Pokles ťahu pohonnej jednotky počas letu modelu

Každý to pozná: Keď je batéria plne nabitá, motor ťahá perfektne.

Avšak počas letu sa batéria postupne vybíja, výkon motora znateľne klesá a ťah vrtule (eventuálne elektro-dúchadla) tiež.

Ale ako prudko? Je tento pokles lineárny, alebo je táto závislosť nepredvídateľná?

To sú otázky!

autor: Janko O.

           

 

Pokles napätia pohonnej batérie počas vybíjania je známy ako  vybíjacia charakteristika. Z plného napätia 12,6 Voltu (pre 3-článok LiPol) najskôr pomerne rýchlo klesne na hodnotu mierne nad 11 Voltov, z ktorej len veľmi pozvoľne klesá. V záverečnej časti (asi 90%) vybíjacej charakteristiky sa pokles napätia zrýchli, a ak proces nezastavíme, môže dôjsť k nezvratnému poškodeniu batérie.

"Magická" hodnota, pod ktorú by napätie nemalo klesnúť, je asi 3 Volty na článok - pri záťaži (niekedy až 3,2 Voltu na článok), v uvedenom príklade teda pod 9 Voltov.

Aké sú minimálne vybíjacie napätia pri rôznych stupňoch záťaže, dokumentujú nasledovné, Lacom (lv) empiricky získané hodnoty (hoci naše skúsenosti ukazujú, že ísť s napätím až tak nízko, nie je dobré):

Pri vybíjacom prúde menšom ako 1C je minimálne vybíjacie napätie (pod záťažou) 3,5V/čl
Pri vybíjacom prúde 1C je minimálne vybíjacie napätie (pod záťažou) 3,3V/čl
Pri vybíjacom prúde 10C je minimálne vybíjacie napätie (pod záťažou) 3,0V/čl
Pri vybíjacom prúde 20-50C je minimálne vybíjacie napätie (pod záťažou) 2,8V/čl
Po odpojení od záťaže sa takto vybitým akumulátorom vráti napätie približne na hranicu nominálu, to jest okolo 3,6-3,7V/čl.


Nás však v tomto prípade netrápi priebeh a tvar vybíjacej charakteristiky, ale závislosť odoberaného  prúdu, motorom odobraného  príkonu  a najmä  ťahu  pohonnej jednotky od veľkosti napätia pohonnej batérie. Na tento účel sme využili program DriveCalc, s pomocou ktorého sme vytvorili spomínanú  simuláciu, ktorá tieto závislosti modeluje. Výsledky sú spracované do podoby jednoduchého grafu.


Mali sme určité predstavy, ako by mohol tento graf vyzerať, no jeho finálna podoba nás skutočne prekvapila. Ale poďme sa pozrieť na jednotlivé krivky:

- Tvar krivky motorom odoberaného prúdu prekvapivý nie je, pretože pri lineárnej zmene napájacieho napätia, aj táto krivka je takmer lineárna. Mierne prehnutie má na svedomí indukčný charkter motoru a impulzný priebeh prúdu jednotlivých fáz (simulácia prebehla na tzv. brushless motore).

- Tvar krivky motorom spotrebovaného príkonu tiež nie je prekvapivý. Jedná sa o parabolickú krivku, pretože pri lineárnom poklese napätia, bude aj prúd klesať lineárne. A keďže P = U * I, bude príkon ubúdať s druhou mocninou napätia (alebo prúdu).

- Prekvapením je neuveriteľne lineárny priebeh krivky ťahu pohonnej jednotky. Významú rolu tu zohral parameter, ktorý je v DriveCalcu označovaný ako  Thrust Efficiency, čo by sme preložili ako  účinnosť ťahu. Tento parameter je totiž veľmi závislý od rýchlosti akcelerovaného vzduchu, teda od rýchlosti prúdu vzduchu tesne za pohonnou jednotkou. Táto závislosť je inverzná, čo znamená, že pre nízke rýchlosti je táto hodnota vyššia a pre vysoké rýchlosti výrazne nižšia. Ale konkrétne:

            - pri napätí 12,6 Voltu, je hodnota účinnosti ťahu len 2,9 gramu na Watt

            - pri napätí 9 Voltov, je hodnota účinnosti ťahu už 4,2 gramu na Watt

Treba podotknúť, že simulácia bola realizovaná pre určitú kombináciu motoru a vrtule a pre iný motor a inú vrtuľu budú hodnoty pravdepodobne mierne iné. Praktický význam účinnosti ťahu je, že každý motorom spotrebovaný Watt príkonu vyvolá toľko a toľko gramov ťahu pohonnej jednotky.

            Tento graf je potvrdením pravdivosti údajov uvedených v článku "Jednoduchý návrh elektro-pohonu pre modely", ktorý sa nachádza na tejto Web stránke. Tu je hneď na začiatku uvedené, že hodnota účinnosti ťahu býva u vrtuľových pohonov okolo 5, ale u elektrodúchadiel (EDF) len okolo 2. To je následok toho, že u vrtuľových pohonov býva rýchlosť prúdu vzduchu za jednotkou okolo 100 km/h, kdežto u dúchadiel aj vyše 250 km/h.

            Zo simulácie parametrov elektrickej pohonnej jednotky v závislosti od napäjacieho napätia vyplynulo, že hodnota účinnosti ťahu je od tohoto napätia závislá s prevrátenou hodnotou druhej mocniny. Táto zložitá veta má ale v konečnom dôsledku jeden jednoduchý a veľmi príjemný dopad. Že  ťah pohonnej jednotky sa mení lineárne podľa veľkosti napätia pohonnej batérie. To v praxi znamená, že pilotom modelu pociťovaný priebeh poklesu ťahu bude v podstate kopírovať tvar vybíjacej charakteristiky použitej pohonnej batérie.

            Avšak nie len tvar kriviek je dôležitý, treba si všimnúť aj dosahované hodnoty. Ačkoľvek napätie kleslo z 12,6 Voltu (teoreticky) na 9 Voltov, teda zo 100 % na 71 %, príkon motora klesol výraznejšie - zo 100 % na 42 %. Ale čo je najdôležitejšie, ťah pohonnej jednotky klesol zo 100 % na 61 %. V skutočnosti napätie aj čerstvo nabitej - zaťaženej 3-článkovej LiPol batérie nedosahuje 12,6 Voltu, takže pokles ťahu nebude až 39%-ný. Ale aj tak je treba si na základe týchto hodnôt uvedomiť, že akrobatické prvky, ktoré by sme absolvovali na začiatku letu s ľahkosťou, v závere letu pravdepodobne vôbec nezvládneme. Ak by sme lietali s motorizovaným vetroňom, tak počiatočné svižné stúpanie sa neskôr, pri vyčerpaných batériách, zmení na ťarbavé potácanie.

V našich úvahách alebo výpočtoch sme predpokladali, že batérie majú stále také Céčka, ako je na nich napísané. Ale že to tak nie je, o tom pojednáva článok Céčka a vnútorný odpor LiPo akumulátorov. Aké Céčka vaše LiPol batérie skutočne majú môžete bez aj bez špeciálnych meracích prístrojov jednoducho zistiť, tak ako to popisuje článok Zistenie skutočných Céčok batérie bez špeciálnych prístrojov. Pre bežného modelára je toto zrejme najlacnejšia a najschodnejšia cesta, ako zistiť "kondíciu" pohonných batérií, ačkoľvek na našej Web stránke uvádzame aj návod na výrobu Merača vnútorného odporu LiPol batérií.

 

Súvisiace články:

Zistenie skutočných Céčok batérie bez špeciálnych prístrojov

Účinnosť ťahu elektropohonu - čo to je?

Jednoduchý návrh elektro pohonu pre modely 

Programy pre návrh vrtuľového aj EDF elektro pohonu modelu

Zmena elektropohonu na pohon inou LiPol batériou

Porovnanie výkonov dvojlistých vrtulí s vrtuľami viaclistými

Návrh elektropohonu - jednoduché príklady

 


<Staršie | tento článok | Novšie>

Napísané: 19. 9. 2018, 09:12 | Prečítané: 5843x | Kategórie: Pohony | Napísal: admin |
Komentáre: 1
Dobry clanok, Janko vdaka.
Odpoveď | 2013-03-07 18:48:52
Pridaj komentár
Meno
Web
Mail
Kontrola Zadajte číslo päť
Text

:-)
:-D
:-(
|-/
:-[]
;-)
8-|
8-o
Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz
  • Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
  • HTML znaky budú prevedené na entity.
  • Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
  • Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)
správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 30322.95 kb