Sitä vinssin moottorin ottaman virran muuttumista jännitteen laskiessa on paha sanoa tarkemmin mittaamatta, mutta yksi arviointikonsti siihen ainakin periaatteessa on, mutta käytännössä se vaatisi vaijerin sisäänkelausnopeuden ja siten kelan kierrosnopeuden mittaamista vakiokuormalla päävirtakytkimen kanssa ja ilman sitä. Menneisyyden koulufysiikkaa muistellen se menee jotenkin näin:
Vinssissä on karkeasti katsottuna kaksi tosiinsa kytkettyä osaa, kela ja moottori. Välissä on voimansiirto-osia, jotka edustavat tässä laskennassa häviöitä. Kelan pyörittämiseen tietyllä nopeudella tarvitaan tietty teho, joka pysyy samana, jos vaijerin vetovoima pysyy vakiona ja vaijerikerros pysyy samana. Teho saadaan moottorista, joten nämä kaksi asiaa, kelan ottoteho ja moottorin antoteho ovat voimansiirron häviöitä lukuunottamatta samat. Moottorin ottoteho (sähkökaapeleista) on sitten moottorin antoteho plus lämpöhäviöt. Energian häviämättömyyden periaatteen mukaan näin pitää olla. Moottori ei voi toimia kuormittamattomana tehokkaammin, kuin mitä sen sisäiset häviöt ovat. Siksi moottorin ottama teho riippuu häviöitä lukuunottamatta kokonaan siitä, miten sen akselia jarrutetaan, antotehosta.
Kelan kääntämiseen tarvittava momentti saadaan kertomalla vaijerin vetovoima etäisyydellä, joka on täyttyvän vaijerikerroksen puolivälin (vaijerin keskipiste) ja kelan akselin keskipisteen väli, siis voima kertaa varsi. Jotta se momentti saataisiin aikaan tietyllä kierrosnopeudella pyörivään kelaan, tarvitaan teho, joka on momentti kertaa kierrosluku. Kun kelan ottoteho (ja häviöitä lukuunottamatta moottorin antoteho) on näin saatu selville, saadaan moottorin ottama virta jakamalla tämä teho moottorin navoista mitatulla jännitteellä. Tässä tulee virheenä voimansiirron ja moottorin lämpöhäviöt, jotka kyllä ovat ikävästi aika suuret.
Jos kelan nopeus todetaan putoavan vaikkapa 10% huonon päävirtakytkimen vuoksi, on kelan ottoteho 10% pienempi, jos vaijerin vetovoima ja vaijerikerros pysyy samana. Näin siksi, että teho oli vaijerin voiman, kelan säteen ja kierrosnopeuden tulo. 10% pienempi kelan ottoteho tarkoittaa myös n. 10% pienempää tehontarvetta eli antotehoa moottorista. Itse asiassa moottorista tarvittava teho putoaa vähän enemmän, koska voimansiirron häviötkin pienenevät samalla. Kun jännite tunnetaan tässäkin tilanteessa, voidaan virta laskea jakamalla tämä n. 10% pudonnut teho jännitteellä.
Sellainen tuntematon tekijä moottorissa on, että kasvaako sen vastus sähkövirralle pyörintänopeuden noustessa ja vastaavasti pienenee akselin hidastuessa, vai peräti päinvastoin. Jos se toimii näin, tarvitaan yhtälöön vielä yksi moottorista riippuva kerroin lisää. Itse en tunne tasavirtamoottorien sähköisiä ominaisuuksia kun niitä jarrutetaan akselista lähes pysähdyksiin. Siksi tämä on tällaisenaan vain teoriaa ja lähes chit-chat-osastolle kuuluvaa kamaa (kunhan lämpimikseni kirjoittelin).
|