego ceny samych silnik są nieco większe natomiast odpada problem sterowania gdyż silnik komutatorowy można sterować poprzez zmiane napięcia zasilania. Więc albo robimy postownik i czoperek albo regulator tyrystorowy "wycinający" sinusoidę. Najlepiej trafić silnik na ok 220V odpada problem obniżania napięcia i strat z tym związanych oraz z przetwarzaniem dużych prądów. Razem z KLANEM Paluchowskich zbudowaliśmy pojazd napędzany silnikiem 24V o mocy 900W. Pojazd ten o masie włąsnej 100kg plus siedmiu ludzi (nie pisze chłopa bo kobiety też były) pojechał bez problemu z Rogowa do Jeżowa i nazad. Różnica taka, że u nas jest pędzony z akumulatorów (wada ciężar, zaleta CISZA!!). W razie czego mogę pomóc w zbudowaniu czoperka na prąd stały - prosta i sprawdzona konstrukcja.

A mój Altivar 1,5kW z jednej fazy robi trzy...  8)

Tak trzy fazy 3x230 :)

Ale i to wyśmienicie się nadaje do zasilania silnika...  :P

Wracając do napędu: zdecydowanie do takich lekkich drezynek zwarty silnik spalinowy od skutra, gokarta czy jakiejś maszyny wyposażony w sprzęgło automatyczne jest najlepszym rozwiązaniem.

Silnik jednofazowy czyli 230V odpada wg. mnie z definicji bo klatkowe mają kiepski moment rozruchowy. Natomiast komutatorowe są drogie i problematyczne w eksploatacji.
Jedynie silnik trójfazowy ma tu rację bytu, ale też nie pierwszy lepszy tylko taki który wytrzyma taki rodzaj pracy. Częste zmiany obciążenia, postoje i nawroty.
Ktoś pomyślał o tym że falownik nie może być taki sobie zwykły ? Żeby to było trwałe musi to być urządzenie bardzo odporne na drgania (że nie powiem pie*****cia) których nie brak na zwykle zaniedbanych torach kolei wąskotorowej.

Napęd elektryczny to jednak dobry pomysł bo łatwo regulować prędkość, ale przeciwności jest dużo. A może lepiej postawić wyłącznie na elektrony i zastanowić się nad napędem wymontowanym z wózka akumulatorowego. Wtedy jednak problemem może być koszt akumulatorów. Jednak cicha praca i brak spalin może być atutem w wycieczkach.

Realnie i najtaniej to jednak chyba jakiś silniczek spalinowy i sensowna przekładnia do niego.   

A trójfazowy to jaki jest jak nie klatkowy... Co do momentu no nie powiedziałbym że mają taki kiepski:
(http://silnikielektryczne.prv.pl/assets/images/autogen/a_charMech.gif)
Wyobraź sobie, że ten wykres jest dla częstotliwości zasilania f = 50Hz teraz wraz z ze zmianą częstotliwości (n=60f/p) zmieniają się obroty a z nimi punkt maksymalnego momentu ulega przesunięciu także mając falownik można dowolny punkt pracy praktycznie ustalić dla silnika.

Silnik szeregowy także daje radę, co do kłopotliwego utrzymania i ceny to za używke silnik komutatorowy nie dasz więcej jak 300-400 zł. Z całym szacunkiem ale kłopotliwe utrzymanie to może być przy silniku który pracuje przy napięciu 1500V gdzie są harmoniczne przenoszone z sieci prądu przemiennego, duże stopnie osłabiania wzbudzenia, przebicia izolacji, ciągnięcie ognia okrężnego czy owalizacja komutatora. Przy napięciach rzędu 24-220V bo o takich silnikach tutaj rozmawiamy jedynym problemem może być wentylacja ewentualnie złe doleganie szczotek.
(http://www.imne.pwr.wroc.pl/SkryptKKZ/cwicz10_pliki/image030.gif)
A tutaj moment silnika szeregowego - widać jego idealne cechy dla celów napędowych.

I napewno nie RoHS - ten idiotyzm oznacza zimne luty - dlatego np. zasilacze impulsowe padają jak muchy... Przy pomocy normalnego lutu SnPb przywróciłem już nie jeden zasilacz do życia.

Witam.
Jeżeli kolega chciałby zobaczyć drezynę z silnikiem quada, proszę oto link Drezyna Płociczno (lepsza jakość).mp4 (http://www.youtube.com/watch?v=lDHeC3HEnMk#) do filmiku mojego autorstwa. Silnik 110cm, tor 600mm. Jest to moim zdaniem idealny napęd do drezyny.

Trochę odbiegnę od tematu. Co to za bocznica na tym filmie?? Na geoportalu nic nie ma. To jakaś nowa inicjatywa??

Co powiecie o tym:
http://www.lmcltd.net/index.php?page=motors-and-generators-2 (http://www.lmcltd.net/index.php?page=motors-and-generators-2)
Tylko że to bardzo drogie.

Grzegorz - oczywiście że trójfazowy klatkowy miałem na myśli, nie dopisałem tego z roztargnienia.

Silnik jednofazowy klatkowy nie posiada momentu rozruchowego, aby go uzyskać potrzebna jest tzw. faza rozruchowa są bodaj cztery podstawowe sposoby uzyskania w/w faza rozruchowa rezystancyjna, faza rozruchowa kondensatorowa (realizowana na dwa sposoby), oraz zwarta faza pomocnicza. Kąt B między fazą zasilającą, a fazą rozruchową waha się zależnie od metody w granicach od 10 do 70 stopni. Jak łatwo zauważyć nijak się ma to do sytuacji gdy mamy do dyspozycji trzy fazy o jednakowej wartości napięcia, a kąt między nimi wynosi 120 st. Dodam że wszelkie ustrojstwa które znajdują się w silnikach jednofazowych pt. wyłączniki odśrodkowe fazy rozruchowej idą w drzazgi przy drganiach na torach.

Silnik szeregowy, a pięknie  :D Na labolatorium chłopaki zapomnieli obciążyć takie maleństwo, dostał kosmicznych obrotów (nieobciążony silnik rozbiega się) i zaczął wyjeżdżać ze swojego stanowiska. Nie na darmo te silniki stosuje się jako rozruszniki.

Jeśli falownik to może najlepszym rozwiązaniem byłby silnik synchroniczny z magnesami trwałymi ? Teoretycznie same zalety poza ceną  ;D

Na szopie wiele razy widziałem jak silnik trakcyjny z lokomotywy leżący swobodnie na podłodze i podłączony do prostownika rozruchowego, swobodnie sobie kręcił niczym nie obciążony i wcale się nie rozbiegał.

Jako rozruszniki stosuje się silniki szeregowo-bocznikowe ponieważ zahamowany silnik osiąga maksymalny moment obrotowy zachowując stała moc w pełnym zakresie obrotów od zera do znamionowych. Czyli przy stałej mocy im wolniej kręci tym jest silniejszy. Niestety im szybciej kręci tym jest słabszy.

Cbdu - ten filmik dużo mówi, jechałem też pojazdem Kol. Śrubki i myślę, że silniczek od kłada będzie najprostszy, najtańszy i najskuteczniejszy.

Napęd elektryczny ma poważną wadę - na szlaku często bywa mokro, o przebicia i porażenie nietrudno, a elektronika falownika też raczej lubi pracę bez namoczenia...

Oprócz tego koledzy zapomnieli zanotować, że silnik ten jest/był podstawowym silnikiem w trakcji elektrycznej i 95% pojazdów kolejowych z przekładnią elektryczną nadal posiada takie silniki... Rozbieganie silników w trakcji elektrycznej jest zjawiskiem rzadkim aczkolwiek występuje. W przypadku silników stosowanych na normalnym torze problem rozbiegania się eliminuje sam poprzez przekaźniki różnicowe, gdyż wysoka prędkość obrotowa = duże iskrzenie na komutatorze = powstawanie łuku okrężnego = upływ tego łuku do masy pojazdu

No to by byl chyba pierwszy w Polsce pojazd z tymi silnikami :D Ktoś kto to zbuduje będzie lepszy od PESY... :D

Bo na szopie sie podaje jak sam napisałeś dużo mniejsze napięcie od znamionowego (z prostownika) BTW jest to stary partyzancki sposób na stacjonarne szlifowanie silników :)

Ot to jest to. Nic dodać, nic ująć.
Silnik trójfazowy plus reszta oprzyrządowania może być ciut za drogi (chyba, że "zrób to sam"), co oczywiscie zależy od masy całkowitej drezyny i spodziewanych profili szlaków.

Silnik szeregowy wydaje się rozsądniejszy przy lekkiej drezynie - nie musi mieć wielkiej mocy, bo moment obrotowy ma duży tam, gdzie trzeba (p. cytowany post kol. Grzesia).


Co do eksploatacji, warto zastanowić się dobrze nad źródłem energii przy obecnych cenach paliw - akumulatory mogą ostatecznie wyjść taniej, zwłaszcza jeśli jazdy miałyby odbywać się okazyjnie i na krótkich szlakach... Bo gdzie tu znaleźć długi "ciasny" szlak?

Co do budowy drezyny to sam się zastanawiam nad budową takiego maleństwa w wersji walizkowej- prosty powód- nie posiadam samochodu.
Rozstawy 600-750-900-1000mm.
Puki co to wszystko w sferze planów, ale pomału pomału...
Pozdrawiam...

Witam.
Może w takim razie zainteresuje kolegę ten film drezyna (http://www.youtube.com/watch?v=0CRAFppfZqw#), o którym bodajże było już kiedyś na forum. Drezynka spełnia wymogi zmiany rozstawu, jest też walizkowa. Niestety ale bez auta nie będzie łatwo takie ustrojstwo przetransportować. Chyba że pociągiem :) Swego czasu była ta maszynka nawet na sprzedaż za ok 1500zł.
Pozdrawiam.

No właśnie pomysł na "walizkę" wpadł mi kiedyś po obejrzeniu ww filmu.
Jedynie zastanawiają mnie parametry:
-moc silnika
-pojemność akumulatora (zakładam U=12V  ;))
-masa pojazdu
-zasięg
- Vmax (zakładam jakieś 10-15km/h)
-maksymalne obciążenie pojazdu

Pozdrawiam, Przemek

Podejrzewam, że silnik nie ma więcej jak 500W. Na takie napięcie nie dostaniesz w dobrej cenie takiego silnika lepiej jest użyć dwa akumulatory i zastosować silnik na 24V (mniejsze prądy=mniejse straty)
http://allegro.pl/silnik-do-skuter-elektryczny-24v-500w-lap-skutera-i1936414579.html (http://allegro.pl/silnik-do-skuter-elektryczny-24v-500w-lap-skutera-i1936414579.html)

Dochodzi kwestia przełożenia na filmie jest jakieś 1:1 ale silnik może być szeregowy natomiast dostępne w handlu silniki o takich mocach są najczęsciej bocznikowe (wzbudzane magnesami trwałymi). Jeżeli tylko będziesz miał "zestawy" kołowe ociupinke większe to możesz dać przełożenie 1:2.

Jeżeli chodzi o pojemność akumulatora to w zależności od zasięgu ale bez 60Ah nie podchodź chyba że chcesz jeździć tylko tam a "z powrotem" pchać pojazd.

Trzeba też dorobić jakiś "stopień rozruchowy" gdyż prezentowana na filmie metoda załączania bezpośredniego pod obciążeniem nie jest zdrowa dla silnika i powoduje o wiele szybsze rozładowanie akumulatora.

W razie czego służę pomocą w temacie elektrycznym, wiesz gdzie mnie szukać.

Silnik bocznikowy to silnik wzbudzany elektromagnesem. Jego cechą charakterystyczną jest to że ma stały moment obrotowy niezależnie od obrotów czyli im większe obroty tym większa moc oddawana albo odwrotnie im niższe obroty tym mniejsza sprawność.
Silnik wzbudzany magnesem trwałym porównałbym do silnika obcowzbudnego, z tą tylko różnicą że stojan jest uwolniony od wpływu indukcji siły przeciwelektromotorycznej czyli lepszy. Magnesy trwałe są jednak bardzo drogie.

Prawdę powiedziawszy to myślałem nad silnikiem z odzysku- silnik wentylatora od chłodnicy samochodowej (instalacja 12v) ale teraz to po prostu mam lekkiego zonka- zaczynam pracę od podstaw (kółek, które zostały mi po innym projekcie :P).
Z racji miniaturowego charakteru pojazdu średnica powierzchni tocznej to 40mm- dodatkowy plus przy przełożeniu, tak mi się zdaje.
Zastanawiam się tylko nad przejazdem po rozjeździe, czy nie zahaczy o kierownicę- jej wysokość nad główkę to chyba 45mm także i na wąskim jak pamiętam...

Chyba się troszkę zamotałeś. Silnik bocznikowy jest także silnikiem obcowzbudnym, charakterystyka mechaniczna silnika obcowzbudnego i wzbudzanego magnesami trwałymi jest taka sama z tą różnicą, że w silniku obcowzbudnym źródłem pola magnetycznego jest elektromagnes i można zmniejszać prąd wzbudzenia a co za tym idzie zwiększać prędkość obrotową (zmiana φ)
Magnesy trwałe wcale nie są bardzo drogie no chyba, że neodymowe ale takich w silnikach od skuterków się nie stosuje.

Nie jest ponieważ obcowzbudność jest wtedy gdy źródło zasilania wzbudzenia jest niezależne elektrycznie od zasilania wirnika. Natomiast zgodzę się że można silnik z magnesami trwałymi nazwać obcowzbudnym choć nie jestem przekonany co do słuszności takiego nazewnictwa w tym przypadku.

Prawie nigdzie się ich nie stosuje. Jedynie w małych a raczej malutkich silniczkach.

Czyli silnik z magnesami trwałymi wg Ciebie ma pole wzbudzające zależne od zasilania wirnika? Każdy silnik bocznikowy może być silnikiem obcowzbudnym kwestia podłączenia...


A o jakich my silnikach tutaj rozmawiamy?

Nie. Tylko że wzbudzanie uważam za ożywienie elektromagnesu prądem elektrycznym w celu wytworzenia strumienia magnetycznego. Magnesu trwałego nie trzeba ożywiać bo on już żyje.

Takie podejście do sprawy zupełnie zmienia postać rzeczy. Jest różnica miedzy stwierdzeniem "jest" a "może być w zależności od połączenia".

ech, ja przed oczami w pierwszej kolejności mam silniki trakcyjne z lokomotyw... ;)