Вопрос. Моторр, редуктор, регулятор и...
Хочу сделать мотопланер для штилевой погоды (размах - 1.5м, взлетный вес не более 200г). Двигательная установка должна создавать тягу 30-50г на полетной скорости (около 4м/с).
На вопросы как, зачем, для чего и т. д. могу ответить, но боюсь, что это выльется в очередной виток трепа.
Я не делал элекро вообще, не считая не очень успешных попыток сделать кордовую электричку лет 30 назад.
У меня сейчас под руками есть эл. двигатель (коллекторный) от вертолета; вес - около 20г. Я его чуть-чуть поисследовал и выяснил, что, в принципе, он меня может устроить.
Полазил по магазинам и выяснил, что мне может подойти БК весом около 10г.
К сожалению, есть несколько НО.
И к этому “вертолетному” движку и к БК потребуется редуктор (редукция в 2.5-4 раза). Готовых редукторов ни на то ни на другое я в магазинах не нашел.
Кто знает, где добыть шестерни на такой редуктор (на вертолетном движке уже напрессована бронзовая шестерня)?
Вопросы по БК. На них почему-то нет тока холостого хода (есть только “рекомендуемый” рабочий ток, об/вольт, рабочие обороты). Дело в том, что мне нужна мЕньшая мощность, чем дает БК по “паспортным данным”
Будет ли нормально работать (с хорошим КПД установки) регулятор для БК на недогруженном моторе? Как будет работать регулятор (например, Маркус) на токе 1-1.5А?
Есть ли сейчас в БК регуляторах отключение при остановке (модель упала на землю) винта на полном газу?
Чем определяется ток регулятора в момент запуска (пока не работает ОС)?
Если что-то из этого уже обсуждалось, дайте, пожалуста, ссылки (можно в виде "топик… в разделе…)
Вопросы по БК. На них почему-то нет тока холостого хода (есть только “рекомендуемый” рабочий ток, об/вольт, рабочие обороты). Дело в том, что мне нужна мЕньшая мощность, чем дает БК по “паспортным данным”
Будет ли нормально работать (с хорошим КПД установки) регулятор для БК на недогруженном моторе? Как будет работать регулятор (например, Маркус) на токе 1-1.5А?
Есть ли сейчас в БК регуляторах отключение при остановке (модель упала на землю) винта на полном газу?
Чем определяется ток регулятора в момент запуска (пока не работает ОС)?
Если что-то из этого уже обсуждалось, дайте, пожалуста, ссылки (можно в виде "топик… в разделе…)
Недогруженный мотор имеет очень низкий КПД т.к. кривая КПД со стороны недогрузки имеет очень крутой спад. Меньшую мощность можно получить уменьшив напряжение питания (но тем самым уменьшатся обороты). Ток ХХ надо искать, это одна из основных характеристик мотора.
Недогруженный мотор имеет очень низкий КПД т.к… Меньшую мощность можно получить уменьшив напряжение питания (но тем самым уменьшатся обороты).
Я хочу не уменьшить обороты (это сделает редуктор), а поставить “легкий винт” (что уменьшит ток на полном газу). Коллекторные движки при этом КПД почти не теряют. У БК это иначе?
Редуктор ставят не для уменьшения оборотов, а для увеличения момента на валу. Посмотрите зависимости для коллекторного мотора SPEED400 6V. Фиолетовая кривая, это КПД мотора в зависимости от нагрузки, смотрите слева (малая нагрузка), от пунктирной линии (оптимальной нагрузки), кривая имеет резкий спад КПД. Поэтому мотор лучше перегружать, чем недогружать. Безколлекторные моторы как и коллекторные имеют аналогичные зависимости.
Для понимания, рекомендую прочитать книгу “Микродвигатели для систем автоматики” под редакцией Лодочникова, есть в сети.
Поэтому мотор лучше перегружать, чем недогружать. Безколлекторные моторы как и коллекторные имеют аналогичные зависимости.
Для понимания, рекомендую прочитать книгу “Микродвигатели для систем автоматики” под редакцией Лодочникова, есть в сети.
К сожалению, эти графики “слепые” - нет осей… Что же касается микродвигателей, то этой книги я не читал, но теорию (электрических двигателей) учил довольно серьезно (МИФИ все же).
Если по оси Х нагрузка (г*см, Н*м), а первую пунктирную линию считать “рекомендуемой” (хотя у меня есть подозрение, что рекомендуемую смещают вправо, так как большинство хочет иметь “мощность”, а не КПД), то, при уменьшении нагрузки в два раза (относительно “рекомендуемой”; за основу беру первую пунктирную), КПД упадет процентов на 10 и только при мощности в 4 раза меньшей упадет до того КПД, при котором отдается максимальная мощность. А из этого вытекает, что практически без потери КПД мощность можно смело снизить в 2-3 раза относительно заявленной. Если же заявляется промежуточная между максимальным КПД и максимальной мощностью (середина между пунктирами), то мощность можно смело снижать раз в 5…
Меня интересовало состояние дел с БК. Все же там взаимодействие регулятора и движка “очень плотное” и эти кривые могут иметь другой вид.
Вот данные на БК двигатель, который меня “устраивает”
“LiPo аккумулятор 2, 3 элемента
Напряжение 7.4 В … 11.1 В
Оборотов на вольт 2200 об/мин на Вольт
Рабочий ток 2.6 А
Максимальные обороты 11450 об/мин”
Если для него верны аналогичные кривые, то рекомендуемая рабочая точка находится между пунктирами (приблизительно 1/3 между пунктирами; 7В*2200=15400, а это почти в 1.4 раза больше его “паспортных” рабочих оборотов).
В параметрах на мотор всегда приводят не максимальную мощность, а режим максимальной эффективности, т.е. макс. КПД. Посмотрите сайт mabuchi-motors. БК мотор, это такой же как и коллекторный, только роль коллектора у него выполняют электронные ключи, и параметры их очень близки, только КПД несколько выше за счет отсутствия потерь на коллекторе. Посмотрите книгу которую рекомендовал, там есть все необходимые формулы для расчета. Для БК мотора, все точно так же (только нет падения напряжения на щетках), чтобы рассчитать его режимы, надо знать как минимум три параметра, обороты ХХ (или об/В), ток ХХ и сопротивление обмотки. Вот упрощенная формула для определения оборотов при заданном токе. (Uпит-Rобм*Jраб)*Kv=обороты
В параметрах на мотор всегда приводят не максимальную мощность, а режим максимальной эффективности, т.е. макс. КПД. Посмотрите сайт mabuchi-motors. БК мотор… чтобы рассчитать его режимы, надо знать как минимум три параметра, обороты ХХ (или об/В), ток ХХ и сопротивление обмотки.
Спасибо! Книгу посмотрю. Хотя все эти формулы (и графики, которые Вы привели) сам выводил на досуге (правда, за ось Х обычно принимал ток, и относительно его все строил). Делал и более “сложные” варианты - например, I0 на самом деле не константа и зависит от оборотов, и это тоже я учитывал… К сожалению, на большинство двигателей в магазинах нет даже минимально необходимых параметров (я привел один из вариантов параметров, предлагаемых магазином; чаще с ними еще хуже)…
БК, к сожалению, не “полный аналог” коллекторного. Я общался с Маркусом, когда он начинал разработку регулятора. И там все не так просто. Нагрузочные кривые могут оказаться другими - кроме “очевидных потерь”, учитываемых в Вашей “картинке” есть и неочевидные, которые в БК могут быть и больше и меньше.
Вот примерно подходящие варианты -
Бюджетный на 2 банки -
регулятор www.hobbycity.com/hobbycity/…/uh_viewItem.asp?idPr…
двигатель www.hobbycity.com/hobbycity/…/uh_viewItem.asp?idPr…
или www.hobbycity.com/hobbycity/…/uh_viewItem.asp?idPr…
Подороже двигатель www.hobbycity.com/hobbycity/…/uh_viewItem.asp?idPr…
Можно просчитать еще такой вариант, на одну банку - но дороже
регулятор www.hobbycity.com/hobbycity/…/uh_viewItem.asp?idPr…
двигатель www.hobbycity.com/hobbycity/…/uh_viewItem.asp?idPr…
или более бюджетный ( но наверно и более подходящий ) www.hobbycity.com/hobbycity/…/uh_viewItem.asp?idPr…
Про КПД можно в какой то степени судить по току холостого хода -
для последнего из приведенных движков ток холостого 0.1А , под нагрузкой - 1.5А
Тогда совсем не понятно, как не имея достаточных исходных значений, Вы выбрали мотор который Вас “устраивает”, Вы его, что по весу выбирали? Я конечно не общался с Маркусом, но существуют определенные зависимости в параметрах моторов и которые описываются формулами, как Вы думаете работает программа “мотокальк”? которой пользуются очень многие моделисты. Кстати в приложении к этой программы есть таблица параметров около 500 моторов (я не считал, может быть и больше).
Что такое I0? Если это ток ХХ, то как он может зависеть от оборотов? т.к. обороты ХХ это тоже константа.
Скажите марку мотора (или дайте ссылку), я его посмотрю в таблице.
А еще лучше озвучьте, какие параметры мотора Вам необходимы, на расчетном режиме, т.е. Момент на валу, и номинальные обороты.
Желаемое напряжение питания, попробуем подобрать Вам мотор.
Полный аналог коллекторного мотора, БК датчиковый мотор. У бездатчикового мотора, немного другая пусковая характеристика, но номинальные режимы точно такие же. А какие неочевидные потери еще есть? которых нет у коллекторного мотора?
А для чего знать токи запуска, КПД в режимах недогруза?
Используйте мотор и регулятор соответствующей мощности и все.
Тогда совсем не понятно, как не имея достаточных исходных значений, Вы выбрали мотор который Вас “устраивает”, Вы его, что по весу выбирали? Я конечно не общался с Маркусом, но существуют определенные зависимости в параметрах моторов и которые описываются формулами,
Мотор выбрал просто; почти по весу 😃. Известна скорость модели, нужная тяга…
1 У меня завалялся какой-то движок от небольшого вертолета (20г веса). Когда покупал, сказали, что должен работать от 2-3 лития. Принес на работу. Запустил с небольшим винтом (и без него). Получил токи, получил тягу… Пришел к выводу, что при соответствующем редукторе и винте он меня устроит.
2 Залез в магазины. Посмотрел характеристики БК. Нашел подходящий по мощности (к сожалению, потребления). Более слабых подходящих движков просто не нашел. Вот и задал вопрос про недогруз.
К сожалению, в управлении БК очень много неочевидных “подводных камней” (их перечислять не буду и знаю далеко не все) Для справки: Маркус запустил первый раз движок через пару месяцев после того, как занялся этим (и это с учетом пайки и освоения нового Ассемблера). Только месяца через три ему удалось получить работу с более-менее приличным КПД на разной нагрузке на конкретном двигателе. И только через полгода после этого он занялся всякими сервисными функциями (то есть, пришел к выводу, что “вчерне” получил приличный регулятор).
P.S. Формулы - это хорошо; я их и сам немало знаю и умею составлять (работа такая). К сожалению, мелкие движки неслабо “отклоняются” от формул (да и данных недостаточно)…
А для чего знать токи запуска, КПД в режимах недогруза?
Используйте мотор и регулятор соответствующей мощности и все.
Спасибо за ссылки; обязательно посмотрю.
В самом начале я написал, что выбрал Акк “на пределе”. Получится, если обеспечить приличный КПД ВМГ. К сожалению, более слабых “удобных” движков (и не безумно дорогих) я не нашел - отсюда и недогруз…
Ток запуска. На Акк номинальный ток 1А, предельный 2А…
2 Залез в магазины. Посмотрел характеристики БК. Нашел подходящий по мощности (к сожалению, потребления). Более слабых подходящих движков просто не нашел. Вот и задал вопрос про недогруз.
…
По указанным ссылкам мотор+регулятор+пересылка = не более 25$
Пакет за 10-15 дней дойдет
Только месяца через три ему удалось получить работу с более-менее приличным КПД на разной нагрузке на конкретном двигателе. И только через полгода после этого он занялся всякими сервисными функциями (то есть, пришел к выводу, что “вчерне” получил приличный регулятор).
P.S. Формулы - это хорошо; я их и сам немало знаю и умею составлять (работа такая). К сожалению, мелкие движки неслабо “отклоняются” от формул (да и данных недостаточно)…
Какое отношение имеют трудности создания регулятора к параметрам мотора, если регулятор сделан правильно, то и параметры будут соответствовать формулам, как Вы думаете, специалисты mabuchi-motors, которые привели графики для своих “мелких движков” не понимают, что эти параметры не слабо отклоняются, а Вы попробуйте по формулам посчитать эти параметры, они как не странно совпадут с графиками. А данные, дайте ссылку на Ваш мотор, попробуем найти на него необходимые данные. И если формул не боитесь, давайте вместе посчитаем, даже интересно стало.
Пакет за 10-15 дней дойдет
К сожалению я не умею покупать за границей… Впрочем, выбранный мной БК очень похож на первый вариант (вернее, чуть слабее) - AX-1306N/2200 (характеристики из E-Fly я привел выше).
А данные, дайте ссылку на Ваш мотор, попробуем найти на него необходимые данные. И если формул не боитесь, давайте вместе посчитаем, даже интересно стало.
БК -AX-1306N/2200. В E-Fly еще была тяга и рекомендуемый винт.
Коллекторный покупался как запасной к вертолету… Есть только надписи
050F-005J 1026 Вес 20г, длина 30мм, диаметр 15мм, толщина (он приплюснутый) - 12мм (все измерялось не очень точно). Боюсь, этого мало для идентификации…
Измерено ток ХХ на малых оборотах (1.5в) - 0.15А, на больших (7В) - 0.3А
На 7в с винтом 10см (шаг от 7см до 10см; точно неизвестен) при токе около 3А дал тягу от 70г до 100г (точно не измерялась, просто сравнивалось с гирькой 50г и 100г)…
К сожалению я не умею покупать за границей… Впрочем, выбранный мной БК очень похож на первый вариант (вернее, чуть слабее) - AX-1306N/2200 (характеристики из E-Fly я привел выше).
Странно, какой-то левый мотор, даже на сайте производителя ＡＯＸＡＮ.com его нету. И нет его и в таблице мотокалька.
даже на сайте производителя его нету. И нет его и в таблице мотокалька.
Это одна из проблем - нет данных на движки… Не понимаю производителей (разработчиков). Или они их делают “как бог на душу приложит”? По идее, у них должны быть измерены “картинки” вроде той, которую Вы дали. А впечатать такую в бумажку на движок - никаких проблем. Могу только добавить, что на другие небольшие движки на сайте E-Fly данных еще меньше… И в других магазинах не лучше. А искать движок по Мотокалку, а потом ЕГО в магазинах мне не хочется.
Буду экспериментировать. Благо, время есть и это сделать несложно.
К сожалению, с имеющимся у меня движком ничего не получилось… Даже винт 4"*2.5" его на 7.4В перегружает, По оценкам параметров движка (пусковой ток, сопротивление) на токе больше 2А у него резко падает КПД, получается ток 2.5-2.7А (на котором за десяток минут работы он просто сгорит). Попытка сделать редуктор тоже не увенчалась успехом - “на коленке” хороший редуктор не могу сделать, а плохой не дает выигрыша в отношении тяга/ток.
Купил БК D1811-1800.
Вот данные из магазина.
Вес 10г
Рабочее напряжение - 3.7-7.4В.
Ток холостого хода - 0.3А.
Обороты на вольт -1800 Об/В.
Рабочий ток - 2.6А.
Провел “черновое исследование” двигателя
Измерил сопротивление обмоток двумя способами - получил 1.0 Ом с точностью не хуже 5%
Построил его “теоретические кривые” зависимости мощности, оборотов, КПД от тока (приблизительно то же, что приводил BelMik).
И вот результат. Максимальный КПД - 64% на токе 1.5А
На токах 1А и 2.6А КПД снижается до 60%.
Отсюда сделал вывод - движок лучше использовать на токах, раза в полтора-два меньших, чем “заявленные рабочие” (да и запас на температуру будет)…
Запустил движок с двумя винтами 5"*3" и 6"*3". Первый - слегка легковат - 1.3А, а второй - тяжеловат - 2.3А.
Измерил ток холостого хода - 0.25А на 7,4В
Дальше надо измерить тягу и можно будет ставить на модель.
Простите, что вмешиваюсь.
Указаный рабочий ток 2,6А, с “тяжелым” винтом у Вас 2,3А. Имхо это самое то, тем более на полном газу летать постоянно не обязательно и в полёте ещё разгрузится.
85ватт на кг для планера будет достаточно.
Указаный рабочий ток 2,6А, с “тяжелым” винтом у Вас 2,3А…
Спасибо! У меня маленький винт, оказывается, 4.5"*3", а не 5"*3", как я думал. Куплю еще 5"*3" и испытаю все три винта (измерю тягу). А на модель можно будет устанавливать любой из них ☕.
Поставить-то можно, но тяги много не бывает (особенно ввиде разницы 80 или 120гр).
Успехов!
Купил БК D1811-1800.
Вот данные из магазина.
Вес 10г
Рабочее напряжение - 3.7-7.4В.
Ток холостого хода - 0.3А.
Обороты на вольт -1800 Об/В.
Рабочий ток - 2.6А.
Провел “черновое исследование” двигателя
Измерил сопротивление обмоток двумя способами - получил 1.0 Ом с точностью не хуже 5%
Вот его кривые при сопротивлении обмотки 1 Ом.
Вот его кривые при сопротивлении обмотки 1 Ом.
Спасибо!
Очень похоже на то, что получилось у меня.
Поставить-то можно, но тяги много не бывает
Согласен насчет тяги. Но не хочется греть двигатель. А 2.5А при 1.0 Ом - 6.3Вт тепла на обмотке; реально получится больше за счет пульсаций тока… С движком вообще забавно получилось… Я хотел купить менее оборотистый движок D1811-1500, чтобы поставить винт потяжелее (больше шаг и/или диаметр). Этих движков не было. Узнав о потребной тяге, продавец преложил купить 5-ти граммовый движок. Достаточно долго убеждал продавца, что вес движка я экономить не собираюсь; выигрывать десяток грамм на движке при весе модели около 250г я не вижу смысла. В итоге купил этот движок. Аналогично произошло с регулятором - рекомендуют 7А регулятор. Я купил 12А рег, чтобы вообще не думать о его охлаждении (разница в весе - 2-3г).
Решил отчитаться. Провел (уже давно) измерения статической тяги с разными винтами при напряжении приблизительно 7.4В (задавал больше, но длинные провода; во избежание замечаний сразу скажу, что очень хорошо все развязал хорошими конденсаторами). Регулируя газ, получал тягу 30г, 45г… и измерял ток потребления.
Для разных винтов. По результатм нарисовал графики. Буду использовать 5*3 нескладной (планер со складным пилоном; уже готов, проверен на земле, но лётных испытаний еще не было). Плохие результаты по складному винту (из карбона) могу объяснить тем, что он сделан на совсем другие мощности. Остальны винты - легкие пластмассовые GWS EP…
P.S. Так как после испытаний прошло много времени и иногда я думал о ВМГ и ее КПД, то пришел к следующему выводу: Максимальный КПД ВМГ (то есть отношение (тяга*скорость)/( ток*напряжение) ) всегда бывает на бОльших токах, чем ток максимального КПД двигателя.
Попробую объяснить “на пальцах” заведомо не строго и ненаучно.
Винт в работе поглощает механическую энергию двигателя. И на выходе выдает полезную в виде (скорость ЛА) * (тяга). При этом есть потери. Реально без них тягу не создашь. Потери двух видов.
1 Трение лопасти о воздух (или, более точно - профильное сопротивление лопастей винта).
2 Потери на “отбрасывание воздуха назад” (реально все намного сложнее…) которое, по третьему закону Ньютона, создает тягу.
Я считаю, что потери п 1 можно смело включить в “ток двигателя без нагрузки на данных (рабочих) оборотах”. Даже оценил их. Для винта 125мм (5*Х) они составляют от 1 до 2Вт (на 9000об/мин). Если перевести в ток, то получится от 0.14А до 0.28А
Для справки. Винт диаметром 150мм на тех же оборотах “просто для вращения” требует от 2 до 4Вт (0.3-0.6А).
Если эти токи прибавить к I0, то максимум графика КПД двигателя окажется на бОльших токах. Этот максимум у меня получился для 5*Х - 1.7А, а 6*Х - 2.2А
Так что, возможно есть смысл прикупить винт 5*3.5 или 5*4, если я хочу иметь максимальный КПД ВМГ (особенно если учесть, что даже на моей полетной скорости 6м/с двигатель слегка (0.1-0.2А) разгрузится).
Сегодня облетал планер (вес немного меньше 300г) с этой ВМГ (D1811-1800, пластмассовый винт GWS ЕР5030 5*3) на откидном пилоне. Как и ожидалось, скороподъемность между 0.5м/с и 1м/с. Если сумею, куплю винт 5*3.5-5*4…