Електрическа централа на авиационен модел - най-простите изчисления и практическа реализация
каталог на артикулите
Модел на електрическо задвижване на самолет – прости изчисления и практическо изпълнение.(Част 2)
Контролери.
В действителност контролерът (наричан още „регулатор на скоростта“, „регулатор на скоростта“) има само два критични параметъра, които са пряко свързани с работата на електроцентралата - това е максимално допустимият работен ток и обхватът на работното напрежение.
Стойността на максималния работен ток обикновено присъства в името на контролера. Например Markus SL-75 - максималният му работен ток е 75 ампера.
Pilotage Stamina 20 - означава 20 ампера. Това е текущата стойност, която е разрешена, когато контролерът работи дълго време. Понякога в параметрите е посочен допустимият краткотраен ток. Обикновено е с 5-10% по-висока от тази на работника. Не трябва да разчитате на тази стойност - това означава, че контролерът може да издържи няколко секунди при този ток, но никой не гарантира работата му след по-продължително натоварване на тази стойност.
Трябва да изберем контролери, чийто допустим максимален работен ток е равен или по-голям от текущите стойности, които сме получили от изчисленията в статичен режим при 100% от дросела. По принцип колкото по-голям е запасът, толкова по-добре, но все пак човек трябва да се ръководи от целесъобразността. Разбира се, възможно е да поставите контролер от 100 ампера на двигател с ток от 15 A, но неговите размери, тегло и цена ще противоречат на здравия разум. Напълно възможно е да се ограничите до 18 или 20 ампера. Добър вариант също би бил да се съсредоточите върху максимално допустимия ток за двигателя, който при правилни изчисления очевидно няма да бъде по-висок от неговата работна стойност.
Вторият параметър е диапазонътдопустимите напрежения, с които контролерът може да работи. В описанията често пишат броя на елементите (клетките) на батерията, за които е проектиран контролерът. По правило най-масовите са контролерите, предназначени за диапазон от 2-3 елемента („консерви“) LiPo, за 2-4 и за 2-6 елемента. Контролерите за високо напрежение са предназначени за по-голям брой елементи, в името имат обозначението HV (високо напрежение). Те обикновено могат да работят в диапазона от 6 до 10 или до 12 клетки и са оценени за 70-100 ампера максимален работен ток. Те вече се използват на доста големи самолети, с двигатели с мощност от 1,5 kW и повече. Превишаването на максимално допустимото захранващо напрежение обикновено води до повреда на контролера.
В допълнение към тези два основни параметъра, контролерите се различават по наличието на различни сервизни възможности и конструктивни характеристики. Като правило, всички контролери имат възможност да програмират такива функции като избор на скорост на въртене на вала („мека“, „стандартна“ и „бърза“), различни нива на напрежение на автоматично изключване на двигателя (за предотвратяване на пълно разреждане на батерията и загуба на мощност за приемника и бордовите системи), включване / изключване на спирачката (за спиране на въртенето на витлото от насрещния поток, когато двигателят е изключен). Често има функция за програмна промяна на посоката на въртене на вала, звукова сигнализация на различни режими на работа, настройка на времето и други различни сервизни опции.
Повечето контролери могат да бъдат програмирани с помощта на дистанционното управление, някои изискват специални програмисти за това или компютър с помощта на специален USB кабел. Трябва да обърнете внимание на тези характеристики, за да не сте на полето с самолет, койтоневъзможно е да се инсталира без специално оборудване. Като цяло наличието на голям брой сервизни функции е удобно, но не е строго необходимо. Тук можете да се съсредоточите върху собствения си комфорт и дебелината на портфейла.
Повечето нисковолтови контролери имат вградена BEC верига (вградена захранваща система), но трябва да знаете, че използването й е разрешено, когато се захранва от не повече от 2-3 LiPo елемента и с товар, който не надвишава 3-4 сервосистеми с ниска мощност (микро и субмикро формат). Повечето повреди в управлението на малки самолети се дължат на краткотрайни повреди в работата на вградената BEC система, работеща с претоварване, обикновено погрешно приемана за "смущения" или неизправност на оборудването за управление. Дори използването на 4 сервомашини тип "16 грама" (HS-81) върху вградената ТЕГЛО на евтин контролер доста често води до прекъсване на захранването след само 3-4 минути работа на двигателя с активно управление. Ако самолетът тежи повече от килограм и е оборудван с 4 сервопривода, вече си струва да използвате отделно външно ТЕГЛО с приемлива мощност (3-5A). Ако се използва контролер с вграден BEC, за да избегнете конфликти между двете захранващи системи, можете да изключите положителния (централен) проводник от конектора на контролера, свързан към приемника (именно чрез този проводник се подава захранване от вградения BEC към приемника и бордовото оборудване).
Има и някои видове контролери, които имат вградена мощна импулсна ТЕГЛО, и позволяват използването на мощни серво, (и понякога позволяват захранване до 6 LiPo елемента), но това винаги е отделно посочено в описанието на контролера и обикновено се представя като едно от основните предимства. Такива контролери обикновено са скъпи иоборудван с голям брой допълнителни сервизни функции. Като пример, контролерите от серията Spin на Jeti.
Някои контролери със средна и висока мощност, преброени за броя на елементите 2-6 или повече, са обозначени с ORTO. Те имат такава конструктивна характеристика като оптично отделяне на захранващи и управляващи вериги. Това се прави, за да се намалят възможните смущения и смущения в управляващите вериги. Контролерите от този тип, като правило, нямат вградени BEC системи на борда. Липсата на вграден BEC обаче все още не означава автоматично наличие на оптрон - това трябва да се разбере. Наличието на оптрон донякъде намалява риска от смущения и смущения, но не е строго задължително. Работих с контролери без OPTO на мощни двигатели - честно казано, нямаше проблеми.
Всъщност тази кратка обиколка на контролерите може да бъде завършена. Крайният извод е прост - за стабилната работа на двигателя е важно да имаме малък запас от ток и да не надвишаваме горната граница на допустимото захранващо напрежение на контролера. Всичко останало е въпрос на лични предпочитания и желания за сервизната функционалност на системата. Също така, трябва да внимавате, когато избирате мощност на платката чрез вграденото ТЕГЛО.
Батерии.
В съвременните условия е най-разумно да се използват захранващи батерии, базирани на литиеви клетки. По отношение на мощността на тока и лекотата на използване най-подходящи са батериите с LiPo (литиев полимер) и LiFe (литиев нанофосфат). Поставяме други видове батерии извън обхвата на тази статия, т.к. това е отделна голяма тема, за която би било разумно да се напише отделна статия.
В допълнение към параметрите, които са разбираеми за нас (капацитет и напрежение), стойностите на които получихме в процеса на изчисления, такива понятия останаха неосветени,като мощност на тока, тегло и цена на комплектите батерии.
Както знаете, мощността на тока е способността на батерията да доставя ток с определена стойност, изразена в количество C, където C = капацитет на батерията. Да кажем, че батерия с капацитет 2100 mA с изходен ток 16C е в състояние да достави ток, който е 16 пъти по-голям от нейния капацитет, защото. около 33A Напоследък текущата ефективност на батериите се е увеличила значително и продължава да расте. Все по-често има възли с токов изход от 30C, 35C и дори 40C.
Лидерите в мощността на тока са батерии с LiFe химия, тяхната практическа мощност на тока е повече от 50C. Неизбежната цена за висока ефективност на тока е голямото тегло и цена на такива батерии. Колкото по-висока е мощността на тока, толкова по-голямо е "специфичното" тегло и цената на монтажа. Например 3S (3 клетки) 2100mA батерии с изходен ток 16C тежат 150 грама, а същите комплекти, но с изходен ток 35C, тежат около 220 грама. За цената - разликите са горе-долу в същия порядък. Разликата е значителна. Нека сега да видим колко важен е силовият ток за една самолетна електроцентрала.
Не е тайна, че освен добро захранване, електроцентралата трябва да осигурява и известна продължителност на работата си. Обикновено необходимото време за работа (за 1 полет) осигурява около 6-10 минути. По-малко от 6 минути не са достатъчни, повече от 10 минути - няма смисъл, защото вече искате да си вземете почивка и да анализирате полета. Ако погледнем изчисленията в мотора, ще видим, че при правилно подбран моторен блок и в смесен режим на полет батерията се разрежда до минимално допустимата стойност за 8-10 минути при токове, равни на 10-12 капацитета на такава батерия. При силови маневри теченията могат да достигнат 15-25C за кратко време.
Непрекъснат изходен ток над 20C е необходим в редки случаи,когато трябва да изстискате максимална мощност за много кратък период от време. Можем да използваме батерии с малък капацитет и голям ток, спестявайки малко тегло и капацитет, но неизбежно ще загубим в продължителността на нашия двигател.
По-оправдано е да се използва голям токов изход в системи с ниско напрежение, където мощността се реализира поради големи токове, а не поради напрежение. Колкото по-голяма е равнината и колкото по-високо е захранващото напрежение, толкова по-ниски са токовете (спрямо капацитета на батерията) и толкова по-нисък може да бъде токовият изход на модула. Самолети с високо напрежение (от 6 кутии и повече) рядко надвишават стойностите на токовия изход от 15-20C дори по време на маневри за мощност. Според моя опит бих препоръчал да се използва капацитет на батерията от порядъка на 1/10-1/12 от максималните токове в статично състояние и с текущи изходни стойности от 25-30C за системи с 2-4 клетки и 16-25C за 5-10 клетки. Това ще осигури приемливо тегло на батерията, прилично полетно време и ниска цена на сглобяване. Възли с токов изход от 35-40C ще бъдат оставени на пилотите на хеликоптери, където необходимото време за полет е значително по-ниско, а пиковите натоварвания са много по-високи.
За да обобщя някои резултати, ще дам друга таблица с най-популярните решения: