Електрическа централа на модел на самолет - най-простите изчисления и практическа реализация.
Motocalc и неговото практическо приложение.
Motocalk е програма, която ви позволява да изчислявате електромоторни инсталации и да анализирате резултатите. Уебсайтът на програмата е www.motocalc.com Там можете да изтеглите и демо версия, която е достатъчна за един месец работа. След това трябва да закупите лиценз. Отбелязвам, че си заслужава, т.к. цената напълно оправдава възможностите на програмата, което ви позволява да спестите много пари за тестови подпори и лошо съвпадащи двигатели.
Не си поставям задачата да напиша цялостно ръководство за употреба - те са написани без мен и дори са частично преведени на български. Ще се опитам да дам кратко резюме на работния процес и накратко да обясня на какво трябва да обърнете внимание при изчисляване.
След инсталацията програмата стартира с така наречения MotoWizzard. Очевидно се смята, че тази система е в състояние да даде препоръки за двигателни инсталации, но всъщност логиката на нейната работа е остаряла с 10 години и предлаганите й двигателни настройки са подходящи само за ерата на колекторните двигатели. Следователно най-разумното действие е да го затворите и да отидете директно в модула за изчисление.
Първо, нека отидем на "настройките" и изпълним необходимите настройки. Не мисля, че трябва да има проблеми тук.
Моля, отпечатайте всичко в метричната система, с изключение на размерите на витлата, които са в инчове. Данните за атмосферата и температурата могат да бъдат игнорирани. Списък с данни, показани в таблицимогат да бъдат оставени напълно маркирани. В Други опции можете веднага да премахнете отметката от полето за стартиране на MotoWizard. По принцип можете просто да го поставите в изгледа, както е на илюстрацията, и да щракнете върху OK.
След това определяме за себе си приемлив диапазон от размери на винтовете и попълваме параметрите в съответния раздел:
В раздела Предавателно отношение не посочваме нищо - там са посочени предавателните числа на скоростната кутия, които, както се съгласихме, нямаме (ако е, да речем, във връзка с бегач, можете да въведете тези данни там, същността на изчисленията няма да се промени).
Въведете диапазона от диаметри и стъпка на винта, (Diam - диаметър и Pitch - стъпка) или, ако разглеждаме само винт с определен размер, тогава попълнете левите полета и оставете десните полета празни (като пример на илюстрацията - 18x8). Ако са посочени няколко размера винтове, motorcalc ще даде изчисления поотделно за всички размери.
Размерите на няколко винта са посочени във възходящ ред, отляво надясно, „с“ - с каква стъпка в инчове увеличаваме размерите.
Колоните P и T-Const указват вида и производителя на винта. Например за APC винтове - T. Const е равно на единица. След това въвеждаме P-const - тук вече е малко по-сложно и по-отговорно. Разширете разпространението на P-const:
Виждаме списък с типове винтове, сортирани по производител и тип винт. Изберете желания тип и съотношението на стъпка към диаметър (P/D=). Например, за витло 18x8, P/D ще бъде 0,44, тоест ще лежи в диапазона от 0,0 до 0,5, а за витло 18x10 ще бъде съответно 0,5 до 1,0.
Искам да обърна внимание на факта, че това е много важен параметър, от който ще зависи както изчислената тяга, така и консумираният ток. Пренебрегването на това е една от най-честите грешки сред начинаещите потребители на програмата и в резултат на това големи грешки визчисления.
За съжаление, тези константи нямат стандарти (използват се само в мотоциклети), а за неизвестен винт (които не са в базата данни на програмата) е много трудно да се намери правилната стойност. Възможен начин е визуално сравнение на витлото с наличните в базата данни витла и избор на подобен аналог по отношение на формата на лопатките.
Има селекция от константи на уебсайта на motocalc: motocalc.com
Ако има 3 или повече остриета, посочете броя им в колоната Брой остриета.
След това преминаваме към секцията за батерии (Battery).
Щраквайки върху Отвори, влизаме в доста голяма база данни с батерии. Ровейки се в него, освен LiPo батерии, там можете да намерите и A123 (LiFe), които набират популярност. При липса на желаната батерия просто изберете нейния аналог с подходящ капацитет и ток. Например най-често използвам данни на Hyperion или Kokam. След това въвеждаме очаквания брой клетки в комплекта (Series Cells) и, ако е необходимо, броя на паралелните връзки (да речем, 2 клетки 2100mA, свързани паралелно, ни дават капацитет от 4200mA). Ако включването не се използва паралелно, тогава в съответната колона посочваме единицата. Освен това можете да зададете диапазона на тези стойности. Също така в резултат на това ще бъдат издадени изчисления за целия определен диапазон. Както казах в началото, броят на кутиите ще бъде един от компромисите, които трябва да направим.
Следващата стъпка е да изберете двигател. Веднага ще отбележа, че тази задача не е лесна и свързването на винтовете, напреженията на модулите на батерията и двигателя всъщност ще бъде нашият основен компромис, изкуството на намирането на което се развива само с опит.
И така, какво имаме в раздела Motor:
Полето е набор от двигателни параметри, които могат да бъдатвъведени ръчно за всеки двигател или избрани в базата данни (доста обемна), чрез натискане на бутона Отвори. При въвеждане на уникален двигател най-важните параметри са "Motor Constant" - т.е. kV (или rpm/V) и Resistance - вътрешно съпротивление. Без един от тези параметри изчислението няма да има смисъл поради пълната ненадеждност на резултатите. "Ток без товар" (ток на празен ход) - влияе на резултата на ниво грешка и без нужда може просто да бъде пренебрегнат чрез заместване на стойност от около 0,5-1A. Тегло на двигателя (Тегло) - необходимо е само за определяне на теглото на самолета и изчисляване на данните за полета, чиято точност и стойност е доста съмнителна, но ще говоря за това по-долу. защото приехме да използваме безчеткови двигатели с външен ротор - отметнете квадратчетата за Безчеткови и Извънредни.
За да определим приемливите токове за нас, нека първо разгледаме необходимата мощност, която е необходима за нашия самолет. Съществува определена стойност на съотношението мощност към тегло, което е емпирично получено от моделисти по целия свят, изразено като брой ватове мощност, консумирана на килограм тегло на самолета.
За учебни самолети, копия и полукопия тази стойност е в диапазона 180-200 вата / кг. За пилотажни самолети, 3D и вентилаторни мухи - около 300-400 вата / кг. За електрически реещи се планери (не горещи лайнери) - в диапазона 150-200 вата / кг. За горещите линии вече се измерва в киловати на килограм маса, но това вече са специални случаи, които няма да разглеждаме.
След като определихме за себе си напрежението (или обхвата на напрежението) на модула на батерията, можем да извлечем максималната консумация на ток на нашата двигателна инсталация, като разделим стойността на необходимата мощност на захранващото напрежение на двигателя (Imax \u003d W / Vbatt). Така значително стеснявамеобластта на избор на електродвигатели, оставяйки само тези, за които допустимият ток не е по-нисък от изчислената от нас стойност и, ако е възможно, разположен в диапазона, покриващ границата от 10-15%. Разглеждането на по-мощни двигатели вече не е оправдано, защото тяхната ефективност ще бъде по-ниска и те ще имат наднормено тегло.
Ако увеличим захранващото напрежение, като същевременно намалим размера на винта (като по този начин останем в рамките на допустимите токове) - можем значително да увеличим мощността на двигателя, всъщност в неограничени граници (разбира се, ако не вземем предвид ресурса на механичните компоненти, като лагери и валове, и свойствата на магнитите). Друго нещо е, че в крайна сметка ще надхвърлим минималната граница в размера на винта, който може да се използва. Всъщност мощността не е параметър на двигателя, а стойност, получена чрез натоварване на конкретен двигател с конкретно витло. На същия двигател ние сами регулираме получената мощност чрез промяна на размерите на винтовете и (или) захранващото напрежение (броя на кутиите в модула), докато не навлезем в границите на допустимите токове (което е изпълнено с повреда) или обратното, при недостатъчно натоварване на двигателя (което е просто неефективно).
Друго важно ограничение на токовете е токовият изход на батериите, отвъд който също не трябва да отиваме. Като цяло, въз основа на приемливото време за работа на електроцентрала за конвенционален пилотажен самолет - около 7-10 минути - оптималната максимална стойност на тока ще бъде около 10-15C (където C е работният капацитет на батерията). Дори при допустимо натоварване на батерията от 30C, ще получим полетно време от порядъка на 3-4 минути или по-малко, което не винаги е разумно. Напротив, при консумация на ток под 10C, струва си да се помисли дали е необходима батерия с такъв капацитет, т.к. капацитетът на батерията пряко влияе върху нейното тегло (и нейнотоцена, между другото), което не бива да се пренебрегва.
Изборът на kV обхвата, в който ще се извършват изчисленията, е въпрос на личен опит и отново - статистика. Разбира се, можете да сортирате всички kV стойности от 100 до 2000 чрез изчисления, но това ще отнеме много време.
За да опростите задачата, можете да продължите от следната таблица:
|
