Предел электро ЭМУ-ликбез
статья---автор Книжников ВВ
Пиковый режим связки 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!
Проводка
Золотое правило силовой электрики ---эмпирически для медных проводов Iмах(А)=10Sсеч(мм2), площадь пайки Iмах(А)=S(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 5х4 мм2!
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 электро-вмг
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=(1.3/ро(кг/м3)^0.5(Fст(Н))^1.5/D(м)КПДв=1.23(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 тогда усреднённо Fст=0.7(Рэл D)^2/3!, где эмпирика Pэл=Uакку Iст=Kпок(Пи 0.32вт/мм2) dстатор(мм) sстатор(мм)=(0.5кол--1пер--2втор--3трет--6чет)ds
то соотношение пика тяги на стопе в грамм силы к массе мотора в граммах 17(Кпок)^2/3! 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!
тяга пропеллера на стопе с плосковыпуклым профилем лопасти для э-ВМГ----- Fст=(0.09двух--0.11трёх--0.127четырёх) D Н (D Uакку Kхх)^2! где Кхх=Kv/60
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), диаметром D(м) u шагом H(м) от напряжения питания U(в) есть фундаментальная формула от Книжникова ВВ ----
Iст = Iхх + (Fст h Коб Kхх)/КПДв
поступь винта на стопе ------эмпирика h=0.45(Cyл H D)^0.5
внутренняя эффективность винта на стопе -----эмпирика КПДв=0.71/(H/D)^0.25
сила тока на стопе для многолопастного самолётного винта --------эмпирика Iст=(0.07двух--0.085трёх--0.1четырёх)(D Кхх)^3(H Uакку)^2
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 ,
тогда минимальная масса для эму бпла мощностью 100 вт равна 100 г, а для мотопланера полётной массой в 100кг достаточно Рэму(10квт)==mэму(10кг)!
Если массу эму принять за 100% то
многолопастый пропеллер фиксированного шага (3--5)%-----1/20
бк мотора с крепёжной рамой (20--25)% --------1/4
регулятора хода с радиатором (5--10)% --------1/10
литьевый 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!
на практике масса аккумулятора типа ЛИПО должна быть не менее двух масс вмг----
mлипо=2mвмг=2(mэд+mрх+mвинт)!!!
например mэд=100г, mрх=40г, mв=10гр----mвмг=100+40+10=150г----mлипо=2х150г=300г
таблица ТТХ современных э-ВМГ
Типичные КПДэд модельной размерности многополюсных аутрайнеров на постоянных магнитах при удельной мощности в (3--5)вт/г---все данные ориентировочные!
масса эд----1пок---2пок---3пок---4пок----Kv----банок,n------С,Ач-----рх,А----э-ВМГ+акку---DхН,дюйм---тяга,Н---обор/сек---Vмах,м/с---Рэл,вт--режим
детские игрушки полётной массой до 70г до 3г------60%----62%----64%----66%----до 15000---1sLIPO-------0.25-----3------(5+7)г---------2**х1.5------0.5------500-------18-------9------хобби до 5г------62%----64%----66%----68%----до 12000---1sLIPO-------0.35-----4------(8+9)г---------2.5*х1.5-----0.75-----400-------16-------12-----хобби до 7.5г----64%----66%----68%----70%----до 9000----1sLIPO-------0.5------5------(12+13)г-------3*х2---------1--------350-------18-------18-----хобби
нанодрон-зальник до 150г----до Н=2n 1) до 10г---66%----68%----70%----72%----до 4200----2sLIPO-------0.5------6------(15+25)г--------4*х3------2---------280--------20-------40-----хобби 3) до 15г---67%----69%----71%----73%----до 3000----2sLIPO-------0.7------8------(23+35)г--------5*х3.5----2.5-------220--------20-------50-----хобби 2) до 20г---68%----70%----72%----74%----до 2400----2sLIPO-------1-------10------(30+50)г--------6*х4------3.5-------200--------20-------70-----хобби
микродрон-паркфлаер до 1000г----до Н=1.6n
4) до 30г---69%----71%----73%----75%----до 1800----3sLIPO-------1.3------15------(45+100)г------7х4-------6---------220------22--------130----спорт
5) до 40г---70%----72%----74%----76%----до 1500----3sLIРO-------2--------20------(60+150)г------8х5-------8---------180------23--------170----хобби 6) до 60г---71%----73%----75%----77%----до 1200----3sLIРO-------2.6------25------(85+200)г------9х6-------10--------150------23--------230----хобби 7) до 80г---72%----74%----76%----78%----до 1000----4sLIРO-------3--------30-----(110+300)г------10х6------13--------160------24--------310----хобби
8) до 120г---73%----75%----77%---79%----до 840-----5sLIPO-------3.2------35-----(160+400)г----(11--10*)х7----20------155-----28--------560----спорт
минидрон-средние до 3кг и большие авиамодели до 10кг----до Н=1.25n 9) до 160г--74%----76%----78%----80%----до 660----6sLION------15-------40-----(0.2+1.5)кг----(12--11*)х7------30------170-----30--------900----профи 10)до 240г--75%----77%----79%----81%----до 540----7sLION------20-------50-----(0.3+2.4)кг----(13--12*)х8------40------160-----32--------1300---профи 11)до 320г--76%----78%----80%----82%----до 450----8sLION------25-------60-----(0.4+3.4)кг----(14--13*)х9------50------150-----34--------1700---профи 12)до 480г--77%----79%----81%----83%----до 360----9sLION------30-------70-----(0.6+4.5)кг----(16--14*)х10-----60------140-----35--------2100---профи
13)до 640г--78%----80%----82%----84%----до 300----10sLIPO-----7-------80-----(0.8+2)кг-------(18--16*)х10------80-----130-----33--------2700---спорт
мидидрон-гигантские авиамодели до 30кг----до Н=1n 14)до 960г--79%----81%----83%----85%---до 240----11sLION----40-------90-----(1.2+7)кг-------(20--18*)х11-----100-----120-----33--------3.3квт---профи 15)до 1280г--80%---82%----84%----86%---до 200----12sLION----50-------100----(1.6+10)кг------(22--20*)х12-----140-----110-----33--------4.6квт---профи 16)до 1920г--81%---83%----85%----87%---до 160----14sLION----60-------130----(2.4+14)кг------(26--24*)х14-----200-----100-----35--------7квт-----профи
17)до 2500г--82%---84%----86%----88%---до 130----16sLIРO----20-------170----(3+7)кг---------(28--25*)х16-----280-----90------36--------10квт!---спорт
примечание----дана сетка 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!
