Электродвигатель outrunner в воде
Возможность включения под водой безколлекторников многократно затрагивалась в разных ветках, причём с противоположными мнениями. В гугле также ничего внятного найти не смог, думаю этот вопрос заслуживает отдельной темы.
Так как эксперимент может завершиться досрочно из-за какой-то ошибки, буду поэтапно описывать, что делаю.
В дешёвом китайском магазинчике купил самые дешёвые комплектующие:
- Безколлекторный аутраннер 1000KV 11,1V 620руб. www.rc-ocean.ru/3660671.html
- Авторегулятор с реверсом на 45А 800руб. www.rc-ocean.ru/2597489.html
- Акк LiPol 3s 20C 750руб.
Из запасов извлёк авиааппаратуру Spektrum DX8 и приёмник 6 канальный, ваттметр.
Вот исходная кучка:
Собрал испытательный стенд на доске из ДСП. Вот фото исходного состояния, пока всё ещё живое:
На фото слева направо, на двусторонней липкой ленте:
Батарейка, из неё провода идут в ваттметр, из него в регулятор.
Регулятор громко пронзительно пищит (сволочь), вентилятор на нём иногда не раскручивается, а если раскручивается, то часто работает с вибрациями, по окончании опытов утоплю его тоже наверное…) Белое под регулем это просто этикетка на доске.
Левее регулятора расположил приёмник, провод из регулятора воткнул в канал Elev.
Правее регулятора приклеил выключатель и на край доски прикрутил саморезами двигатель.
Включаю пульт, на стенде подключаю акк. Ваттметр показывает напряжение 11,47V, сила тока 0А, мощность 0W.
Включаю тумблер. Загорается лампочка на приёмнике, регуль пищит первый раз (есть напряжение), дёргает мотором и пищит второй раз (есть управление), затем просто жужжит вентилятором.
На пульте чуть отклоняю правый стик вверх/вниз - двигатель крутится в одну и в другую сторону, на приборе отображается ненулевая мощность. В нейтральном положении не крутится. Всё готово к завтрашним испытаниям. Сегодня что-то страшно…)
не все готово ))) нагрузку придумай на вал мотора… винт из подручных материалов…
Погоняешь и так и так… нагляднее будет.
В гугле также ничего внятного найти не смог
Запрос - brushless motor in water.
Факт того, что БК работают под водой, широкоизвестен, даже на нашем форуме кто-то опускал его в воду. Иначе я бы и пробовать не начал. Однако остаются вопросы. Если двигатель выдаёт 20-30 тыс. оборотов в минуту на суше, то сколько он выдаст в погружённом состоянии, какова будет нагрузка на регулятор и как долго он сможет проработать. Таким образом, есть ли смысл изолировать двигатель с редуктором в герметичный бокс.
У вас нет такого же поискового запроса, но с раскрытием этой темы и желательно на русском?
Возможность включения под водой безколлекторников многократно…
Тогда наверное я вас не правильно понял.
Да, я понял, что слишком погрузившись в тему, забыл написать вводную. Жалко и непонятно, почему не удаётся найти на русском внятное описание и характеристики. Буду пробовать.
Всё готово к завтрашним испытаниям.
Про нагрузку уже сказали. Желательно несколько судомодельных винтов.
Хорошо бы защитить электронику от воды, особенно регулятор.
Еще надо мерить развиваемую винтом тягу, иначе эксперимент имеет мало смысла.
Ну и сама методика эксперимента.
В ведре/банке/ аквариуме бесполезно, да и в ванне быстро разгонит воду.
Лучше закрепить на куске пенопласта (паре пластиковых булок), привязать к нему веревку, за нее безмен и в небольшой водоем.
Поскольку, как я понял, все это делается для создания подводного аппарата, движок нужен со значительно меньшим Kv. (Хотя бы 600-700)
Лучше закрепить на куске пенопласта (паре пластиковых булок), привязать к нему веревку, за нее безмен и в небольшой водоем.
Не забыть халат и безумный взгляд как в “Назад в будущее” ))) И желательно в солнечный выходной день провести эксперимент)))
p/s/ я думаю ванны будет достаточно… померять тягу/токи на установившихся режимах и делать выводы не на абсолютных величинах а на их отношении
все это делается для создания подводного аппарата, движок нужен со значительно меньшим Kv. (Хотя бы 600-700)
эту мысль я еще с самого начала поддерживал!
Установил винт от китайской игрушки.
Итак, первый запуск
При запуске на суше показывается мощность 14-15W и вперёд и в реверсе. Без винта, с голой осью было в среднем на полватта меньше. При попытке удержать двигатель рукой мощность скакнула до 60W, сразу отпустил и вроде всё цело.
После погружения в воду (с 50 секунды) оказалось, что раковина мала, при небольшом отклонении стика вода пошла через край. Набираю ванну.
PS Сорри за дрожащие руки от страха, это не компенсирует даже ютьюбовский фильтр…)
Опустил в ванну, привлёк жену, чтобы держала, и руки дрожать меньше стали…)
Показывает мощность чуть меньше 200W, ток около 20А, напряжение просаживается до 10V. Показатели вроде в норме, но так как инструкции на регуль нет, он может быть и не откалиброван на полную мощность. При включении в реверсе вода заливает весь стенд, поэтому сразу выключил.
А в чём смысл измерения тяги, я ж не разные гребные винты тестирую? В воздухе-то тяги не будет.
Проблема в том, что оказалось нечем измерить обороты. О потерях я хотел судить именно по ним. Но бесплатная программа для iphone ничего не показывает, да и как мерить их в воде - непонятно. Кто что посоветует?
Добавлено
Хех, видимо переволновался и забыл даже первоначальный замысел…)
Снял гребной винт, включил в воде - потребляемая мощность около 120W.
Таким образом, 2/3 мощности двигатель расходует на сопротивление вращению в воде, КПД 30% 😃
Первая цель - узнать, какие обороты у него хотя бы на суше, чтобы оценить, на полную катушку он работает или нет.
Вторая цель - разобрать и заизолировать провода, а также залить все полости, сделав его максимально гладким для вращения в воде - в первую очередь пазы между магнитами и отверстия. Парафин подойдёт?
p/s/ я думаю ванны будет достаточно…
Как подтвердил эксперимент, маловато будет.
В таком объеме вода разгоняется очень быстро и винт работает практически вхолостую.
Кроме того винт надо погрузить достаточно глубоко, чтобы исключить подсасывание воздуха с поверхности.
А в чём смысл измерения тяги, я ж не разные гребные винты
Так без него вообще ценность эксперимента мала. Только еще раз убедиться, что БК таки работает в воде.
Интересно узнать соотношение оборотов, тяги и потребляемой энергии, чтобы можно было подходить к подбору ВМГ более осознанно.
Да, применительно к конечной цели, желательно экспериментировать не только с менее оборотистым двигателем, но и с малоскоростными, тяговитыми винтами. Тот, что использовали, больше подходит для скоростных моделей. Все таки подводные аппараты работают на очень малых скоростях, но требуют достаточно большой тяги.
Хех, видимо переволновался и забыл даже первоначальный замысел…)
Снял гребной винт, включил в воде - потребляемая мощность около 120W.
Ну, по этому поводу можно сильно не заморачиваться. Нагруженный двигатель, тем более оптимизированный для подводного аппарата (см.выше), будет работать на значительно меньших оборотах и доля потерь на вращение ротора будет тоже гораздо меньше. Я бы пока не стал тратить время на возню с заливкой ротора, есть шанс разбалансировать двигатель и потом потратить еще больше времени на его балансировку. Достаточно закрыть окна с одного торца. Когда не будет проточного потока, внутренний объем воды достаточно быстро разгонится почти до скорости ротора и, с учетом снижения оборотов в нагруженном режиме, этим можно будет пренебречь.
P.S. Да, в Москве гребные винты можно купить в Термике.
Есть трехлопастные, для обоих направлений вращения,
и четырехлопастные.
А можете измерить ток холостого хода до погружения и после погружения, т.е. без винта? С контролированием напряжения питания на батарее. А заодно сообщить KB и сопротивление обмотки мотора.
Снял гребной винт, включил в воде - потребляемая мощность около 120W. Таким образом, 2/3 мощности двигатель расходует на сопротивление вращению в воде, КПД 30%
Обращаю внимание на главную ошибку. в вязкой среде(в воде) сопротивление среды пропорционально кубу скорости(в воздухе квадрату). поэтому большие обороты в погруженном состоянии противопоказаны! У тебя в опыте для KV1000 при 11.1В обороты должны быть порядка 10000, разумеется ни чего хорошего при этом не жди. но на оборотах в 1000-2000 КПД стал бы совсем другой. проверяй, прямо на этом же моторе. попробуй по десятку точек построить зависимость ток/обороты, в погруженном и не погруженном состоянии, то же можно сделать под нагрузкой - винтом,сравним )).
Во всяком случае коллекторный мотор 12в мощностью всего 150 Вт с низким КВ реально крутит в воде трехлопастный пропеллер диаметром 90мм на оборотах 1500-2200(пасп.) при токах 8/15А на этих оборотах и кпд получается совсем другой…
Эдуарду
Вода разгоняется, но изменения при этом энергопотребления двигателя не наблюдается - видимо скорость набегающей воды в эксперименте пренебрежительно мала или вы что-то другое имели ввиду?
Касательно измерения оборотов - согласен, без них исчерпывающей картины не получить…
Касательно низкоскоростных тяговитых безколлекторников - я таких не увидел в инет-магазинах. Если есть двигатели, выдающие несколько киловатт при 40 тыс. оборотов в минуту, то как-то непонятно, зачем брать за почти ту же цену и те же габариты двигатели с KV менее тысячи, развивающие мощность всего в несколько сотен ватт.
Проведенный эксперимент показал, что даже для 1000KV двигателя из его 200 ватт мощности на вращение в воздухе расходуется 20, и еще 100 на преодоление воды. На полезную нагрузку остается лишь 80W, то есть потери 60%
Возникает вопрос - не эффективнее ли оставить вращаться двигатель в воздухе, снабдив его редуктором и герметизацией через торцевое уплотнение либо магнитную муфту. Это в планах. Ну а когда со скоростью и угловым моментом на гребном валу станет яснее, уже буду подбирать винт, чтобы использовать мощность по-максимуму.
За идею заделать отверстия с одной стороны спасибо, вечером отпишусь 😃
Михаилу
Вроде это выше есть. На суше мощность 15W при напряжении 11V, соответственно ток чуть больше ампера.
В воде под нагрузкой напряжение проседает до 10V.
Без лопастей 120W или 12А
С лопастями 200W или 20А
Про мотор написано, что ему требуется регулятор 15-25А, то есть 20А видимо и есть его рабочая граница. Его KV=1000. Как определить сопротивление обмотки - там три провода?
Как определить сопротивление обмотки - там три провода
Через любые два вывода последовательно (по очереди) подаешь заданный разрядный ток (1-3А) от батареи с помощью зарядно/разрядного устройства. Мультиметром измеряем падение напряжения на этих выводах, по закону Ома считаем сопротивление.
А почему, всего при 12А, проседает напряжение на батарее? Точнее бы ток измерить.
не эффективнее ли оставить вращаться двигатель в воздухе, снабдив его редуктором и герметизацией через торцевое уплотнение либо магнитную муфту.
Вот картинка для размышления
Планетарный редуктор для э/моторов типа “400” с валом 4 мм
Редукция - 3,8:1
Ценник в столице в розницу -400р … и пользуй в свое удовольствие дешевые моторы с высоким КV
Проведенный эксперимент показал, что даже для 1000KV двигателя из его 200 ватт мощности на вращение в воздухе расходуется 20, и еще 100 на преодоление воды. На полезную нагрузку остается лишь 80W, то есть потери 60%
Есть несколько новостей:
Первая 200 Ватт мощности ограничено еще и тем что это ограничено теплом которое рассеивается корпусом. Погруженный в воду мотор имеет отличную теплоотдачу в воду и не только корпусом но и напрямую обмотками. значит есть возможность подать ему на вход в двое-трое больший ток и получить соответственно не 200, а все 400-600 ватт или более.
вторая 10,20,40 тыс. оборотов. зачем они нужны на подводном судне? или желаете изготовить торпеду?
Есть смысл пойти как то вот таким путем использовали ровно подобный же мотор 1000KV и того же примерно габарита/мощности.
задача та же.
И очень не плохо было бы мотор перемотать, проводом потоньше, и витков побольше, либо если провод как обычно намотан пучком то мотать меньшим количеством… KV уменьшится сильно, в разы. главное не гнаться за оборотами в погруженном состоянии. 2000-4000 об/мин для погружного устройства - потолок.
Я с работы пишу с телефона, вечером на посты отвечу, вопросам и предложениям всегда рад 😃
Касательно измерения оборотов, единственное что нашел в Москве, это датчик оборотов, цепляющийся к спектрумовскому модулю телеметрии. Но он и стоит 920 руб. и самое главное, мне приемник с модулем телеметрии из вертолета вытаскивать придется, а это морока.
В идеале нужна платка, подключаемая в разрыв проводов на двигатель и отображающая обороты на встроенном табло. Никто ничего подходящего не видел?
В личке ссылка на тахометр… и ничего не надо вытаскивать ниоткуда… правда он оптический (не в разрыв)
Я брал на ХК такую приблуду.
единственное что нашел в Москве, это датчик оборотов, цепляющийся к спектрумовскому модулю телеметрии. Но он и стоит 920 руб. и самое главное, мне приемник с модулем телеметрии из вертолета вытаскивать придется, а это морока.
остается взять ардуинку или любой из совместимых контроллеров подать одну фазу с мотора на счетный вход, через делитель и посчитать “в лоб” от нескольких герц и до 13МГц примерно все нормально считается.
А заодно сообщить KB и сопротивление обмотки мотора.
Мультиметр показывает между любыми тремя проводами сопротивление 0,3 Ома (поправку на собственное сопротивление прибора сделал).
попробуй по десятку точек построить зависимость ток/обороты, в погруженном и не погруженном состоянии
Пока нет тахометра, попробую сделать зависимость “ток/отклонение стика”, у меня пульт умеет цифровое значение канала показывать, спасибо за идею.
Планетарный редуктор для э/моторов типа “400” с валом 4 мм Редукция - 3,8:1
Маловато будет, надо от 38:1 😃 Спасибо
2000-4000 об/мин для погружного устройства - потолок.
Я тоже так вначале думал, потому и начал с проектирования магнитной муфты в удалённой ныне теме. Но решил опытным путём расставить все точки над i. В видео - я его раньше встречал, но не понимаю разговорный английский…
В личке ссылка на тахометр… и ничего не надо вытаскивать ниоткуда… правда он оптический (не в разрыв)
Как я понимаю, там есть отражающая полоска, которую я наклею на бок двигателя. Вроде бы должен сработать и для случая, когда двигатель под водой. Ну и ссылку вряд ли кто сочтёт рекламой бренда - пусть будет hobby-park.ru/…/lazernyj-cifrovoj-tahometr-dt-2234… инструменты это важная часть эксперимента. Договорился, что сегодня заберу около 21 часа.
остается взять ардуинку или любой из совместимых контроллеров
В этом у меня опыта ещё нет, к сожалению. Если оптический не будет работать, куплю датчик от спектрума и вытащу из вертолёта приёмник с модулем телеметрии. Надеюсь связываться с улиткопочтой России не придётся. Спасибо за ссылку.
Завтра я в отпуск на две недели уезжаю, сегодня попробую построить кривую и завтра утром успеть купить и испытать оптический тахометр.
Оптический тахометр купил, замерил кривую обороты/мощность в воздухе.
В воде мерить тяжело, пока придумал как, посадил батарейку. Завтра утром две кривые выложу. Из хороших новостей - двигатель выдаёт больше 10 тыс оборотов в минуту в воздухе, как и должно быть.
скоро и мои движки приедут- уже сортировку покинули - ух поэкспериментируем.
если смогу-подцеплю ардуину- посчитаю обороты
C измерением оборотов в воде оптическим тахометром большие сложности. Проведя несколько десятков замеров что-то нарисовал, но это больше является моим предчувствием, как мог бы выглядеть график. Надо искать тахометр, который ставится в разрыв питания двигателя.
На диаграмме синяя линия это мощность в воздухе, значения на правой шкале.
Красная линия - мощность в воде, значения на левой шкале.
Из положительного - двигатель вроде бы развивает 10тыс. оборотов в минуту и под водой.
Поехал отдыхать, продолжение следует.
зависимость “ток/отклонение стика”
боюсь что эта зависимость мало что покажет, больно уж много промежуточных зависимостей.
Из положительного - двигатель вроде бы развивает 10тыс. оборотов в минуту и под водой.
Почему бы ему и не развить их. если нагрузка относительно не велика. все же странно получается, что у тебя в воде мощность потребляется меньше чем на воздухе? либо где то ошибки в замерах?
странно получается, что у тебя в воде мощность потребляется меньше чем на воздухе? либо где то ошибки в замерах?
Пока мы имеем только замер чего то … без осмысления для чего это нужно.
это два графика наложенные друг на друга… ни о чем… ибо масштаб мощности отличается в 10 раз… ну и? из этого следует что рост потребляемой мощности от оборотов носит примерно линейный характер что на воздухе что в воде… вроде это не новость.
Имеет смысл замер токопотребления в режиме мотор в воде/на воздухе, но при условии что в обоих случаях двигатель нагружен на винт погруженный в воду…причем надо еще и контролировать тягу винта, для корректного замера. вот тогда это информация к размышлению.
Поехал отдыхать, продолжение следует.
Отдыхай - не забивай голову )))