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Il MotorInverter nella model S (X)  

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(@zac52)
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Post: 106
09/05/2017 7:55 am  

Dopo aver letto la esaustiva spiegazione fatta da scanred sul motore a induzione, mi è sembrato mancasse anche una descrizione sul funzionamento dell’inverter sulle nostre Tesla.

 

La funzione di questo apparato è comprensibile a tutti: trasformare la corrente continua dalla batteria in corrente alternata trifase per alimentare il o i motori.

 

Quì ne vedete l’interno, tolto il coperchio di protezione. Si può notare la costruzione a”triangolo”, con tre parti uguali, ognuna per la creazione di una delle tre fasi.

 

 

Come vedete in questo schema le tre fasi (rosso, verde e blu) sono sfasate fra loro, di 120°.

 

 

 

E veniamo allo schema di funzionamento.

Partendo da sinistra si vede l’entrata della corrente corrente continua; in alto, indicato con Vbus vi sarà il polo positivo, in basso il negativo.

 

Q1, Q2,...Q6 sono degli “interruttori”; e lavorano in coppia, Q1 con Q2, Q3 con Q4 ecc.

 

Questi “interruttori”, aprendosi e chiudendosi in modo mirato creano queste tre fasi alternate che alimentano il motore sulla destra.

 

 

 

Ovviamente questi “interruttori” devono essere comandati in modo opportuno

In questo schema si può vedere come questo avviene:

vi è una parte Logic, il “cervello”, quindi con dei programmi di gestione per stabilire il senso e la velocità di rotazione,

e una Gate Driver che amplifica i segnali per comandare direttamente l’apertura e chiusura di questi “interruttori”.

Vi sono inoltre delle linee di feedback, in modo che la Logic section possa vedere cosa succede , per es se il motore gira nella corretta direzione e alla velocità richiesta, se la temperatura è corretta.

 

Ovviamente quando si parla di interruttori si deve pensate a dei semiconduttori, cioè delle componenti elettroniche.

 

Nel nostro caso si tratta di transistori di potenza,

Transistor bipolare a gate isolato (sigla inglese IGBT da Insulated Gate Bipolar Transistor) è un dispositivo a semiconduttore usato come interruttore elettronico in applicazioni ad alta potenza, cioè è in grado di commutare alte tensioni e alte correnti.

 

Ovviamente, anche se è adatto all’utilizzo per alte potenze, essendo le richieste del motore fino a 1000 A, 1200 A nelle versioni P, e fino a 1500A in Ludicrous, da soli non bastano.

 

Tesla ne ha messi ben 14 in parallelo per ogni “interruttore”

Benchè esistano dei transistor IGBT con potenze nettamente più alte, (700 A e oltre), penso che Tesla abbia scelto di usare questi transistors perchè abbastanza comuni, facilmente reperibili, con un prezzo contenuto (5-6€); sicuramente in vista anche di una produzione di massa dei veicoli.

 

Infine bisogna dire che tutto questo deve essere raffreddato; tutti questi componenti scaldano; il foro che si vede nel transistor serve appunto per fissarlo saldamente su un supporto, generalmente metallico, che ne possa dissipare il calore prodotto.


Ste, DiV@h, scanred_x e 3 persone hanno apprezzato
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 Noos
(@noos)
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Post: 4962
09/05/2017 12:04 pm  

Zac, dalla tua spiegazione più che di tensione alternata con componente sinusoidale potremmo parlare di tensione pulsante?
Tecnicamente mi viene di pensare a un'onda quadra.


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(@zac52)
Estimable Member Owner
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Post: 106
09/05/2017 2:03 pm  

Non sono un esperto di elettronica, comunque dall'applicazione delle formule della serie di Fourier risulta che un onda quadra è costituita dalla somma di infinite sinusoidi, dette armoniche, di frequenza multipla intera. Mi immagino quindi che oltre ai transistor indicati nello schema, che voleva essere solo una semplificazione, vi siano anche dei condensatori che arrotondino le onde quadre.

 

 


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 Noos
(@noos)
Famed Member Moderator
Registrato: 4 annifa
Post: 4962
09/05/2017 6:14 pm  
Posted by: Zac52

 

Non sono un esperto di elettronica, comunque dall'applicazione delle formule della serie di Fourier risulta che un onda quadra è costituita dalla somma di infinite sinusoidi, dette armoniche, di frequenza multipla intera. Mi immagino quindi che oltre ai transistor indicati nello schema, che voleva essere solo una semplificazione, vi siano anche dei condensatori che arrotondino le onde quadre.

 

 

   Fourier credo sia difficilmente applicabile trattandosi di una batteria come fonte con tensione in continua....comunque credo come te che siano stati previsti dei condensatori giusto per ottimizzarne il rendimento anche se con pulsante funzionerebbe lo stesso!!


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(@scanred_x)
Famed Member Moderator
Registrato: 5 annifa
Post: 4167
09/05/2017 10:12 pm  

Carissimo Zac52,

importantissimo intervento, esplicative foto, chiarissima spiegazione anche del dettaglio componenti !

Complimenti davvero !

Mi sono permesso di aggiungere un link di rimando a questo tuo post nel mio post che citavi all'inizio e un Mi Piace qui... (e ne avevo dati solo due nella mia vita, spero sia gradito e valga... 🙂

Posso solo aggiungere una sola frase:

c'è anche una bellezza estetica nella disposizione di questa complessa e fondamentale parte, entro un cilindro d'alluminio quasi dello stesso diametro e forma del motore a induzione (se posso dire, impropriamente ma per intenderci, come coassiale): estetica e funzionale, per la forma armoniosa che crea e per la vicinanza dei cavi AT con percorso minimo possibile.

Razionalità e bellezza. Raro nella tecnica.

Un particolare, ma grande progetto anche in questo !

Grazie davvero

Scan


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(@divh)
Famed Member Admin
Registrato: 5 annifa
Post: 4509
10/05/2017 6:27 am  

Zack52 ... gli elogi non sono abbastanza, grazie anche a te per quello che fai!

Bellissimo post, come dev'essere, semplice, pulito e con immagini esplicative.

Che bello poter esser fieri di averti tra noi!


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(@zac52)
Estimable Member Owner
Registrato: 4 annifa
Post: 106
10/05/2017 5:50 pm  

Vi ringrazio per i complimenti, apprezzo molto il Mi piace.

 

 

 

Se posso aggiungere un particolare, la velocità di rotazione dei motori trifase, con l’elettronica, diventa molto più facile; con l’inverter viene ottenuta facendo variare la frequenza e la ampiezza delle correnti. Naturalmente in realtà la cosa è più complessa, poiché come sappiamo quando togliamo il piede dall’accelleratore il tutto si trasforma in generatore, che ricarica le batterie.

 


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 Ste
(@ste)
Noble Member Admin
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Post: 1672
10/05/2017 6:24 pm  

Grande Zac, ti sei meritato l'homepage ti Teslari! Smile


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(@onessela)
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Registrato: 9 mesifa
Post: 106
16/12/2019 10:36 am  

@zac52

Non viene usata un onda quadra (spaccherebbe tutto) ma un onda (anzi 3) sinusoidale generata modulando una tensione continua tramite una serie di impulsi che variano continuamente di larghezza (PWM)


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