Realistické RC modely

Vzťah medzi Kv motora, jeho otáčkami a odoberaným prúdom

Pôvodne som mal pre tento článok pripravený "vtipný" názov: "Ako merať prúd otáčkomerom", ale potom Miroslav prišiel s ešte vtipnejším názvom: "Ako merať otáčky ampérmetrom" a tak sme to radšej nechali tak.

K napísaniu tohto článku nás priviedla myšlienka, či by bolo možné, ak poznáme parametre motora (napäťovú konštatntu - Kv (otáčky na Volt) a odpor vinutia - Rd), určiť jeho prúdový odber a otáčky.

Konkrétne: ak poznám veľkosť odoberaného prúdu, tak určiť jeho otáčky, bez ohľadu na použitú vrtuľu. Alebo: ak poznám otáčky vrtule (motora), tak stanoviť veľkosť prúdu.

Odpoveď znie: MOŽNÉ TO JE !

autor: Janko O.

V praxi to znamená, že mi stačí otáčkomer, aby som určil odoberaný prúd známeho motora a pritom nemusím mať ampérmeter. Alebo ak mám ampérmeter, tak som schopný pri ľubovoľnej vrtuli, stanoviť jej otáčky. To všetko s presnosťou na jednotky percent.

Nie je to nič zložité, je to len fyzika. (Niektorí moji známi, ktorí „vyleteli“ na skúške práve z fyziky, si možno nemyslia, že fyzika nie je nič zložité  ).  Stačí nám niekoľko východzích podkladov, konkrétne napäťová konštanta (striedavého) motora Kv a odpor vinutia. Niekedy môže byť problém tieto hodnoty zohnať (mal by ich uvádzať výrobca motora), ale my s dôverou využijeme služby vynikajúceho programu na návrh elektro-pohonov DriveCalc. Tento program nám ochotne poskytne potrebné údaje o motoroch, dokonca aj o tých čínskych. Nasledujúci obrázok názorne ukazuje, kde tieto hodnoty vyčítať:

Zo zoznamu vyberieme motor, ktorého hodnoty potrebujeme zistiť. Niektoré jeho parametre sú často už zakomponované do jeho názvu. Ako príklad použijeme čínsky motor Turnigy TR 35-48B 900Kv, kde údaj 900Kv udáva práve onu potrebnú hodnotu  napäťovej konštanty,  čiže 900  otáčok na Volt.  To je údaj, ktorý deklaruje výrobca, ale skutočná hodnota býva často viac či menej odlišná. Autori programu DriveCalc tento parameter zmerali a zistili, že v skutočnosti to je 879 – v programe označené ako „ns“. Ďalší údaj, ktorý potrebujeme:  odpor vinutia,  sa skrýva pod označením  Rd.  V prípade tohto motora to je 67,5 miliOhmu.

Napäťová konštanta Kv udáva, aké otáčky by mal vyvinúť ideálne nezaťažený motor na jeden Volt napájacieho napätia. Ak regulátor elektromotora napájame napätím 10 Voltov, motor by mal mať podľa výrobcu otáčky 9000 za minútu, podľa autorov DriveCalcu len 8790 otáčok za minútu . 

Lenže je tu jeden háčik: ideálne nezaťažený motor by nemal odoberať žiadny prúd. A tak je to v skutočnosti trochu komplikovanejšie, ale my si pomôžeme zjednodušenou náhradnou schémou:

Vinutie motora je tu „rozložené“ na ideálne vinutie Lm, ktoré spôsobuje otáčky motora a pritom nemá žiadny odpor a náhradný odpor vinutia Rd, na ktorom vzniká neužitočný úbytok napätia, ak motorom preteká prúd. A zapojeným motorom preteká prúd v podstate vždy, dokonca aj nezaťaženým motorom. Čím je záťaž väčšia, tým je prúd motorom tiež väčší, ale hlavne je väčší úbytok napätia na odpore vinutia Rd. A keďže napájacie napätie elektro-pohonu Unap považujeme (pre jednoduchosť) za nemenné, tak je zrejmé, že čím väčšie bude napätie na odpore vinutia Rd, tým menšie napätie bude na samotnom vinutí Lm. Lenže napäťová konštanta Kv sa vzťahuje práve na napätie na vinutí Lm.

Vráťme sa späť k nášmu príkladu: celý výpočet sme radšej „trochu“ zjednodušili, pretože napäťové pomery v obvode striedavého prúdu sú ešte zložitejšie, čo by nám len zbytočne zneprehľadňovalo orientáciu v tejto problematike.

Nech spomínaným nezaťaženým motorom s reálnou hodnotou Kv = 879, ktorý je napájaný napätím Unap = 10 Voltov, preteká prúd naprázdno napr. 3 Ampére. Tak na vinutí motora Lm nebude napätie 10 Voltov, ale asi 9,8 Voltu, pretože vyše 0,2 Voltu „sa stratilo“ na odpore vinutia Rd. A tak otáčky naprázdno nebudú 8790 (10 x 879), ale len 8614 (9,8 x 879) za minútu.

Poviete si: „No to je toho.“ Lenže týmto motorom môže pretekať maximálny prúd až 42 Ampérov a vtedy jeho otáčky poklesnú asi na 6300 za minútu. A to už je „sakra“ rozdiel oproti voľnobežným 8614 otáčkam za minútu. Pri tomto prúde totiž na vinutí motora Lm bude len niečo vyše 7 Voltov a zvyšné asi 3 V budú na odpore vinutia Rd a premenia sa na (pre motor) škodlivé teplo. Účinnosť motora bude len okolo 70 %.

Z uvedeného je zrejmé, že medzi napájacím napätím, parametrami motora, a hlavne medzi otáčkami motora a ním odoberaným prúdom  je pevný a presne  definovaný vzťah. A keďže modelári spravidla výpočty príliš neobľubujú, pripravili sme malú programovú utilitu  Kv1ap.exe, ktorá všetky výpočty urobí za vás (k dispozícii v sekcii Download).

V hornej časti sú polia, ktoré je treba vyplniť: v ľavej časti je použité napájacie napätie. My sme ako základ zvolili 3-článkovú LiPol batériu s napätím 11,1 Voltu. V pravej časti treba doplniť skutočné parametre motora.

V strednej časti nás čaká voľba, niečo v zmysle: „Čo chcem vedieť a čo k tomu musím mať“. Program sa automaticky prispôsobuje modelárovej voľbe. Na obrázku je situácia, keď poznáme odoberaný prúd elektro-pohonu (máme ampérmeter) a chceme zistiť otáčky vrtule – motora.

V spodnej časti je požadovaný výsledok, s presnosťou na jednotky percent.

Ďalší obrázok znázorňuje opačnú situáciu, keď máme otáčkomer (máme zmerané otáčky) a chceme zistiť prúdovú spotrebu nášho pohonu. Program na základe určitého algoritmu odhaduje maximálny povolený prúd motorom. Ak sa vypočítaná prúdová spotreba daného pohonu priblíži tejto hodnote, je zobrazené nasledovné varovanie:

Všimnite si, že v týchto výpočtoch je vrtuľa „zdanlivo“ nepodstatná. Jej vplyv sa totiž premieta práve do prúdovej spotreby a tým pádom aj do otáčok.  

Presnosť určenia požadovaných hodnôt ovplyvňujú aj ďalšie skutočnosti ako vlastnosti regulátora a samozrejme aj pohonnej batérie. Ale na orientačné stanovenie otáčok - ak nemáme otáčkomer, alebo odoberaného prúdu - ak nemáme ampérmeter, je táto metóda viac ako dostačujúca. Obzvlášť ak si uvedomíme, že nepresnosť merania odoberaného prúdu kliešťovým ampérmetrom môže byť zrovnateľná s nepresnosťou popisovanej metódy.

Calculation, measurement RPM of engine, consumption current, winding resistance propeller, modeler Calcolo, RPM misurazione del motore, il consumo di corrente, elica resistenza degli avvolgimenti, modellatore Beräkning, mätning av motorn, förbrukning nuvarande, lindningsresistansen propeller, modellerare Cálculo, la medición del motor, el consumo de corriente, resistencia del devanado de la hélice, modelador Расчет, измерение двигателя, потребление тока, сопротивления обмотки пропеллер, модельер Cálculo, a medição do motor, consumo de corrente, resistência do enrolamento da hélice, modelador Obliczanie, pomiar silnika, zużycie prądu, kręte śmigło opór, modeler Beregning, måling av motor, forbruk strøm, svingete motstand propell, modeler Berechnung, Messung von Motor, Verbrauch Strom, Wicklungswiderstand Propeller, Modellierer Kiszámítása, mérése a motor, a fogyasztás a jelenlegi, kanyargós ellenállás légcsavar, modellező De berekening, meting van de motor, het verbruik huidige, kronkelende weerstand propeller, modeler Calcul, mesure de moteur, la consommation actuelle, l'hélice résistance de l'enroulement, modeleur Laskeminen, mittaus moottorin, kulutuksen nykyiset, purkaminen vastus potkurin mallintaja Beregning, måling af motor, forbrug strøm, snoede modstand propel, modeler الحساب والقياس من المحرك ، والاستهلاك الحالية ، لف المروحة المقاومة ، صانع التماثيل חישוב, מדידה של המנוע, צריכת זרם, המדחף ההתנגדות סלילה

Komentáre: 13

Meno
Web
Mail
Kontrola	Zadajte číslo päť
Text
	Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz