Расчет основных параметров бесколлекторного мотора.

Четыре важные параметра мотора

1. Постоянная оборотов (Kv)
2. Постоянная тока без нагрузки (Io)
3. Сопротивление обмоток (Rm), или Ri
4. Вес мотора
   Используя эти четыре постоянные мы можем рассчитать эффективность нашего мотора с помощью e-calc.
   Насколько точно определены эти четыре параметра, настолько точно калькулятор посчитает эффективность мотора.

Постоянная оборотов мотора-Kv
Kv это RPM/volt, где Kv будет равно RPM при приложении одного вольта к мотору.
Kv = RPM / Volts.
Три метода определения Kv мотора:
1.► Метод сверлильного станка
Kv = RPM / (Volts × 1.414 × 0.95)

1. Зажимаем мотор в дрель и крутим его на известных постоянных оборотах.
2. Измеряем переменное напряжение на двух проводах мотора.
   Для большей точности измерение проводим на всех трех фазах и осредняем.
3. Считаем Kv по формуле Kv = RPM / (Volts × 1.414 × 0.95)
   2.► Другой метод основан на определении максимального RPM без нагрузки, с одновременным измерением тока и напряжения и известным сопротивлением обмоток мотора,
   Kv = RPM / (Volts − Amps × Rm)
   3.► Третий метод это использование всевозможных измерителей RPM, Kv мотора. Хобби Кинг продает “K1 KV/RPM Meter”, я использую E-Meter от Hyperion который по моему мнению имеет все необходимое для измерения параметров мотора.

Если Kv известно то новое Kv можно подсчитать таким образом.

1. Мотор с kV=1450 при 6 витках, то К = 1450*6= 8700.
2. Например 7 витков , то получим kV = K/N = 8700/7 = 1243 об/вольт.

Ток без нагрузки, ток холостого хода Io
Io no-load current или ток мотора на максимальных оборотах (Max RPM) без нагрузки (без винта).
После того как мотор был намотан это первый параметр который мы хотим знать, он показывает правильно ли намотан мотор или были допущены какие то ошибки.
Измеряется любым тестером так как ток холостого не должен превышать 3А, самый плохонький тестер измеряет до 5А.
Rm Сопротивление обмотки мотора.
Rm (or Ri) это сопротивление одной фазы мотора в состоянии покоя. Другими словами это сопротивление измеренное между любыми двумя проводами мотора.
К сожалению обычным тестером замерить сопротивление мотора невозможно из-за его нечувствительности к таким низким сопротивлениям.
Но есть способ измерения, вариант так называемого Келвин метода или четыре провода.
Необходимое оборудование:
Амперметр-обычный тестер
Вольтметр-обычный тестер
Резистор- 10-20 Ом (10Watt)
Аккумулятор около 12 вольт, 3-4S 2200 35-40C будет самый раз.
Rm = Volts / Amps

4-Wire method for measuring Rm

Typical setup using Hyperion e-Meter

Сопротивление замеряется следующим образом включаем мотор в цепь заряда или разряда аккумулятора выставляем на заряднике 1 А и смотрим тестером сколько падает милливольт оно и будет равно сопротивлению обмотки в миллиомах. hivolt

Калькуляторы
С помощью подобных калькуляторов мы можем симулировать параметры, эффективность, поведение мотора по вводимым данным. Любой уважающий себя моделист должен освоить по крайней мере один из этих калькуляторов.
► Christian Persson’s Drive Calculator
Drive Calc (D-Calc) Бесплатна, датабаза обновляется постоянно автором.
► Louis Fourdan’s Motor Calc Software
Бесплатна. Scorpion Motors (Scorpion_Calc) & HiMax Motors (HiMax Calculator).
►e-calc платный, но цена 5.5$ в год. Я пользуюсь этой программой, практически все бренды и моторы в датабазе.
Также есть возможность при помощи этих калькуляторов посчитать свой мотор по введенным известным данным.
►А этот калькулятор позволит узнать реальный Си рейтинг аккумулятора.
Еще один способ узнать сопротивление мотора.
Намотав необходимое количество витков на один зуб статора мотора и умножив это дело на количество зубов статора получим длину провода для намотки.
Так как большинство моторов мотаются медным проводом то и будем его только рассматривать.
Удельное сопротивление, обозначается греческой буквой ρ и представляющего собой сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2.
Сопротивление рассчитывается по формуле:

где R — сопротивление, Ом; ρ — удельное сопротивление, (Ом•мм2)/м; l — длина провода, м; s — площадь сечения провода, мм2.
Удельное сопротивление Меди- 0.017
Если известен диаметр провода d, то площадь его сечения равна:

Измерить диаметр провода лучше всего с помощью микрометра, но если его нет, то используем дедовский метод, следует намотать плотно 10 или 20 витков провода на карандаш и измерить линейкой длину намотки. Разделив длину намотки на число витков, найдем диаметр провода.
Если провод многожильный, то площадь его сечения будет произведение площади одной жилы на количество жил в проводе.
Для определения длины провода известного диаметра, необходимой для получения нужного сопротивления, пользуются формулой

Таблица 1.

Пример 1. Найти сопротивление 30 м медного провода диаметром 0,1 мм.

Решение. Определяем по табл. 1 сопротивление 1 м медного провода, оно равно 2,2 Ом. Следовательно, сопротивление 30 м провода будет R = 30•2,2 = 66 Ом.

Расчет по формулам дает следующие результаты: площадь сечения провода: s= 0,78•0,12 = 0,0078 мм2. Так как удельное сопротивление меди ρ = 0,017 (Ом•мм2)/м, то получим R = 0,017•30/0,0078 = 65,50м.

Далее используя eCalk можно посчитать все необходимые данные будущего мотора.

Расчет веса провода необходимого для обмотки.

В ряде случаев, помимо диаметра или сечения бывает необходимо знать также и вес провода, который нужен для изготовления того или иного прибора. Если известен диаметр, провода (медного), то вес одного метра в граммах можно определить с большой точностью. по простой формуле:
Р = 7 d2. (d в квадрате)
Если же известно сечение, то вес одного метра составит:
Р = 8,9 q.
В этих формулах диаметр в mm, а сечение в mm2.

Ниже приводится таблица диаметров, сечений и веcа, наиболее употребительных в любительской практике проводов.

Механическая и электрическая мощность мотора.

Эксплуатация мотора ограничена, электрической мощностью и механической мощностью. Максимальная электрическая мощность зависит от тока и напряжения, максимальный ток зависит от сечения проводов. А вот обороты мотора напрямую зависят от напряжение.
Обороты ограничены максимальными оборотами мотора, при превышении которых мотор просто начнет рассыпаться, те в итоге максимальное рабочее напряжение ограничено максимальными оборотами мотора или максимальной механической мощностью.

Что делать если мотор ограничен по спеку 10S но нам необходимо запитать его 12S, чем это грозит, теоретически ничем, практически - мотор на 12S будет работать на пределе механической и электрической мощности, если предел эл. мощности определить просто то предел мех. мощности определить довольно сложно, в основном только опытным путем, но в принципе если мотор работает в пределах эл. мощности то он в пределах мех. мощности тоже.
А60-7s с 20х10 и 5000 12S, этот сетап перегружен электрически 4100W при разрешенных 2100W, мотор должен был сгореть, но скорее всего полный газ не использовался. А вот мех. перегруз выразился через игру юбки ротора которая при этом цепляла статор и сделала эти риски.

Обычно же мех. перегруз выражается в виде срыва синхронизации, когда добавляешь газ и в какой то момент мотор издает скрежещущий звук и почти останавливается, если не уменьшить диаметр пропа то могут полететь магниты.

Вот ответы ведущих производителей по этому вопросу:
AXI ModelMotors, Technical Dir.Ales Pelikan

The reason is simple.By law voltage under 42V is “safe voltage” and over 42V is high voltage und you need to fulfill a lot of regulations and high voltage tests.
Aleš Pelikán
ME: So, we can use the motor with 12S even in the spec is 10S?
Ales:Yes you are right. 12s is possible just keep Amps so overal power in watts is within range.

Motrolfly Motors Owner Ken Young

Generally, ordinary people have to have a general idea of what voltage and appropriate prop is acceptable, for advanced users Max watts is enough to get a proper decision. KEN
Me:"this is unreasonable restriction and we can use this motor with 12S but pay attention to a max watt power for this motor, just don’t exceed the max watt power. KEN:Correct unless you exceed the rpm of the motor, but I’m not sure they state what that is. I can not say for other motors, but technically besides the rpm the watts are what you would watch out for.

Tony | Scorpion
Customer Support Officer
Scorpion Power System Limited

Mostly it depends on a lot of things like temperature and rpm.
So, You’de better use max Watts for set uo to be in the range of limit

Ну и что касается Haсker Motor, не выдерживают они 3D маневров на максимальных режимах, таких как блендер и тд. A30-12XL, четыре банки, винт APC 14х7

A50-14XS V3, проп VOX 16x7

Тут по мотору данных нет, rcgroups.

On this one the mounting plate broke away from the tube that holds the stator and bearings, the metal just sheared right through. the prop shaft bust when the motor and prop flew out of the plane and hit the deck 100 yds away!

I think the cause was one KE spin with full throttle too many causing metal fatigue to the aluminium, but it also could concevably also have been a failed motor box that started it all, much like I think may have been the case with the OP’s motor. Either way I dont blame the motor, just me dealing out too much abuse.

PS… Hacker have fantastic customer support, they have agreed to replace this motor under warantee which is more than any other manufacturer I know would have done.😉

Плотность тока.

Плотность тока является измерение электрического тока (заряда потока в амперах) на единицу площади поперечного сечения (м2).
J = I / A
J = плотность тока в амперах /м2
I = ток через проводник, в амперах
A = площадь поперечного сечения проводника в m2

1. Ток 10А протекает через медный провод площадью п/c 0.5176 мм2 (AWG20 0.8118mm) , Какова плотность тока? Ответ:
   Ток через проводника I = 10А
   Площадь провода А = 0.5176 mm2
   J = I / A =10/0.5176= 19.31 A/mm2
   В электротехнике максимально продолжительная плотность тока для медного одножильного провода равена 10А/mm2 при T+15C в неподвижном воздухе.

Расчет максимального тока медного проводника для плотности тока 10A/mm2.
I=JxA=10x0.5176=5.17A максимум для D=0,8118mm 😁
AWG to mm conversion chart

Срыв синхронизации мотора.
Срыв синхронизации довольно частое явление, когда мы ставим винтик который по нашему мнению более соответствует нашему самолету и в процессе резкой дачи газа а иногда и просто плавная дача газа приводит к визгу мотора с его полной или частичной остановкой. Что это значит, это значит что мотор не успевает за переключением фаз контроллера, казалось бы и контроллер всегда знает положение фаз мотора но вот как это решено на уровне программы, от этого и зависит как хорошо контроллер понимает мотор, Castle, Jeti контроллеры в отличие от Turnigy и подобных имеют хорошее программное обеспечение и поэтому срывы синхронизации на них происходят только при явном перегрузе системы. Тут естественно напрашивается вывод, что необходимо замедлить скорость переключения фаз контроллера, это мы можем сделать с помощью уменьшения тайминга или облегчить мотор(уменьшить диаметр или шаг а может и то и другое) тем самым дать ему возможность поспевать за переключением фаз контроллера.
ВЫВОД-Срыв синхронизации можно убрать:

1. Уменьшением тайминга, действует автотайминг а уже к нему мы применяем ручной тайминг в + или - *
2. Облегчением пропеллера, уменьшаем диаметр или шаг, диаметр грузит больше.
3. Замена контроллера, иногда контроллер и мотор несовместимы, особенно c 28 полюсных моторов.
   * Бывают исключения когда для прекращения срыва синхронизации необходимо сдвинуть тайминг в положительную сторону.
   Тайминг
   Чтобы понять тайминг и его работу, поставте 0* и замерьте холостые обороты мотора, затем поставьте МАХ и замерьте холостые обороты. То есть тайминг в конечном итоге просто меняет обороты, Т 0* обороты равны KV, Т МАХ добавляется где-то 100об/м к KV. То есть нужна максимальная мощность ставим Т МАХ, поймали срыв синхронизации на максимуме, потихонечку уменьшаем тайминг пока срыв перестанет появляться.
   Понять тайминг проще на примере зажигания жигулей,
   При резкой даче газа клапана начинают тарахтеть, мотор греется, живо откликается на газ но с треском клапанов, машина с трудом разгоняется или вообще не разгоняется, мотор явно перегружен.
   Действия: убрать пару мешков картошки из багажника (уменьшить диаметр винта) или сдвинуть опережение зажигания назад(в сторону минимума), после этого мотор не так охотно откликается на газ, но работает без цокота клапанов и машина уверенно разгоняется, правда не так быстро как если бы разгрузили машину сбросив пару мешков картошки.
   Эксперимент проведен с Park450-1050 и YEP30, при тайминге 0, обороты мотора соответствуют заявленным 1050, при тайминге 30 кв мотора стало 1188, те тайминг просто добавляет обороты мотору.
   “Tips of Battery from Gens Ace Team”
   emphasize that destroying the battery is

• Recurrent discharge under 3V/cell
• Storing the full state (4.2V/cell) for more than 24 hours
• Emptying a cold battery (below 15 ° C) with high flow (at maximum continuous label C or more)
  Tips for maximum battery power:
• Battery stand in the full state minimum time (say up to 1 hour, not one day that does not increase IR)
• Battery temperature around 25-30 ° C, no problem charging 3C, and 5C, if there is rush
• Battery temperature around 40-50 ° C let cool to 25-30 ° C before charging
• Put the battery to storage voltage as soon as possible after the day of running - 3.8V/cell
• Battery should never be discharged below 3.6V/cell measured at at rest! “Optimum” max. discharge at about 3.7 - or 3.75V/cell or wherever possible to observe the rule of 80% of rated capacity and maximum discharge (battery with a capacity of 5000 mAh emptied to the maximum capacity of 4000mAh)
• For best battery performance before the start of warm above 30 ° C (optimum 40 ° C, max 50 ° C or for extremely short periods of time for discharge up to 60 ° C). In preparation are the graphs of IR(T) for each battery
  If you allow the charger (like Gens IMars ACE) perform measurements of the internal resistance (IR) and you record say every 10 cycles at the same temperature. Once IR starts to rise, its highest current carrying capacity of the package decrease. You can still reduce the IR if you let the battery heat up before discharge, but please also closely monitor the real capacity with the occasional cycling.
  Regards
  Gens Ace Team
  Полезные линки:
  И опять перемотка двигателя.