A mai csodakamion kapcsán megnézzük mi micsoda a hajtástechnikában, mielőtt még mindenki be nem ugrik a kútba örömében egy-egy hangzatosabb számadat láttán...

A kapitány leszól a gépházba:
-Mennyi?
-Harminc! -kiáltja a gépész.
-Mi harminc? - kérdez vissza a kapitány.
-Mi mennyi? -kérdez vissza a gépész.

Valahogy ilyen érzésünk támad mostanában, amikor egy-egy elektromos jármű teljesítményadatairól esik szó. A képletek bemagoltatásába és az érdektelen apróságok visszakérdezésébe beszűkült hazai oktatás sem támogatja a fizikai ismereteknek a mindennapi életben megfigyelhető jelenségek egyszerű összekötését.

A nyomaték az mi?

Az elektromos járművek számadatai sokszor becsapósak, a sok akkumulátor miatt a hajtáson (is) csökkentenek tömeget. De ezzel nem csak azt sikerül lecsökkenteni... (Kép: Solaris)

Egy-egy agymotoros jármű vagy csak agymotoros hajtás bemutatója kapcsán néhol olvashatjuk, hogy egy-egy kerékagymotor több ezer, vagy akár tízezer Newtonméter nyomatékot is le tud adni, és ez milyen jó nekünk. Biztos?

Forgómozgás segítségével szeretjük mozgatni a járműveinket. A forgómozgás alaptörvénye szerint egy forgómozgást végző test szöggyorsulása egyenesen arányos a testre ható forgatónyomatékkal. A teljesítmény a nyomaték és a szögsebesség (~fordulatszám) szorzata.A teljesítmény fogalma eléggé egyértelmű, egységnyi idő alatt végzett munka, tehát aminek nagyobb a teljesítménye, az erősebb. 

Ha egy jármű mozgásállapotát minél intenzívebben meg akarjuk változtatni, akkor a minél nagyobb nyomaték érték az érdekes, ha pedig hegymenetben, a terhelt járművünk állapotát meg akarjuk tartani, azaz nem szeretnénk ha lelassulna, legyen az a hegy bármilyen meredek, akkor a minél nagyobb teljesítmény az érdekes. Ha nem hegymászásra használjuk a járművünket, hanem gyors haladásra, akkor is a nagy teljesítményadatot keressük. De ez két adat önmagában még mindig kevés.

A váltó

Egy négyfokozatú váltó kihajtásán mérhető nyomaték idealizálva, a fordulatszám függvényében. (Forrás: Kaboldy)

A sebességváltó leánykori nevén nyomatékváltó, ez sokkal pontosabban le is írja, miért tartjuk a belsőégésű motorokkal szerelt járművekben. A váltó és a hajtott tengely végáttétele nem csak a motorunk tengelyének a fordulatszámát módosítja, hanem a motor által leadott forgatónyomatékot is ugyanilyen arányban, de ellenkező előjellel. A járművünk megmozdításához alacsony kerék fordulatokon nagy nyomatékra van szükségünk. A belsőégésű motorunknak pedig csak egy nullától jóval nagyobb, korlátozott sávban van használható nyomatéka. Ezt a kettőt hozza össze a nyomatékváltó. A másik kitüntetett számunkról se feledkezzünk meg, a teljesítmény a nyomatékváltókon veszteséget szenved, de jó közelítéssel közel ugyanaz jelenik meg a kerekeken, mint amit a motor főtengelyén mértünk.

Egy aszinkron motor nyomatéka és teljesítménye a fordulatszám függvényében. (Forrás: Siemens)

Ugye kezdjük érezni, hogy az autós médiákban és az úton útfélen megadott vagy inkább csak odalökött  főtengelyen mért legnagyobb nyomatékok összevetésének nem lesz jó vége? Egy-egy személyautónál még megbocsátható bűn, de inkább csak kategóriákon belül, mivel a felhasználási területek eléggé meghatározzák az egyes váltók fokozatkiosztását és a használt végáttételt is. Ezért is előfordul, hogy az ,,ótósujságíró" egyik teszjében a 250 Nm nagyot tol, a másik autóban meg nem. Nahát. De az már könnyen belátható, hogy nyomatékváltót nem is igénylő villamos hajtásnak a motor tengelyén leadott legnagyobb nyomatékát elég nagy butaság összevetni egy belsőégésű motor legnagyobb nyomatékával, amit a főtengelyén mérnek.

Pedig milyen jól hangzik egy 10500 newtonméteres nyomaték szemben az 1350-nel, ugye? A teljes képet ismerve már éppen csak elég....

A teljesítmény

A kerékagymotorokat érdemes egyelőre fenntartással kezelni, de sík vidéken, kis terhelésre jók lehetnek. (Kép: Ziehl-Abegg)

Buszos vonalon ebből annyi az érdekes, hogy az elektromos buszunk sík úton és hegyi úton is meg tudja-e közelíteni a dízel buszok képességeit? És ha felszáll rá az összes szállítható utas? Azaz teljes terheléssel, a legnehezebb terepviszonyok közt hogyan tudja mozgatni a buszunkat.

Van egy nagy különbség a dízel- és az elektromos motorok között. A belsőégésű motorok nem terhelhetőek túl, az elektromosok viszont igen. A dízelmotorunkhoz tehát egy legnagyobb teljesítmény és egy nyomaték adat tartozik, az elektromoshoz több tartozhat. A legtöbb értelme itt is a névleges adatnak van, azaz mekkora az a legnagyobb órás teljesítmény, amivel tartósan terhelve még üzemelni tud a motor? A városi buszok gyorsítanak, haladnak, fékeznek és várakoznak. Ha nem is olyan szabályosan mint egy metró, de hasonlóan.

114kW helyett csak 29kW az órás teljesítmény, erről a marketing anyagok mélyen hallgatnak.

Így a hajtó motorunkat túlterhelhetjük a gyorsítások idejére. Például 5 percenkét 10-20 másodpercig, ami elég is a gyorsításokra. Sík vidéken. Hegyvidéken már más a helyzet, oda nem lesz elég. Vegyük példénak a Ziehl-Abegg ZAwheel kerékagymotorját: maximális teljesítménye 114 kW, legnagyobb nyomatéka 3300 Nm. Ez utóbbit már tudjuk, hogy nem a dízelmotor tengelyén mérttel kell összevetnünk, egy csuklósbuszra 4-gyel felszorozva is siralmasan kicsi számot kapunk, ugyanis ebben a hajtásban nincs áttétel. A motor adattábláján a szabványok szerint órás teljesítményt kell megadni, a valóság kiábrándító: 29 kW. Ilyen motorokkal szerelt busz üresen biztos nagyon szépen fogyaszt nyugodt, síkvidéken elterülő, nyugat-európai kisvárosok eldugott utcáin, de egy hegyi üzemre egyszerűen alkalmatlan. Ezért aztán nem mindegy, hogy mi mennyi...