Mika Ojutkangas, venesivut.
Radio-ohjattavien autojen sähkömoottoreita viritettiin ennenmuinoin säätämällä moottorin ennakkoa eli magneettien ja hiiliharjojen asentoa toisiinsa nähden. Ennakon säätö optimoi sähkömoottorin toimimaan yhteen pyörimissuuntaan. Moottori tuottaa tällöin enemmän tehoa suuremmalla virralla, samalla teho vastakkaiseen pyörimissuuntaan heikkenee. Perämootttorissa tämä ei yleensä haittaa koska peruuttaminen ei muutenkaan ole kovin tehokasta.
Koska Minn Kota - sähköperämoottori käyttää samanlaista vanhahtavaa tekniikkaa kuin pienemmät sähkömoottorit päätin kokeilla ennakon säätämistä. Samat periaatteet näyttävät pätevän tähänkin kuin pienempiin moottoreihin. Mitään huimaa tehoa tällä ei saavuteta mutta ero on mitattavissa. Käytännön suorituskykymittausta en tehnyt, mittaus on tehty ilman venettä ja kuormaa siten että peruspotkuri pyörittää pelkkää ilmaa. Mittauksissa moottori oli asennossa 5, eteenpäin.
Tämä viritys onnistuu parhaiten löysyttämällä hieman potkurin alta löytyviä kiinnityspultteja ja vääntämällä metallista lieriötä jossa magneetit ovat. Tällöin pulttien kannat kiertyvät vaakatasosta. Huomatkaa että ylläolevan linkin ohjeissa käännetään toista päätyä joten ohjeet ovat päivastaiset. Magneetteja ja potkurin puoleista päätylevyä kannattaa siis kääntää myötäpäivään. Kuvat selvittävät tilannetta. Ei kannata ahnehtia koska akseli ei käänny vapaasti jos sitä menee kääntämään liikaa, tämän tosin tuntee akselia käsin pyörittämällä.
En kannusta ketään tekemään mitään tällä sivulla olevia muutoksia, kerron vain mitä itse olen tehnyt. Lisääntynyt virrankulutus voi johtaa laitevaurioon ja takuun menetykseen. Muutokset tekee jokainen omalla vastuullaan.
Minn Kota - sähköperämoottorin viritys
Vaihdoin aika aikaisessa vaiheessa laitteen vakiojohdot paksumpiin kaapeleihin. Se lohduttaa toki hieman mutta johdotus jatkuu varsin ohuena myös laitteen sisällä.
Varsinainen ongelma Minn Kotan perämoottorissa on sen korkea virrankulutus alhaisilla nopeuksilla. Tämä johtuu Minn Kotan alkeellisesta tekniikasta jossa virta johdetaan erilaisten induktiivisten kelojen (lue: vastusten) kautta moottorille. Suuri osa sähköstä muuttuu lämmöksi ihan turhan takia. Valmistaja tietää tämän hyvin ja kalliimmissa malleissa on ‘Maximizer’-tekniikka jolle luvataan huomattavasti parempaa käyttösädettä samalla akulla.
Tämä ei tarkoita että Minn Kotalla kannattaisi ajaa aina täysillä, ei suinkaan. Esimerkiksi pieni jolla ei mene sen lujempaa viitosella kuin nelosellakaan. Virrankulutus on kuitenkin melkein kaksinkertainen viitosella. Tämä johtuu siitä että vaikka nelosella puolet virrasta menee hukkaan lämpöna niin viitosella virta hukkuu aallonmuodostukseen. Suuremmalla veneellä viitosesta saisi kaiken hyödyn irti.
Toinen ongelma liittyy lyijyakkuihin, esimerkiksi 60Ah akku ei anna 60Ah ulos jos virrankulutus on 30A. Pienemmällä virrankulutuksella luvattuihin arvoihin pääsee. Ongelman voi ratkaista suuremmalla akulla jolloin sähköperämoottorin virrankulutus on suhteessa pienempi verrattessa akun kapasiteettin. Johtopäätöksenä on että laitteella ei kannata ajaa täysillä mikäli halutaan päästä mahdollisimman pitkälle. Toisaalta teoreettiset häviöt vastuksissa ovat suurimmillaan pienillä nopeuksilla.
Alimmalla nopeudella Virtaa kuluu noin 8A ja nelosella noin 18A. Suurin nopeusvalinta, numero 5, kytkee akun suoraan moottorin navoille ja kulutus se tyyppimerkinnässä luvattu 30A.
Miten asian voisi korjata? Kaupasta voi ostaa kehittyneemmän laitteen jossa nämä asiat ovat kunnossa. Esimerkiksi Torqueedo on alansa huippua. Torqueedon hinta on tosin kymmenkertainen Minn Kotaan verrattuna joten ratkaisu ei välttämättä ole taloudellisesti perusteltavissa.
Yksinkertainen tekninen ratkaisu on ajaa Minn Kotaa PWM-säätimellä. Kokeilua helpottaa se että säätimen voi laittaa akun ja moottorin väliin. Minn Kotan vakiovastukset kun voi ohittaa yksinkertaisesti asettamalla vauhdiksi korkein, viides, asetus. Toteutin tämän ostamalla R/C-liikkeen tarjouslaarista radio-ohjattavan lennokin 50A PWM-nopeudensäätimen. Näitä saa alle parilla kympillä koska radio-ohjattavissa ollaan siirtymässä hyötysuhteeltaan parempiin hiiliharjattomiin moottoreihin. Säädin vaatii ohjauspulssin ja tässä tapauksessa radio-ohjaus ei tule kyseeseen. Onneksi säädintä voi ohjata ns. servo-testerillä joka luo sopivat pulssit. Tällä yhdistelmällä voi nupista vääntämällä portaattomasti valita sopivan nopeuden.
Alla on vertailutaulukko josta ilmenee että yleisemmin käytetyillä 2. ja 3. vaihteilla PWM-säätö voi tiputtaa virrankulutuksen puoleen. Tämä tarkoittaa että akullisella voi ajella kaksi kertaa kauemmin. Toisaalta säädin antaa mahdollisuuden todella hitaaseen menoon vaikkapa 3A kulutuksella kalastaessa. Myös kaikki välinopeudet (vaikkapa 3. ja 4. välillä) tai esimerkiksi 22A kulutuksella ovat mahdollisia. Maksiminopeudella säädin häviää suoralle kaapelille hieman mutta kuten todettua näillä vehkeillä ei yleensä ajeta täysiä jatkuvasti.
Kokeet tein ajamalla samaa laiturinmittaa samaan suuntaan kaikilla Minn Kotan nopeuksilla. Yritin myös saada saman ajan PWM-säätimellä mitaten koko ajan virrankulutusta. Mittaukset tein vuorotellen joten sään vaikutus tai akun loppuminen ei vaikuta asiaan kovinkaan paljoa keskimäärin. Yhteen laiturinmittaan meni noin 30s-60s aikaa. Kaikille nopeuksille en onnistunut saamaan samaa aikaa sekä vakiomittaukselle että PWM-säätimelle joten jouduin laskemaan verrokkiarvon.
Vaikka mittaustavassa, ajanotossa ja yleisessä testijärjestelyssä on parantamista sain aikaiseksi toistettavia ja johdonmukaisia tuloksia. Numeroarvoihin kannattaa suhtautua varauksin mutta testistä kävi selkeästi ilmi että alhaisilla nopeuksilla PWM kuluttaa noin puolet vähemmän virtaa kuin alkuperäinen vastusjärjestely. Suuremmilla nopeuksilla ero katoaa.
Teoria tukee tuloksia. Pulssittamalla akulta tulevaa jännitettä saadaan jännite laskemaan vähemmin häviöin kuin jollain vastusjärjestelyllä. Graafisesta esityksestä näkee että PWM on sitä ylivoimaisempi mitä hitaammin liikutaan.
Jos tehoa halutaan enemmän PWM säädin pitää sähköä päällä yhä suuremman osan ajasta, myös verrokkivastus pienenee. Täysillä ajettaessa vastusta ei käytetä ja suorassa johdossa on pienimmät häviöt. PWM-säädin aiheittaa itsessään hieman häviöitä tuottamatta varsinaista hyötyä. Mittauksissa PWM säädin vei hieman vähemmän virtaa mutta myös jännite oli alempi. PWM-säädin ei siis saavuttanut samaan nopeutta eikä pienempää virrankulutusta ei voi näinollen laskea säätimen eduksi tässä tapauksessa.