Предел электро ЭМУ-ликбез

Материал из Multicopter Wiki
(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
 
(не показаны 73 промежуточные версии 32 участников)
Строка 1: Строка 1:
 
статья---автор Книжников ВВ
 
статья---автор Книжников ВВ
  
Пиковый режим связки эд, рх и акку!
+
Пиковый режим связки вв, эд, рх и акку!
  
Иногда из энерго-мото-установки (ЭМУ)  состоящей из цепи преобразований энергии типа электрический аккумулятор,регулятор хода и электромотора требуется вытянуть долговременную максимальную мощность без разрушающих последствий для компонентов ----например воздушный бой или гонка на летающем  крыле на средние расстояния до 10-15 км "аля формула-1" по видео онлайн  или электрический крылатый ракетоплан с вертикальным подъёмом на моторе до полной разрядке акку и потом планирование с высоты  в 5-6 км----это режим максимальной потребляемой мощности при полном газу достаточно продолжительное время!
+
Иногда из энерго-мото-установки (ЭМУ)  состоящей из цепи преобразований энергии типа электрический аккумулятор, регулятор хода и электромотора требуется вытянуть долговременную максимальную мощность без разрушающих последствий для компонентов ----например пяти минутный воздушный бой или гонка на летающем  крыле на средние расстояния до 10--15 км "аля формула-1" по видео онлайн  или электрический крылатый ракетоплан с вертикальным подъёмом на моторе до полной разрядке акку и потом планирование с высоты  в 5--6 км----это режим максимальной потребляемой мощности при полном газу достаточно продолжительное время![https://www.youtube.com/watch?v=xOICcPLLCyw]
  
 +
авиамоделисты вот что могут---[https://www.youtube.com/watch?v=hp7JcmwKQcU]
 +
 +
моща в 10 квт на электро-хотлайнере-----[https://www.youtube.com/watch?v=uGOk45ut8gs]
  
 
Проводка
 
Проводка
Строка 22: Строка 25:
  
  
Пиковый предел тяги в Ньютонах пропеллера диаметром в метрах от пиковой потребляемой мощности воздушной электро-вмг в Ваттах в зависимости от габаритов  статора бк в мм
+
Пиковый предел тяги в Ньютонах пропеллера диаметром в метрах от пиковой потребляемой мощности воздушной электро-вмг в Ваттах в зависимости от габаритов  статора бк в мм ---[https://www.youtube.com/watch?v=U98tdDM610w]
  
 
Для связки воздушного авиамодельного винта с "золотым" соотношением шага к диаметру как Кв=ш/д=0.62 и бесколлекторным электромотором типа аутрайнер всегда есть простая зависимость механической мощности на валу от созданной тяги на стопе-Pмех=(1.4/ро(кг/м3)^0.5(Fст(Н))^1.5/D(м)КПДв=1.3(Fст)^1.5/D
 
Для связки воздушного авиамодельного винта с "золотым" соотношением шага к диаметру как Кв=ш/д=0.62 и бесколлекторным электромотором типа аутрайнер всегда есть простая зависимость механической мощности на валу от созданной тяги на стопе-Pмех=(1.4/ро(кг/м3)^0.5(Fст(Н))^1.5/D(м)КПДв=1.3(Fст)^1.5/D
  
  потребляемая мощность э-ВМГ зависит от силы тяги на стопе в степени полтора на уровне моря----Pэл=(1.5чет--1.6трет--1.7втор--1.8пер--2кол)(Fст)^1.5/D
+
  потребляемая мощность э-ВМГ зависит от силы тяги на стопе в степени полтора на уровне моря----Pэл=(1.5чет--1.6трет--1.7втор--1.8пер)(Fст)^1.5/D
 
   
 
   
  тогда усреднённо Fст=(0.6гон--0.7пил--0.8коп)(Рэл D)^2/3!, где пик мощи Pэл=Uакку Iст=(0.33кол--1пер--2втор--4трет--6чет)(вт/мм2) dстат(мм) sстат(мм)
+
  тогда усреднённо Fст=(0.6гон--0.7пил--0.8коп)(Рэл D)^2/3!, где пик мощи Pэл=Uакку Iст=(1пер--2втор--3трет--4чет)(вт/мм2) dстат(мм) sстат(мм)
  
то соотношение пика тяги на стопе в грамм силы  к массе мотора в граммах 17(Кпок)^2/3! смотри статью "силовые электроприводы-ликбез"
+
то соотношение пика тяги на стопе в грамм силы  к массе мотора в граммах 17(Кпок)^2! смотри статью "силовые электроприводы-ликбез"
 
   
 
   
 
например для авиамодели тренера массой 1кг при тяговооруженности Тст=1 или Fст=10Н=1кг силы достаточно электродвигателя первого поколения массой всего 1000г/17=60г типа 2213 на полном газу без перекала для стартового импульса при взлёте на пара-тройку секунд!
 
например для авиамодели тренера массой 1кг при тяговооруженности Тст=1 или Fст=10Н=1кг силы достаточно электродвигателя первого поколения массой всего 1000г/17=60г типа 2213 на полном газу без перекала для стартового импульса при взлёте на пара-тройку секунд!
  
  тяга пропеллера на стопе для э-ВМГ с учётом КПДэд----Fст=(0.05нано--0.06микро--0.07мини--0.08миди) Сулоп n^0.5 D Н (D Uакку Kхх)^2, где Кхх=Kv/60  и n-кол-во лопастей!
+
  тяга пропеллера на стопе для э-ВМГ с учётом КПДэд----Fст=(0.05нано--0.06микро--0.07мини--0.08миди)ро Сулоп n^0.5 D Н (D Uакку Kхх)^2, где Кхх=Kv/60  и n-кол-во лопастей!
  
пример на графиках реальной э-ВМГ с мотором первого поколения 2208-1100 и ВИШ-Д20см----тяга на стопе (красный) и КПДэд (синий) от шага винта!!!
 
  
[[Файл:Э-ВМГ2208-1100-Д20см.jpg]]
 
  
 
Пик тока э-ВМГ на стопе
 
Пик тока э-ВМГ на стопе
  
 
Так как наведённый тягой момент аэро-сопротивления пропеллера максимален на стопе, то и ток и потребная мощность тоже!   
 
Так как наведённый тягой момент аэро-сопротивления пропеллера максимален на стопе, то и ток и потребная мощность тоже!   
На стопе при определении  максимальной силы тока I(а) в электроцепи для связки бк электромотора Kxх(гц/в), диаметром D(м) u шагом H(м)  от напряжения питания U(в) есть фундаментальная формула от Книжникова ВВ ----
+
На стопе при определении  максимальной силы тока I(а) в электроцепи для связки бк электромотора Kxх(гц/в), от напряжения питания U(в) есть фундаментальная формула от Книжникова ВВ ----
  
 
   Iст = Iхх + (Fст h Коб Kхх)/КПДв Кред
 
   Iст = Iхх + (Fст h Коб Kхх)/КПДв Кред
Строка 56: Строка 57:
  
 
  Iст = КПДв Fст Н Kхх !!!!
 
  Iст = КПДв Fст Н Kхх !!!!
 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
  
поступь винта на стопе ------эмпирика h=(0.5сам--0.6коп)(H D)^0.5
 
  
внутренняя эффективность винта на стопе -----эмпирика  КПДвнут=0.62(D/H)^0.5
 
 
   
 
   
 +
1)гон----гоночный проп с тонким плосковыпуклым профилем Сулоп=1.1 и Кв=(1.0--1.1) и нормальными лопастями соответственно КПДв=0.65--0.6
  
для самолётных и коптерных винтов----Iст=Квмг(D Кхх)^3 (H Uакку)^2 , где коэф. э-ВМГ с учётом  КПДвмг и плотности воздуха ро=1.25кг/м3
+
2)сам----самолётный проп с толстым плосковыпуклым профилем Сулоп=(1.2--1.3) и Кв=(0.8--0.9) и средней ширины лопастями КПДв=0.75--0.7
  
  сила тока на стопе для многолопастного самолётного винта Кв=(0.75--0.8)--------эмпирика  Iсам=(0.08двух--0.1трёх--0.11четырёх) (D Кхх)^3 (H Uакку)^2
+
3)пил----универсальный пилотажный проп с слабо вогнутовыпуклым профилем Сулоп=(1.4--1.5) и Кв=(0.6--0.7) и средней ширины лопастями КПДв=0.85--0.8
+
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
+
Эмпирика для паркфлаев с двухлопастной "микро" э-ВМГ, где
+
  
1)скор----скоростной многолопастный проп с двояковыпуклым несимметричным профилем Сулоп=1.0 и Кв=(1.4--1.6) и узкими лопастями имеет в статике КПДв=0.35--0.4
+
4)коп----коптерный проп с сильно вогнутовыпуклым профилем Сулоп=(1.6--1.7) и Кв=(0.4--0.5) и широкими лопастями КПДв=0.95--0.9
+
2)гон----гоночный проп с тонким плосковыпуклым профилем Сулоп=1.1 и Кв=(1.0--1.2) и нормальными лопастями КПДв=0.65--0.6
+
  
3)сам----самолётный проп с толстым плосковыпуклым профилем Сулоп=(1.2--1.3) и Кв=(0.8--0.9) и средней ширины лопастями КПДв=0.75--0.7
 
  
4)пил----универсальный пилотажный проп с слабо вогнутовыпуклым профилем  Сулоп=(1.4--1.5) и Кв=(0.6--0.7) и средней ширины лопастями КПДв=0.85--0.8
+
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  
5)коп----коптерный проп с сильно вогнутовыпуклым профилем  Сулоп=(1.6--1.7) и Кв=(0.4--0.5) и широкими лопастями КПДв=0.95--0.9
+
Скорость потока в плоскости винта (м/с) на стопе это произведение поступи (м) на частоту вращения на стопе об/с -----Vв=(0.5сам--0.6коп)(H D)^0.5 fст  
 +
или Vв=(1.1Fст)^0.5/D------тогда для авиамодельных пропеллеров fст =(1.8коп--2.1сам)(Fст/H D)^0.5/D
  
6)вер----вертолётный проп с тонким плосковыпуклым профилем Сулоп=1.2 и Кв=(0.2--0.3) и узкими лопастями КПДв=0.99
+
Теоретическая скорость потока от винта (м/с) в полёте это произведение шага (м) на частоту вращения в полёте об/с-----Vв=H fпол, где fпол=1.1 fст=0.8fхх
  
 
+
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Fст=(0.1гон--0.11сам--0.13пил--0.15коп) D Н (D Uакку Kхх)^2
+
 
+
Iст=(0.08гон--0.09сам--0.11пил--0.13коп) (D Кхх)^3 (H Uакку)^2
+
+
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
расчёт с запасом пикового тока для двухлопастной э-ВМГ с учётом свежезаряженного аккумулятора------Iмах=0.1(D Кхх)^3 (H Uакку)^2 (D/Н)^0.5
+
 
   
 
   
 
Предел ЭМУ
 
Предел ЭМУ
Строка 108: Строка 94:
 
регулятора хода с радиатором (5--10)% --------1/10
 
регулятора хода с радиатором (5--10)% --------1/10
  
литьевый акку с проводами (70--65)%----------- 2/3
+
литиевый акку с проводами (70--65)%----------- 2/3
  
  
для увеличения продолжительности полёта нужно увеличивать относительную массу акку и понижать массу вмг, но тогда удельная мощность эму будет менее одного ватта на грамм!
+
для увеличения продолжительности полёта нужно увеличивать относительную массу акку по ёмкости и понижать массу вмг, но тогда удельная мощность эму будет менее одного ватта на грамм!
  
 
на практике масса аккумулятора типа ЛИПО должна быть не менее двух масс вмг----для ЛИОН должна быть не менее четырёх масс вмг!!!
 
на практике масса аккумулятора типа ЛИПО должна быть не менее двух масс вмг----для ЛИОН должна быть не менее четырёх масс вмг!!!
Строка 120: Строка 106:
  
  
 +
Эмпирика для авиамоделей самолётов по соотношению тяги на стопе в граммах силы на полном газу к общей массе ЭМУ=эВМГ+АККУ(ли-по) в граммах----
 +
в среднем для пилотажных пропеллеров 3гс/г[https://www.youtube.com/watch?v=pl6iZfEqyKk], для импеллеров 1.5гс/г, для гоночных всего 2гс/г!!!смотри статью "гоночные ла"
  
таблица ТТХ современных э-ВМГ для авиамоделей, где тяга на стопе на полном газу равна весу ла!!!
+
например для винтовой истребителя-полукопии массой в 500г и тяговооруженности Тст=1 нужна тяга 5Н=500гс и масса ЭМУ в три раза меньше =166г----из них масса акку=110г, вв=6г, эд=40г, рх=10г!
 +
 +
 
 +
таблица ТТХ современных э-ВМГ для авиамоделей самолётов, где тяга на стопе на полном газу равна весу ла Fст=mg---все данные ориентировочные +-5%!!!
 +
 
 +
 
 +
Типичные КПДэд модельной размерности многополюсных аутрайнеров на постоянных магнитах при удельной мощности (3--5)вт/г и удельной тяге (3--6)г/вт...
 +
Ток холостого хода это 1/20 или 5% от пикового на стопе---мощность потерь на перемагничивание статора Рмаг=Iхх Uакку
 +
 +
Омические потери Ром=R Iст^2----общая мощность тепловых потерь эд Ртеп=Рмаг+Ром----КПДэд=(1-(Ртеп/Рэл))100%
  
Типичные КПДэд модельной размерности многополюсных аутрайнеров на постоянных магнитах при удельной мощности в (3--5)вт/г---все данные ориентировочные!
+
Полный КПД э-ВМГ в полёте с учётом всех потерь очень важная функция для БПЛА-----КПДпол = КПДпроп х КПДэд х КПДрх х КПДакку
  
 
  мотор---1пок---2пок---3пок---4пок---Kхх---R,ом---банок,n---С,Ач---рх,А---э-ВМГ+акку---DхН,дюйм---тяга,Н---обор/сек---Vтеор,м/с---Рэл,вт---КПДпол---режим
 
  мотор---1пок---2пок---3пок---4пок---Kхх---R,ом---банок,n---С,Ач---рх,А---э-ВМГ+акку---DхН,дюйм---тяга,Н---обор/сек---Vтеор,м/с---Рэл,вт---КПДпол---режим
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------
 
  детские игрушки полётной массой до 100г
 
  детские игрушки полётной массой до 100г
  2г------58%----60%----62%----64%----до-300---0.45---1sLIPO-----0.35----2А-----(4+8)г------1.6**х1------0.35----600------15------7.5-----15%-----хобби
+
  2г-----58%----60%----62%----64%----до 300---0.45---1sLIPO-----0.3-----2А-----(4+8)г------1.6**х1------0.35----600------14------6--------15%-----хобби
  3г------60%----62%----64%----66%----до 250---0.4----1sLIPO-----0.4-----3А-----(5+10)г-----2**х1.2------0.5-----500------15------10------20%-----хобби  
+
  3г-----60%----62%----64%----66%----до 250---0.4----1sLIPO-----0.4-----3А-----(5+10)г-----2**х1.2------0.5-----500------15------8--------20%-----хобби  
  5г------62%----64%----66%----68%----до 200---0.35---1sLIPO-----0.45----4А-----(8+13)г-----2.5*х1.6-----0.75----400------16------15------25%-----хобби  
+
  5г-----62%----64%----66%----68%----до 200---0.35---1sLIPO-----0.5-----4А-----(8+15)г-----2.5*х1.6-----0.75----400------16------14-------25%-----хобби  
  7.5г----64%----66%----68%----70%----до 150---0.3----1sLIPO-----0.5-----5А-----(12+15)г----3*х2---------1-------350------18------20------30%-----хобби
+
  7.5г---64%----66%----68%----70%----до 150---0.3----1sLIPO-----0.6-----5А-----(10+20)г----3*х2---------1-------350------17------20-------30%-----хобби
 
+
----------------------------------------------------------------------------------------------------  
----------------------------------------------------------------------------------------------------
+
 
+
 
  нанодрон-зальник до 250г----до Н=1.6nбанок
 
  нанодрон-зальник до 250г----до Н=1.6nбанок
  10г---66%----68%----70%----72%----до 80----0.25---2sLIPO-----0.6------6А------(15+30)г----4*х2.4------2-------300-------18------40------35%-----хобби  
+
  10г---66%----68%----70%----72%----до 80----0.25---2sLIPO-----0.8------6А-----(15+45)г----4*х2.4------2-------300-------18------40-------35%-----хобби  
  15г---67%----69%----71%----73%----до 60----0.2----2sLIPO-----1--------7А------(25+50)г----5*х3--------2.5-----250-------18------50------40%-----хобби     
+
  15г---67%----69%----71%----73%----до 60----0.2----2sLIPO-----1-------------(25+55)г----5*х3--------2.5-----250-------19------50-------40%-----хобби     
  20г---68%----70%----72%----74%----до 40----0.15---2sLIPO-----1.2------8А------(30+60)г----6*х3.6------3-------200-------18------60------45%-----хобби
+
  20г---68%----70%----72%----74%----до 40----0.15---2sLIPO-----1.2------10А----(30+65)г----6*х3.6------3-------200-------20------60-------45%-----хобби
 
+
 
-----------------------------------------------------------------------------------------------------  
 
-----------------------------------------------------------------------------------------------------  
 
 
  микродрон-паркфлаер до 1000г----до Н=2n
 
  микродрон-паркфлаер до 1000г----до Н=2n
---------------------------------------------------------------------------------------------------
+
  30г---69%----71%----73%----75%----до 35----0.12----3sLIPO----1.5----12А----(45+115)г----(6--5.4*)х4-----5-----260------26------130-----46%-----спорт
  30г---69%----71%----73%----75%----до 35----0.1----3sLIPO-----1.8----15А----(45+135)г----(6-5.4*-5**)х4--5-----250------25-----130-----46%----спорт
+
  40г---70%----72%----74%----76%----до 30----0.1-----3sLIРO----2------15А----(60+150)г----(7--6.3*)х4.5---6.5---220------24------160-----47%-----спорт
---------------------------------------------------------------------------------------------------
+
  60г---71%----73%----75%----77%----до 25----0.09----3sLIРO----2.6----20А----(90+200)г----(8--7.2*)х5-----8-----200------25------200-----48%-----спорт  
  40г---70%----72%----74%----76%----до 30----0.095---3sLIРO----2------18А----(60+150)г----(7--6.3*)х4.5---6.5---220------24-----160----47%-----хобби
+
  80г---72%----74%----76%----78%----до 20----0.08----3sLIРO----3.3----25А----(110+250)г---(9--8*)х6------10-----180------27------270-----49%-----спорт    
  60г---71%----73%----75%----77%----до 25----0.09----3sLIРO----2.6----22А----(90+200)г----(8--7.2*)х5-----8-----180------23-----200----48%-----хобби  
+
  ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  80г---72%----74%----76%----78%----до 20----0.085---3sLIРO----3.3----25А----(110+250)г---(9--8*)х6------10-----160------24-----250----49%-----хобби
+
---------------------------------------------------------------------------------------------------    
+
  100г---73%----75%----77%---79%----до 15----0.08----4sLIPO----4------30А----(150+400)г---(10--9*)х7-----15-----170------28-----420----50%-----спорт
+
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
 
+
 
  минидрон-средние до 3кг и большие авиамодели до 10кг----до Н=1.25n
 
  минидрон-средние до 3кг и большие авиамодели до 10кг----до Н=1.25n
 
+
100г--73%----75%----77%---79%----до 16----0.07----4sLIPO----4------30А-----(150+400)г----(10--9*)х6.5-----15-----175------28-----440-----50%----спорт
  130г--74%----76%----78%----80%---до 13---0.075----5sLIPO-----5-----35А-----(0.18+0.62)кг-----9х9------15-----180------41-----620-----50%----гонка
+
  130г--74%----76%----78%----80%----до 13---0.065---5sLIPO-----5-----35А-----(0.18+0.62)кг---(11--10*)х7----20-----170------29-----600-----50%----спорт
 
+
  160г--75%----77%----79%----81%----до 11---0.06----6sLION----15-----40А-----(0.2+1.5)кг----(12--11*)х7.5---30------165-----30------900----51%----профи
  160г--75%----77%----79%----81%----до 11---0.07----6sLION----15-----40А-----(0.2+1.5)кг----(12--11*)х7-----30------170-----30------900----51%----профи
+
  240г--76%----78%----80%----82%----до 9----0.055---7sLION----20-----50А-----(0.3+2.4)кг----(13--12*)х8-----40------160-----31---1.3кВт---52%-----профи     
  240г--76%----78%----80%----82%----до 9----0.065---7sLION----20-----50А-----(0.3+2.4)кг----(13--12*)х8-----40------160-----32------1300---52%----профи     
+
  320г--77%----79%----81%----83%----до 7.5--0.05----8sLION----25-----60А-----(0.4+3.4)кг----(14--13*)х9-----50------150-----33---1.7кВт---53%---- профи
  320г--77%----79%----81%----83%----до 7----0.06----8sLION----25-----60А-----(0.4+3.4)кг----(14--13*)х9-----50------150-----34------1700---53%----профи
+
  480г--78%----80%----82%----84%----до 6----0.045---9sLION----30-----70А-----(0.6+4.5)кг----(16--14*)х10----60-----140-----35-----2.1кВт---54%----профи                            
  480г--78%----80%----82%----84%----до 6----0.055---9sLION----30-----70А-----(0.6+4.5)кг----(16--14*)х10----60------140-----35------2100---54%----профи
+
  640г--79%----81%----83%----85%----до 5----0.04----10sLIPO----8-----80А-----(0.8+2)кг-----(18--16*)х10-----80-----130-----33-----2.7кВт---55%----спорт  
 
+
------------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------                           
+
  640г--79%----81%----83%----85%----до 5----0.05----10sLIPO---7-----80А-----(0.8+2)кг-----(18--16*)х10------80-----130-----33------2700----55%----спорт
+
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
+
 
+
 
  мидидрон-гигантские авиамодели до 30кг----до Н=1n         
 
  мидидрон-гигантские авиамодели до 30кг----до Н=1n         
  960г---80%---82%----84%----86%---до 4-----0.045---11sLION----40----90А-----(1.2+7)кг------(20--18*)х11----100----120-----33-----3300-----56%----профи                                                                 
+
  1кг----80%---82%----84%----86%---до 4-----0.035---11sLION----35----90А-----(1.2+6)кг------(20--18*)х11----100----120-----32----3.2кВт----56%----профи                                                                 
  1280г--81%---83%----85%----87%---до 3.3---0.04----12sLION----50----100А----(1.6+10)кг-----(22--20*)х12----150----110-----33-----5000-----57%----профи
+
  1.3кг--81%---83%----85%----87%---до 3.3---0.03----12sLION----40----110А----(1.6+8)кг------(22--20*)х12----140----110-----33------5кВт----57%----профи
  1920г--82%---84%----86%----88%---до 2.7---0.035---14sLION----60----130А----(2.4+14)кг-----(26--24*)х14----210----100-----35-----7000-----58%----профи  
+
  2кг----82%---84%----86%----88%---до 2.7---0.025---13sLION----50----140А----(2.4+12)кг-----(25--24*)х13----200----100-----34------7кВт----58%----профи  
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
  2.5кг--83%---85%----87%----89%---до 2.3---0.02----14sLION----60----160А----(3+15)кг-------(28--26*)х14----250-----95-----35------9кВт----59%----профи
  2500г--83%---85%----87%----89%---до 2.3---0.03----16sLIРO----25----160А----(3+10)кг-------(22--20*)х20----220----110-----55-----10 000---59%----гонка
+
3кг----84%---86%----88%----90%---до 2----0.015----15sLIРO----25----200А----(3.6+9)кг------(30--27*)х15----300-----90-----36-----11кВт----60%----спорт  
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
3000г--84%---86%----88%----90%---до 2---0.025----17sLIРO----30----200А----(3.6+13)кг------(28--25*)х17----330----100-----43-----12 000---60%----спорт  
+
 
   
 
   
 
примечание----дана сетка пилотажных воздушных винтов приближённо с "золотым сечением" Кв=0.6
 
примечание----дана сетка пилотажных воздушных винтов приближённо с "золотым сечением" Кв=0.6
Строка 180: Строка 162:
 
режимы эксплуатации-----"спорт" это весь полёт на полном газу----"профи" это взлёт на полном газу и весь полёт в полгаза (эконом-режим для БПЛА)---"хобби" это смешанный для игр!
 
режимы эксплуатации-----"спорт" это весь полёт на полном газу----"профи" это взлёт на полном газу и весь полёт в полгаза (эконом-режим для БПЛА)---"хобби" это смешанный для игр!
  
  Полный КПД э-ВМГ в полёте с учётом всех потерь очень важная функция для БПЛА-----КПДпол = КПДпроп х КПДэд х КПДрх х КПДакку
+
   
 
+
 
  виртуальный калькулятор-расчётчик э-ВМГ для авиамоделистов----[http://shop.dualsky.com/info/how-to-calculate-motor_i0019.html]
 
  виртуальный калькулятор-расчётчик э-ВМГ для авиамоделистов----[http://shop.dualsky.com/info/how-to-calculate-motor_i0019.html]
  
[[Файл:вмг.jpg]]
+
реали понторезов---[https://www.youtube.com/watch?v=rLAvqI5eNyI]
[[Файл:2023-04-20 105658.jpg]]
+

Текущая версия на 09:17, 11 декабря 2024

статья---автор Книжников ВВ

Пиковый режим связки вв, эд, рх и акку!

Иногда из энерго-мото-установки (ЭМУ) состоящей из цепи преобразований энергии типа электрический аккумулятор, регулятор хода и электромотора требуется вытянуть долговременную максимальную мощность без разрушающих последствий для компонентов ----например пяти минутный воздушный бой или гонка на летающем крыле на средние расстояния до 10--15 км "аля формула-1" по видео онлайн или электрический крылатый ракетоплан с вертикальным подъёмом на моторе до полной разрядке акку и потом планирование с высоты в 5--6 км----это режим максимальной потребляемой мощности при полном газу достаточно продолжительное время![1]

авиамоделисты вот что могут---[2]
моща в 10 квт на электро-хотлайнере-----[3]

Проводка

Золотое правило силовой электрики ---эмпирически для медных проводов Iмах(А)=10Sсеч(мм2), площадь пайки Iмах(А)=1.6S(мм2), электрический контакт позолоченного разъёма Iмах(А)=dl(мм2)

Особое внимание надо уделять соответствию заявленному току производителем и реальной площади сечения силовых проводов, площади пятака под пайку и самим штекерам силовых электроразъёмов---например если

1)фазовый провод эд в сечении всего 2 мм2 то максимальный продолжительный ток всего 20А!

2)площадь пятака под пайку фазового провода не менее 3х4 мм2, так как удельное сопротивление олова в 6 раз больше меди!

3)диаметр штекера 2мм при длине захода в 10мм!

И никогда не ведитесь на силовой рейтинг акку, когда на маленькой батареи массой 100-150 г припаяны провода с сечением меди в 6-10 мм2-----это типичная фейковая уловка недобросовестного сборщика акку!


Пиковый предел тяги в Ньютонах пропеллера диаметром в метрах от пиковой потребляемой мощности воздушной электро-вмг в Ваттах в зависимости от габаритов статора бк в мм ---[4]

Для связки воздушного авиамодельного винта с "золотым" соотношением шага к диаметру как Кв=ш/д=0.62 и бесколлекторным электромотором типа аутрайнер всегда есть простая зависимость механической мощности на валу от созданной тяги на стопе-Pмех=(1.4/ро(кг/м3)^0.5(Fст(Н))^1.5/D(м)КПДв=1.3(Fст)^1.5/D

потребляемая мощность э-ВМГ зависит от силы тяги на стопе в степени полтора на уровне моря----Pэл=(1.5чет--1.6трет--1.7втор--1.8пер)(Fст)^1.5/D

тогда усреднённо Fст=(0.6гон--0.7пил--0.8коп)(Рэл D)^2/3!, где пик мощи Pэл=Uакку Iст=(1пер--2втор--3трет--4чет)(вт/мм2) dстат(мм) sстат(мм)

то соотношение пика тяги на стопе в грамм силы к массе мотора в граммах 17(Кпок)^2! смотри статью "силовые электроприводы-ликбез"

например для авиамодели тренера массой 1кг при тяговооруженности Тст=1 или Fст=10Н=1кг силы достаточно электродвигателя первого поколения массой всего 1000г/17=60г типа 2213 на полном газу без перекала для стартового импульса при взлёте на пара-тройку секунд!

тяга пропеллера на стопе для э-ВМГ с учётом КПДэд----Fст=(0.05нано--0.06микро--0.07мини--0.08миди)ро Сулоп n^0.5 D Н (D Uакку Kхх)^2, где Кхх=Kv/60  и n-кол-во лопастей!


Пик тока э-ВМГ на стопе

Так как наведённый тягой момент аэро-сопротивления пропеллера максимален на стопе, то и ток и потребная мощность тоже! На стопе при определении максимальной силы тока I(а) в электроцепи для связки бк электромотора Kxх(гц/в), от напряжения питания U(в) есть фундаментальная формула от Книжникова ВВ ----

  Iст = Iхх + (Fст h Коб Kхх)/КПДв Кред

поступь винта на стопе----- h=Купор Н

эффективность винта ------КПДв=(Купор)^0.5

коэф.понижающего редуктора----- Кред=(1--10)

Iст = 1.1(Fст h 0.9 Kхх)/КПДв = Fст Купор Н Kхх /(Купор)^0.5= Fст (Купор)^0.5 Н Kхх или более наглядная интерпретация электро-механики ВМГ-----

Iст = КПДв Fст Н Kхх !!!!


1)гон----гоночный проп с тонким плосковыпуклым профилем Сулоп=1.1 и Кв=(1.0--1.1) и нормальными лопастями соответственно КПДв=0.65--0.6

2)сам----самолётный проп с толстым плосковыпуклым профилем Сулоп=(1.2--1.3) и Кв=(0.8--0.9) и средней ширины лопастями КПДв=0.75--0.7

3)пил----универсальный пилотажный проп с слабо вогнутовыпуклым профилем Сулоп=(1.4--1.5) и Кв=(0.6--0.7) и средней ширины лопастями КПДв=0.85--0.8

4)коп----коптерный проп с сильно вогнутовыпуклым профилем Сулоп=(1.6--1.7) и Кв=(0.4--0.5) и широкими лопастями КПДв=0.95--0.9



Скорость потока в плоскости винта (м/с) на стопе это произведение поступи (м) на частоту вращения на стопе об/с -----Vв=(0.5сам--0.6коп)(H D)^0.5 fст  
или Vв=(1.1Fст)^0.5/D------тогда для авиамодельных пропеллеров fст =(1.8коп--2.1сам)(Fст/H D)^0.5/D
Теоретическая скорость потока от винта (м/с) в полёте это произведение шага (м) на частоту вращения в полёте об/с-----Vв=H fпол, где fпол=1.1 fст=0.8fхх

Предел ЭМУ

Если потребляемую максимальную мощность без вреда для компонентов разделить на суммарную массу бк электромотора, регулятора хода и аккумулятора, то есть массу полной энерго-мото-установки (ЭМУ), то цифра получается всегда 1квт на 1 кг или удельная мощность эму=1квт/кг ----

для моделей 1ватт / грамм при времени максимальной мощности всего в 5--6 минут или ток не превышает 12-10С для нормальной работы акку ,

минимальная масса для эму мощностью 100 вт равна 100 г при массе бпла в 1кг, а для мотопланера полётной массой в 100кг достаточно Рэму(10квт)=mэму(10кг)-----минимальная удельная стартовая мощность для уверенного взлёта это 100вт на 1 кг полётной массы ла!

Если массу эму принять за 100% то

многолопастный пропеллер фиксированного шага (3--5)%-----1/20

бк мотора с крепёжной рамой (20--25)% --------1/4

регулятора хода с радиатором (5--10)% --------1/10

литиевый акку с проводами (70--65)%----------- 2/3


для увеличения продолжительности полёта нужно увеличивать относительную массу акку по ёмкости и понижать массу вмг, но тогда удельная мощность эму будет менее одного ватта на грамм!

на практике масса аккумулятора типа ЛИПО должна быть не менее двух масс вмг----для ЛИОН должна быть не менее четырёх масс вмг!!!

mлипо=2mвмг=2(mэд+mрх+mвинт)

например mэд=100г, mрх=40г, mв=10гр----mвмг=100+40+10=150г----mлипо=2х150г=300г


Эмпирика для авиамоделей самолётов по соотношению тяги на стопе в граммах силы на полном газу к общей массе ЭМУ=эВМГ+АККУ(ли-по) в граммах----
в среднем для пилотажных пропеллеров 3гс/г[5], для импеллеров 1.5гс/г, для гоночных всего 2гс/г!!!смотри статью "гоночные ла"

например для винтовой истребителя-полукопии массой в 500г и тяговооруженности Тст=1 нужна тяга 5Н=500гс и масса ЭМУ в три раза меньше =166г----из них масса акку=110г, вв=6г, эд=40г, рх=10г!


таблица ТТХ современных э-ВМГ для авиамоделей самолётов, где тяга на стопе на полном газу равна весу ла Fст=mg---все данные ориентировочные +-5%!!!


Типичные КПДэд модельной размерности многополюсных аутрайнеров на постоянных магнитах при удельной мощности (3--5)вт/г и удельной тяге (3--6)г/вт... Ток холостого хода это 1/20 или 5% от пикового на стопе---мощность потерь на перемагничивание статора Рмаг=Iхх Uакку

Омические потери Ром=R Iст^2----общая мощность тепловых потерь эд Ртеп=Рмаг+Ром----КПДэд=(1-(Ртеп/Рэл))100%

Полный КПД э-ВМГ в полёте с учётом всех потерь очень важная функция для БПЛА-----КПДпол = КПДпроп х КПДэд х КПДрх х КПДакку

мотор---1пок---2пок---3пок---4пок---Kхх---R,ом---банок,n---С,Ач---рх,А---э-ВМГ+акку---DхН,дюйм---тяга,Н---обор/сек---Vтеор,м/с---Рэл,вт---КПДпол---режим

детские игрушки полётной массой до 100г
2г-----58%----60%----62%----64%----до 300---0.45---1sLIPO-----0.3-----2А-----(4+8)г------1.6**х1------0.35----600------14------6--------15%-----хобби
3г-----60%----62%----64%----66%----до 250---0.4----1sLIPO-----0.4-----3А-----(5+10)г-----2**х1.2------0.5-----500------15------8--------20%-----хобби 
5г-----62%----64%----66%----68%----до 200---0.35---1sLIPO-----0.5-----4А-----(8+15)г-----2.5*х1.6-----0.75----400------16------14-------25%-----хобби 
7.5г---64%----66%----68%----70%----до 150---0.3----1sLIPO-----0.6-----5А-----(10+20)г----3*х2---------1-------350------17------20-------30%-----хобби

нанодрон-зальник до 250г----до Н=1.6nбанок
10г---66%----68%----70%----72%----до 80----0.25---2sLIPO-----0.8------6А-----(15+45)г----4*х2.4------2-------300-------18------40-------35%-----хобби 
15г---67%----69%----71%----73%----до 60----0.2----2sLIPO-----1--------8А-----(25+55)г----5*х3--------2.5-----250-------19------50-------40%-----хобби    
20г---68%----70%----72%----74%----до 40----0.15---2sLIPO-----1.2------10А----(30+65)г----6*х3.6------3-------200-------20------60-------45%-----хобби

микродрон-паркфлаер до 1000г----до Н=2n
30г---69%----71%----73%----75%----до 35----0.12----3sLIPO----1.5----12А----(45+115)г----(6--5.4*)х4-----5-----260------26------130-----46%-----спорт
40г---70%----72%----74%----76%----до 30----0.1-----3sLIРO----2------15А----(60+150)г----(7--6.3*)х4.5---6.5---220------24------160-----47%-----спорт
60г---71%----73%----75%----77%----до 25----0.09----3sLIРO----2.6----20А----(90+200)г----(8--7.2*)х5-----8-----200------25------200-----48%-----спорт  
80г---72%----74%----76%----78%----до 20----0.08----3sLIРO----3.3----25А----(110+250)г---(9--8*)х6------10-----180------27------270-----49%-----спорт    
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
минидрон-средние до 3кг и большие авиамодели до 10кг----до Н=1.25n
100г--73%----75%----77%---79%----до 16----0.07----4sLIPO----4------30А-----(150+400)г----(10--9*)х6.5-----15-----175------28-----440-----50%----спорт
130г--74%----76%----78%----80%----до 13---0.065---5sLIPO-----5-----35А-----(0.18+0.62)кг---(11--10*)х7----20-----170------29-----600-----50%----спорт
160г--75%----77%----79%----81%----до 11---0.06----6sLION----15-----40А-----(0.2+1.5)кг----(12--11*)х7.5---30------165-----30------900----51%----профи
240г--76%----78%----80%----82%----до 9----0.055---7sLION----20-----50А-----(0.3+2.4)кг----(13--12*)х8-----40------160-----31---1.3кВт---52%-----профи    
320г--77%----79%----81%----83%----до 7.5--0.05----8sLION----25-----60А-----(0.4+3.4)кг----(14--13*)х9-----50------150-----33---1.7кВт---53%---- профи
480г--78%----80%----82%----84%----до 6----0.045---9sLION----30-----70А-----(0.6+4.5)кг----(16--14*)х10----60-----140-----35-----2.1кВт---54%----профи                             
640г--79%----81%----83%----85%----до 5----0.04----10sLIPO----8-----80А-----(0.8+2)кг-----(18--16*)х10-----80-----130-----33-----2.7кВт---55%----спорт 
------------------------------------------------------------------------------------------------------
мидидрон-гигантские авиамодели до 30кг----до Н=1n         
1кг----80%---82%----84%----86%---до 4-----0.035---11sLION----35----90А-----(1.2+6)кг------(20--18*)х11----100----120-----32----3.2кВт----56%----профи                                                                
1.3кг--81%---83%----85%----87%---до 3.3---0.03----12sLION----40----110А----(1.6+8)кг------(22--20*)х12----140----110-----33------5кВт----57%----профи
2кг----82%---84%----86%----88%---до 2.7---0.025---13sLION----50----140А----(2.4+12)кг-----(25--24*)х13----200----100-----34------7кВт----58%----профи 
2.5кг--83%---85%----87%----89%---до 2.3---0.02----14sLION----60----160А----(3+15)кг-------(28--26*)х14----250-----95-----35------9кВт----59%----профи 
3кг----84%---86%----88%----90%---до 2----0.015----15sLIРO----25----200А----(3.6+9)кг------(30--27*)х15----300-----90-----36-----11кВт----60%----спорт 

примечание----дана сетка пилотажных воздушных винтов приближённо с "золотым сечением" Кв=0.6 для двухлопастных пропеллеров-D-----------для трёхлопастных-D*-----для четырёхлопастных-D**

режимы эксплуатации-----"спорт" это весь полёт на полном газу----"профи" это взлёт на полном газу и весь полёт в полгаза (эконом-режим для БПЛА)---"хобби" это смешанный для игр!


виртуальный калькулятор-расчётчик э-ВМГ для авиамоделистов----[6]

реали понторезов---[7]

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструменты
Группа ВКонтакте