Мотор тестер МС-1, все о БК моторах.
Сегодня произошла небольшая поломка, перегорела одна из спиралей в матрице. Графики сразу стали ступенчатыми. При первых тестах без вентилятора спирали накалялись докрасна, с вентилятором вроде были не красные, но все равно перегорела одна ветка уже. Будем ставить потолще и подлиннее. Еще предполагался кожух сзади, все-таки надо его сделать, без него много воздуха от вентилятора разлетается по сторонам, не охлаждая спирали.
Осмотр оборванной спирали под лупой показал, что это не перегорание, а излом, видимо заводской дефект проволоки. Заменил на такую же. Гонял мотор на 1.5кВт, ничего не перегорает и даже не светится, хотя жар идет. Выели мозг китайские разъемы в цепи тензодатчика, ни с того ни с сего стали давать погрешность, которая меняется при шевелении кабеля. Промыл разъемы спиртом, помогло. Надолго ли? Надо искать разъемы с золотым покрытием или вообще припаять напрямую. Говорят винтовые клеммники можно, в них винт прокалывает окисел. По просьбе Романа добавил дополнительный отчет в Idle тесте, теперь кроме максимальных оборотов и вычисленного KV выводится еще ток ХХ и напряжение при этом. Собрались все-таки менять тензодатчик на более чувствительный, из-за задранного усиления при долгих тестах заметен дрейф нуля, что влияет на правильность вычисления КПД. Новый датчик будет четырехпроводным, это должно уменьшить требования к качеству разъемов. Заодно и уточним калибровку. Также решил отделить преобразователь питания вентилятора от основной схемы, чтобы снизить токи по земляному проводу. Питание там организованно довольно хитро, стенд работает от любого напряжения в пределах 6…28Вольт. От входного напряжения работает степдаун конвертер на 5 вольт, от которого питается Ардуина и степап преобразователь 5->15Вольт. От него в свою очередь питаются драйверы ключей и вентилятор. Последний и есть главный потребитель тока (окромя регулятора с мотором конечно). Заметное падение на земляном проводе схемы снижает точность работы усилителя токового шунта, желательно развязать это дело. Но в целом работает все, пользоваться удобно достаточно.
Выслал Роману Tenshock x802L 1950kv рабочий, для тестов, посмотрим как себя ведёт мотор до и после перемотки и в сравнении с другими.
Стенд подвергся серьезной модернизации.
Тензодатчик заменен на 5килограммовый с четырехпроводным подключением.
В связи с этим доработана механическая часть и токоподводы.
Усилитель сигнала токового шунта сделан на более термостабильном ОУ с низким дрейфом.
В цепях питания критичных узлов добавлены дроссели для подавления помех.
Для питания вентилятора применена независимая пара преобразователей.
Промежуточные вычисления в программе переведены на 32битные числа.
На отчете после Constant Throttle теста рядом со значением максимально достигнутого момента теперь выводится ток, при котором он достигнут.
Добавлена возможность ручной корректировки нуля измерителя тока нажатием кнопки. Это позволяет скоменсировать возможный долговременный дрейф.
Все это позволило значительно повысить повторяемость результатов и удобство в работе. Хотя есть и минусы. Новый тензодатчик довольно массивный и иногда резонирует при вибрациях, что приводит к волнообразности графиков и снижению точности результатов. Для устранения этого эффекта пришлось более точно подобрать сопротивления спиралей в нагрузочной матрице, чтобы добиться максимальной плавности и монотонности увеличения момента нагрузки. Реальный разброс показаний теперь не превышает 1.5…2%. Думаю, это максимум, что можно выжать из данного железа. Для интереса снял 2 теста подряд одного и того же мотора и наложил графики, чтобы проверить повторяемость. Небольшое расхождение хвостов видимо связано с нагревом:
Основными источниками погрешностей теперь являются токоподводы, трение покоя в подшипнике подвеса, ну и конечно невысокая разрядность встроенного в Ардуино АЦП (особенно сказывается в канале тока, здесь по хорошему надо 16…18 разрядов, чтобы красиво было). Видимо надо иметь два стенда, один для мелких моторов, маленький и точный, как аптекарские весы, другой полноразмерный на большие токи и моменты, как тот, что сделан сейчас 😃. Просто повышение точности электронной части уже мало что даст, большинство погрешностей дает механика. Протестировал несколько моторов, которые дал мне Роман.
- Tenshock Viper VZ-2240/9T бездатчиковый. Не знаю, перемотан или нет. Очень низкое KV, крутил его от 14.8Вольт, пробовал от 18.5, регулятор вырубается часто, хотя моща возрастает.
При 14.8В:
На холостых:
Максимальные обороты 24876RPM
KV=1681
Потери 41W на 24272RPM
Ток холостого хода 3.9А
Под нагрузкой при 100% дросселя:
Снято 1017W при 19557RPM
Максимальный КПД 90.2% при 23095RPM
Максимальный момент 496.8mN*m при 84.1A
Моментная эффективность 5.91mN*m/A
Зависимости основных параметров от момента нагрузки.
Картинки кликабельны, горбатый график - КПД, яркозеленая линия - обороты, более темная - мощность на валу, коричневая - потери:
То же от оборотов:
- TPPower маленький бездатчиковый. Не знаю, перемотан или нет.
При 7.4В:
На холостых:
Максимальные обороты 30801RPM
KV=4219
Потери 15W на 29397RPM
Ток холостого хода 6.4А
Под нагрузкой при 100% дросселя:
Снято 317W при 22363RPM
Максимальный КПД 85.2% при 27663RPM
Максимальный момент 135.8mN*m при 59.8A
Моментная эффективность 2,27mN*m/A
Зависимости основных параметров от момента нагрузки:
То же от оборотов:
- Tekin4030 1900KV датчиковый. Скорее всего заводской.
При 14.8В:
На холостых:
Максимальные обороты 27998RPM
KV=1892
Потери 45W на 27933RPM
Ток холостого хода 4.6А
Под нагрузкой при 100% дросселя:
Снято 1202W при 21747RPM
Максимальный КПД 90.7% при 25136RPM
Максимальный момент 528.4mN*m при 102.2A
Моментная эффективность 5.17mN*m/A
Зависимости основных параметров от момента нагрузки:
То же от оборотов:
- Безымянный средних размеров бездатчиковый. Не знаю, перемотан или нет. Низковольтный, высокое KV. При моменте
более 310mN*m срывался, регулятор переходил в аварийный режим с низкими оборотами. Ограничил ток 130Амперами.
При 7.4В:
На холостых:
Максимальные обороты 30457RPM
KV=4172
Потери 31W на 30457RPM
Ток холостого хода 8.9А
Под нагрузкой при 100% дросселя:
Снято 625W при 19987RPM
Максимальный КПД 82.5% при 26690RPM
Максимальный момент 298.4mN*m при 129.9A
Моментная эффективность 2.30mN*m/A
Зависимости основных параметров от момента нагрузки:
То же от оборотов:
- Tenshock Viper маленький бездатчиковый. Оказался неисправным, ток холостого хода 38А, тестировать
под нагрузкой не стал.
Какие выводы из этого всего?
Большие моторы благодаря низкоомной обмотке большого сечения обеспечивают высокий КПД в гораздо
более широком диапазоне скоростей и нагрузок. Ну и отдача момента с каждого ампера существенно выше благодаря
мощной магнитной системе. Если регулятор способен дать большой ток, с такого мотора можно снять огромную мощность, 2kW и более без особых последствий. Маленькие моторы эффективны в гораздо более узком диапазоне, при перегрузке по моменту обороты резко падают, а КПД становится настолько низким, что мотор очень быстро перегревается и выходит из строя (было у меня такое 1 раз). Кратковременные перегрузки держат гораздо хуже.
P/S Ток холостого хода в стенде несколько больше реального, ибо мотор все-таки нагружен на потери холостого хода генератора. Но мощность потерь показывается правильно, эти потери автоматически вычитаются Ардуиной.
Tenshock Viper VZ-2240/9T бездатчиковый. Не знаю, перемотан или нет. Очень низкое KV, крутил его от 14.8Вольт, пробовал от 18.5, регулятор вырубается часто, хотя моща возрастает.
не все регуляторы любят 6-полюсные моторы, авто регуляторы в паспорте ограничивают 2400кв на 6 полюсов, на 4 банки, как правило, но не гарантия, хотя теншок делает мотор 2600кв, 6 полюсов, но тоже на 4 банки
сегодня работал с обновленной версией стенда, стабильность и повторяемость уже на высоте, можно делать тесты подряд, стенд фиксирует нагрев системы и данные меняются пропорционально нагреву.
новая статья, написана благодаря последним тестам