Вопрос по программе Propeller Selector
Всем привет.
Недавно открыл для себе программу Propeller Selector 😁.
Вопрос к опытным юзерам данной проги:
Значение какой мощности записывается в окне “Power Output”?
Значение какой мощности записвывается в окне “Power Absorbed”?
Заранее спасибо
Эта прога предназначена для примерного расчета снимаемой мошности Power Output и Power Absorbed в зависимости от диаметра пропеллера ( размерность в дюймах ) , его шага и оборотов двигателя.
Надо вводить диаметр пропеллера и его шаг, количество оборотов.
Нет, что и куда вводить это понятно. Я спрашивал про мощности, которые появляются в окнах “Power Output” и
“Power Absorbed”? Понятно, что Output это выходная мощность, но выходная где: на валу двигателя, на клеммах аккомулятора? сответственно такая же ситуация с “Absorbed” т.е. поглощенной мощностью: кто её поглотил, двигатель или пропеллер?
Нет, что и куда вводить это понятно. Я спрашивал про мощности, которые появляются в окнах “Power Output” и
“Power Absorbed”? Понятно, что Output это выходная мощность, но выходная где: на валу двигателя, на клеммах аккомулятора? сответственно такая же ситуация с “Absorbed” т.е. поглощенной мощностью: кто её поглотил, двигатель или пропеллер?
Если покрутить программку, то видно что Power Absorbed больше чем Power Output. Возникает подозрение что первая мощность это на валу, а вторая это снимаемая с ВМГ. При нулевой скорости Power Output тоже нулевая.
“Power Output” это мощность на валу двигателя а Power Absorbed это поглощенная (потребляемая) мощность от источника питания.
Возникает подозрение что первая мощность это на валу
Согласен с Александром. Power Absorbed - это мощность на валу (т.е. можность которая поглощается винтом) так как в программе нигде не вводится КПД двигателя, соответственно, и мощность прикладываемую к двигателю она посчитать не может.
Да и программа предназначена для подбора винта. Тогда , опять же как говорит Александр, Power Output это мощность, преобразуемая винтом в тягу, на мой взгляд это справочная величина, по которой можно проводить оптимизацию, добиваясь максимальной эффективности работы винта.
Двигатель надо подбирать по Power Absorbed / КПД двигателя в процентах * 100.
Т.е. если Power Absorbed = 190Ватт, а КПД двигателя 80%, то мощность двигателя 190/80*100=238 Ватт. Также необходимо, чтобы двигатель на расчетной мощности развивал нужные обороты…
Что скажите?
Обычно мощность двигателя это мощность на валу, а через КПД находится потребляемая электрическая мощность. Причем КПД указывается для номинальной мощности. Вопрос только в том, придерживается ли такого правила производитель и не пишет ли мощность потребляемую, чтобы цифра была больше.
Вопрос только в том, придерживается ли такого правила производитель и не пишет ли мощность потребляемую, чтобы цифра была больше.
В последнее время производители, по моему, вообще не пишут КПД, видимо чтобы не расстраивать нас с вами 😦.
Поэтому возникает следующий вопрос: можно ли самостоятельно рассчитать или хотя бы приблизительно прикинуть (± 5%) КПД двигателя и какие данные для этого нужны?
Посмотрел что пишут в данных о моторах на разных сайтах. К сожалению в большинстве случаев написана именно потребляемая мощность.
В одном случае было указано: Max Voltage 15V, Power 680W, Max Current 60A. Электрическая мощность U*I=15V*60A=900W. Power указана меньше, что можно считать механической мощностью, то КПД = 680/900 = 0,76 или 76%, что вполне правдоподобно. Однако это При максимальной нагрузке. Максимальное КПД скорее всего выше, но вряд ли на много. У недогруженного двигателя КПД тоже сильно падает и на холостом ходу может быть 40% и ниже. Если пренебречь потерями в подшипниках и разного рода электро-магнитными потерями, то остаются потери на нагрев Q=(I^2)*R. Вычитая эти потери из электрической мощности можно примерно оценить механическую мощность двигателя. Например указано:
Internal resistance: 0.20 ohm, Max current: 14A, Battery: 2~3 Cell /7.4~11.1V, Power 150W. Можно сказать, что при максимальном токе потери на нагрев составят Q=14*14*0,2=39,2W. Электрическая мощность(максимальная) Pe = 14А*11,1V=155,4W. Примерная механическая мощность Pm=155,4-39,2=116,2W. КПД(при максимальной нагрузке) = 116,2/155,4 = 0,75 или 75%, что собственно соизмеримо с предыдущим примером.
В данном случае принял за напряжение питания номинальное напряжение 11.1V, хотя можно посчитать примерный режим и для 12,6V.
В одном случае было указано: Max Voltage 15V, Power 680W, Max Current 60A. Электрическая мощность U*I=15V*60A=900W. Power указана меньше, что можно считать механической мощностью, то КПД = 680/900 = 0,76 или 76%
Ток и напряжение указаны максимальные, мощность - потребляемая долговременная. Механическую мощность если и указывают, то обязательно оговаривают на каких оборотах. Так что КПД из этого не выведешь. Вообще, параметры везде указывают кто как хочет без каких-либо пояснений.
потери на нагрев составят Q=14*14*0,2=39,2W
Нагрев индуктивной нагрузки так в лоб не посчитаешь. 155 ватт мотор? Это маленьких моторчик, как я понимаю… Теперь представьте, что все тепло советского 40-ваттного паяльника пустили на этот мотор… Там и лак с обмоток послазит при такой мощности нагрева, не говоря уже о пайках.
Режим двигателя рассчитывается для любого заданного тока нагрузки и любого зоданного напряжения питания исходя из основных измеренных значений при каком-то (паспортном ) значении напряжения. Рабочее может быть и выше и ниже. Эти параметры:
- обороты холостого хода (из них считается Kv)
- ток холостого хода (это умножить на напряжение даст примерную мощность механических потерь отсюда считаем момент трения в подшипниках, щетках и тд)
- сопротивление обмоток (якоря или статора) это умножить на квадрат тока даст электрические потери
- паспортный максимальный ток при котором еще может работать мотор
Мощность приводимая в рекламах практически ни о чем не говорит. для оценки режимов сварганил расчетную таблицу в Excel которая в общем повторяет изместные программы. Тип мотора БК или коллекторный не важен, законы физика одни не вдаваясь в принцип действия, другое дело как поведет БК мотор без датчика положения ротора при пуске с перегрузкой- не знаю. Пробуйте. Напряжение питания надо вводить самому и величины токов то же, я брал для 540 коллекторника. В таблице считается также крутящий момент.
другое дело как поведет БК мотор без датчика положения ротора при пуске с перегрузкой- не знаю. Пробуйте.
Без датчика положения это обычный синхронный двигатель. Параметры будут зависеть от частоты питающего напряжения ну и если магнитный момент будет недостаточен, то выход из синхронизма с толчками тока и прочей радостью.
Теперь представьте, что все тепло советского 40-ваттного паяльника пустили на этот мотор…
Ну так это ж максимальный режим для этого мотора, естественно он будет сильно греться, а если будет некачественный то он в этом максимальном долго и не продержится. А если нагрузка небольшая, так и ток небольшой соответственно и греется мало. А КПД оно ж и показывает сколько из поданной энергии превратилось в полезную работу, значит все остальное как привило(но не всегда) в тепло. Собственно вопрос предельных мощностных параметров для электроники это вопрос нагрева. И вопрос “какой мощности этот двигатель” строго говоря имеет ответ “такую, при которой температура изоляции не превысит допустимой для нее”. Поэтому хоть и будет написано на двигателе 150Вт вы с него сможете снять сколько захотите, пока сможете обеспечить достаточное охлаждение. Но для удобства приводят значение мощности, которая позволит не превысить нагрев при естественных условиях охлаждения (в советской школе, если не ошибаюсь: 40 градусов окружающей среды и 90 градусов температура изоляции).
Напряжение питания надо вводить самому и величины токов то же, я брал для 540 коллекторника. В таблице считается также крутящий момент.
Сижу, анализирую Ваш файл. Все понятно за исключением пары моментов 😃:
- Что такое Nxx? Если это обороты холостого хода, то как вычисляется напряжение холостого хода? Величина Nxx не вычисляется, а задается. Откуда она берется?
- Каким образом (откуда взялась формула) вычисляется коэффициент K1, насколько я понимаю, его физический смысл - коэффициент механических потерь. В его формулу входит Nxx.
Со всем остальным разобрался, классный калькулятор - все потери мощности, о которых говорится в этой ветке учтены. Спасибо 😃
Nxx - обороты холостого хода, берутся из характеристик двигателя для номинального (паспортного) напряжения, оттуда же и ток холостого хода. Собственно обороты нужны для вычисления Kv (Kv=Nxx/Uпит если заранее известен то можно просто значение ввнсти в ячейку). Если таких данных нет тогда беру аккумулятор допустим 2s к нему подключаю двигатель (я все делал для коллекторного, для БК мотора еще само собой регулятор и чем им управлять) через амперметр а параллельно батарее для точности ставлю вольтметр ну само собой еще нужен тахометр. Включаем и измеряем Nxx, Ixx, Uном и подставляем в таблицу. Сопротивление обмоток- то же из данных на мотор. Для коллекторных бывает что паспортные данные очень далеки от реальных, тогда сопротивление обмоток измеряю так: последовательно с мотором амперметр и еще авто/мото лампу 12в 21вт а параллельно якорю вольтметр- мультиметр на диапазоне 200мв (лампа чтоб не спалить коллектор она ограничивает ток), якорь зажимаю пассатижами и включаю все это. Мотор не крутится. Замеряю напряжение на якоре и ток, сопротивление обмотки по закону Ома Rя=U/I и в таблицу. Коэффициент К1- это вспомогатнльная переменная для расчетов, физический смысл именно расчет механических потерь в предположении что момент трения от оборотов не зависит или мало зависит. Вот и все, другие программы примерно так же считают, причем фактически БК мотор при расчете заменяется на эквивалентный коллекторный.
вопрос “какой мощности этот двигатель” строго говоря
… должен вызывать встречный вопрос “на каких оборотах” 😃
КПД бесколлекторников крутится в районе 90%.
Да и большой зоне нагрузки по крутящему моменту и току за счет низкого сопротивления обмоток. “Горб” КПД есть но он не резкий, хотя если залезть в большие токи он то же падает (в пределе при N=0 полная остановка он равен 0). Правда для более точной оценки к сопротивлению обмотки наверно надо бы прибавлять еще внутреннее сопротивление транзисторов регулятора+ сопротимление проводов+ сопротивление батареи. Все эти величины соизмеримы. От того и возникаеют вопросы типа все греется а не едет- значить мотор и вся система привода “задавлены” нагрузкой.
Nxx - обороты холостого хода, берутся из характеристик двигателя для номинального (паспортного) напряжения, оттуда же и ток холостого хода. Собственно обороты нужны для вычисления Kv (Kv=Nxx/Uпит если заранее известен то можно просто значение ввнсти в ячейку). Если таких данных нет тогда беру аккумулятор допустим 2s к нему подключаю двигатель (я все делал для коллекторного, для БК мотора еще само собой регулятор и чем им управлять) через амперметр а параллельно батарее для точности ставлю вольтметр ну само собой еще нужен тахометр. Включаем и измеряем Nxx, Ixx, Uном и подставляем в таблицу. Сопротивление обмоток- то же из данных на мотор. Для коллекторных бывает что паспортные данные очень далеки от реальных, тогда сопротивление обмоток измеряю так: последовательно с мотором амперметр и еще авто/мото лампу 12в 21вт а параллельно якорю вольтметр- мультиметр на диапазоне 200мв (лампа чтоб не спалить коллектор она ограничивает ток), якорь зажимаю пассатижами и включаю все это. Мотор не крутится. Замеряю напряжение на якоре и ток, сопротивление обмотки по закону Ома Rя=U/I и в таблицу. Коэффициент К1- это вспомогатнльная переменная для расчетов, физический смысл именно расчет механических потерь в предположении что момент трения от оборотов не зависит или мало зависит. Вот и все, другие программы примерно так же считают, причем фактически БК мотор при расчете заменяется на эквивалентный коллекторный.
Ход рассуждения совершенно верный, но есть много ошибок в формулах и расчетах. Например Вы правильно расчитываете обороты при заданном токе, а обороты ХХ считаете почему-то по другому. А они считаются по той же формуле, только в параметр тока надо подставить ток хх. И Kv считается по той-же формуле (в обратном порядке.)
А вообще формулы и способы расчета можно посмотреть
www.rcgroups.com/forums/archive/…/t-587549.html
И сопротивление обмотки я измеряю с помощью зарядного/разрядного устройства, даю через обмотку мотора фиксированный разрядный ток от батареи, например 1А и измеряю падение напряжение на обмотке, вычисляю сопротивление.
… должен вызывать встречный вопрос “на каких оборотах” 😃
КПД бесколлекторников крутится в районе 90%.
На такой вопрос обычно отвечают, на номинальных оборотах, т.е. при которых КПД максимален.
А максимальный достижимый КПД мотора вычисляется как (1-корень(I хх*R обм/U пит)^2
В общем так, просто формулы писал на ходу (не стал вводить циклическое решение системы уравнений) и конечно точность будет не1-3% а 5-10%, это не так страшно для оценки, разброс параметров постояннух магнитов до 15-20%. Измерение сопротивления обмоток - это тот же метод вольтметра- амперметра. Кстати для переменного тока (имеется в виду сеть 50гц) измерения характеристик и моторов 3-х фазных и трансформаторов проводят как замер на холостом ходу и замер в режиме короткого замыкания с ограничением тока (или резистором или величиной питающего напряжения). Далее для простоты если нет других данных принимают потери в меди и в стали одинаковыми то есть величину потерь холостого хода делят между ними пополам и далее расчетом определяют все нужные параметры. Для практической оценки мне хватило и этих расчетов. Про другие программы конечно в курсе, но они привязаны к таблицам параметров конткретных моторов. Стал разбираться и сварганил такой простейший расчет.😒
ПС: кстати интересно, для коллекторных моторов ток холостого хода почти не зависит от напряжения питания и соответственно оборотов. Что на 7.4в 1А, что на 13.2в 1а+/-0.1А. Получается что момент трения в моторе (а это величина тока) практически постоянен. Правда когда этот же мотор пытался через 2 фанерки затормозить за вал, фанерки задимились и вал нагрелся свыше 100ргад, ток ХХ подскочил до 2.5А а по мере остывания вала опять снизился до 1А, видно подшипники приватывало от расширения вала при нагреве.
но есть много ошибок в формулах и расчетах
КПД мотора вычисляется как (1-корень(I хх*R обм/U пит)^2
Или скобок не хватает или одно из двух (“корень” и “^2” взаимоуничтожаются).
😃
Или скобок не хватает или одно из двух (“корень” и “^2” взаимоуничтожаются).
😃
Ну конечно-же пропустил одну скобку, но мне кажется это очевидно! (1-корень(I хх*R обм/U пит))^2
Правда когда этот же мотор пытался через 2 фанерки затормозить за вал, фанерки задимились и вал нагрелся свыше 100ргад, ток ХХ подскочил до 2.5А а по мере остывания вала опять снизился до 1А, видно подшипники приватывало от расширения вала при нагреве.
Нет не подшипники, а магниты, и обмотки, даже когда измеряешь сопротивление обмоток постоянным током, то сопротивление меняется на глазах, надо мерить быстро.
А все потери мотора уже входят в три исходных параметра, Kv, Ток хх, и обмотки их надо только измерить. Поэтому для расчета больше ничего не нужно. По выше приведенной ссылке есть все необходимые формулы, и никаких циклических ссылок не надо!
А про ошибке у Вас макс, КПД 91.2% приходится на 25А при оборотах 16362, у меня макс КПД 90% при 36А при оборотах 16101
А вот и не магниты! Корпус был холодный. Я потом феном специально грел корпус (и магниты коенчно нагрелись) градусов до 45-50 одновременно измеряя ток ХХ - дык он не увеличивался оставался около 1А! А вообще Китай ставит все от балды - видел в моей таблице параметры моих моторов за какие я их купил (кстати цены-смешные ссылка www.mstquartz.ru/?z=fotov&i=130&p=493&page=2&k=50 ток КЗ должен быть 32А а получился за 50А соотв КПД выше, просто в обмотку положили провод толще! А так это GRAUPNER SPEED500 8.4V но не за 500р (на эту сумму я их взял 4, даже пусть горят- все равно выгодно). Включал и на 14.4в - все нормально, только ток не превышать 15-20А а то греется коллектор. На Китае можно очень выиграть а можно и улететь в … Перекопал инет по не потавщикам а по производителям - один Китай, иногда они делают лучше чем заказывали, просто буранули серию под то-то с запасом, что осталось продали под другой маркой. На БК у меня пока слабо, да и необходимости особой нет, не для чемпионатов, а так Китай рулит, тем более что за копейки, электронику сам разрабатываю (и на МК) и делаю- просто для души…
Цитата Сообщение от Pantryk Посмотреть сообщение
вопрос “какой мощности этот двигатель” строго говоря
… должен вызывать встречный вопрос “на каких оборотах”
Согласен - неточно сформулировал. хотел сказать “какая максимальная мощность двигателя”. А вот на счет оборотов не совсем понял почему у вас возник такой вопрос. Дело в том, что у коллекторных двигателей механическая характеристика - прямая. При этом если момент нагрузки большой я могу вращать двигатель медленно и получить от него какую-то мощность. А если момент нагрузки небольшой, то могу раскрутить побыстрее и получить такую же мощность. В данном случае я рассматриваю две теоретические нагрузки момент которых не зависит от скорости вращения. Конечно же вы не сможете получить на одной и той же вентиляторной нагрузке (на одном и том же пропеллере) две равных мощности на разных оборотах, потому что у такой нагрузки мощность зависит от скорости вращения.
ПС: кстати интересно, для коллекторных моторов ток холостого хода почти не зависит от напряжения питания и соответственно оборотов. Что на 7.4в 1А, что на 13.2в 1а+/-0.1А. Получается что момент трения в моторе (а это величина тока) практически постоянен.
Ну так момент = сила трения на плечо. Сила трения = коэф.трения * силу нормального давления. Если состояние трущихся поверхностей не изменяется то и сила трения не изменяется. Другое дело мощность механических потерь. Т.к. Мех.мощность = момент * скорость вращения, то механические потери прямо пропорциональны скорости вращения, которая в свою очередь прямо пропорциональна приложенному напряжению(при постоянной нагрузке. в нашем случае хх), что значит P/U=const. Но так как мощность P=U*I, то I=P/U=const. Иными словами мощность потерь увеличивается во столько раз, во сколько увеличилось напряжение, что сохраняет ток постоянным. Незначительное увеличение потребляемого тока связано с другими видами потерь( например на перемагничивание сердечника).
у коллекторных двигателей механическая характеристика - прямая
Почему тогда в дрелях, шуруповертах, вертолетах ставят редукторы?
Меньше напряжение - меньше обороты - меньше получаемая мощность. Бесконечное повышение питания тоже невозможно. То есть у каждого мотора имеется какой-то оптимум, номинальные обороты и получаемая на них мощность.
Дело в том, что у коллекторных двигателей механическая характеристика - прямая. При этом если момент нагрузки большой я могу вращать двигатель медленно и получить от него какую-то мощность. А если момент нагрузки небольшой, то могу раскрутить побыстрее и получить такую же мощность. В данном случае я рассматриваю две теоретические нагрузки момент которых не зависит от скорости вращения. Конечно же вы не сможете получить на одной и той же вентиляторной нагрузке (на одном и том же пропеллере) две равных мощности на разных оборотах, потому что у такой нагрузки мощность зависит от скорости вращения.
Вид внешней характеристики коллекторных и безколлекторных моторов ничем не отличаются. У них просто отличается способ коммутации обмоток. И основным ограничением в коллекторных моторах является коллекторный узел, а именно щетки которые при заданных габаритах не могут пропустить токи подобные ключам у безколлектоных моторов. Ниже приведена типичная внешняя характеристика мотора с постоянными магнитами, попробуйте сказать коллекторный или безколлекторный мотор?
Видим, что кривая мощности это перевернутая парабола из Вашего примера про равную мощность но разном моменте, видим что эти точки будут по разную сторону параболы, да мощность на валу будет одинакова, но КПД мотора!!! , будет здорово отличаться, и соответственно потребляемая мощность от батареи.
То есть у каждого мотора имеется какой-то оптимум, номинальные обороты и получаемая на них мощность.
Из выше приведенной формулы про макс. КПД видим, что рост КПД напрямую зависит от напряжения. Т.е. чем больше напряжение тем больше КПД, но с ростом напряжения растет и мощность потребления и мощность на валу (номинальная), и не смотря на рост КПД наступает момент когда мотор уже не может рассеивать тепло потерь т.е. физический размер мотора является ограничивающим фактором увеличения напряжения и мощности. В коллекторных моторов это ограничение наступает раньше связанное со щетками коллекторного узла.