Výpočet/výběr vhodné vrtule

[YenyaKas]

z regulátoru jde stálá frekvence, mění se pouze šířka impulzu.

A jak potom regulátor dosahuje různých otáček?

Regulátor se samozřejmě spínáním jednotlivých dvojic vinutí přizpůsobuje aktuálním otáčkám motoru, čili frekvence přepínání jednotlivých vinutí se mění. Jediné co řídí šířkou impulzu je jak moc energie má do každého průchodu kolem magnetů dát (plyn). A toto může (ale nemusí) být realizováno jako PWM s pevnou frekvencí (třeba 8 kHz). Ale o tom jsem přirozeně nepsal, tím otáčky motoru řídit nejde. Měl jsem na mysli frekvenci střídavého napětí, v ideální podobě sinusovou (což běžný ESC neumí a simuluje to tím PWM a přepínáním). Prostě inverzní k tomu co dostaneš na jednotlivých vinutích, když tím motorem točíš (třeba tou vrtačkou).

[Standa Stuchlý]

trochu zjednodušeně.....

[jyrry]

Asi by bylo dobré trochu to nastudovat, než vymýšlet vlastní teorie.

princip_ESC_pro_BLDC.pdf

(3.13 MiB) Staženo 301 x

[TomasC]

Ta generátová teorie je správná. To, že si to modeláři zjednodušují obrácením (tedy bude točit při jednom voltu) je jen modelářské zjednodušení.

Počet pólov motora má vplyv na počet otáčok motora. Z tohto uhla pohľadu má teda aj vplyv na KV motora: Čím viac pólov, tým nižšie KV (Keďže otáčky klesli (pri vyššom počte magnetov), ale napätie zostalo rovnaké, tak KV (otáčky na Volt) kleslo).

Ono je to proto, že polové nástavce u běžných více polových motorů (6-9-12...) jsou namotané v sérii, tedy se napětí vygenerované na jednotlivých cívkách sčítá.





A je potřeba rozlišovat pokud se bavím jen o motoru a pokud se bavím o kompletu motor+vrtule.

Ač si někteří myslím, že je údaj o statickém tahu užitečný obecně, tak je dobrý pouze k tomu, jak rychle se model rozjede na letišti. Už jsem to tu vyvracel několikrát.

Komplet motor+vrtule je potřeba optimalizovat pro nejžádanější letovou rychlost.
Jestli je zadáním nejdelší doba letu, tak musím zjistit, při jaké rychlosti modelu má model minimální opadání....
Jestli je zadáním nejdelší dolet, tak musím zjistit, při jaké rychlosti modelu má model nejlepší klouzavost....
Jestli je zadáním rychlost 300km/h je to snadné optimalizuji pro rychlost 300km/h.
Jestli chci viset s modelem, optimalizuji pro 0km/h

Pro vybranou rychlost musím najít pohonný komplet motor+vrtule, která poskytne tah potřebný k překonání odporu (tíhy u visení) modelu při nejvyšší účinnosti pohonného kompletu. Když mám letovou rychlost dokážu najít snadněji vhodnou vrtuli a k ní vhodný motor.

A pokud chci model provozovat ve více režimech, tak je potřeba udělat nějaký kompromis.

Když se s tím nechci moc trápit, tak pohon z podobného modelu opíšu a létám.

[YenyaKas]

Pustíš jen napětí a řídíš šířku impulzu. Ty střídavé motory jsou vlastně pulzní, protože jejich napájení nestřídá kladnou a zápornou složku impulzu. Je tam jen kladná.

No, to právěže ne. Od toho je v ESC šest MOSFETů, aby se mohla přepínat i polarita. Každý ze tří vývodů motoru je tak připojitelný na kladnou nebo zápornou stranu baterky. Podstatná vlastnost ESC je, aby věděl, kdy má pouštět jak polarizované napětí do které dvojice vinutí. Což typicky pozná tak že zkusí něco pustit do jedné dvojice, a dívá se, co se mu indukovalo na třetím momentálně nepoužitém vývodu. A podle toho se rozhodne, jestli jede dobře nebo ne (proto sebou bezsenzorové střídavé motory při rozběhu můžou krátce škubnout opačným směrem, a proto třeba modely aut mají typicky senzorové motory, kdy poloha cívek vůči magnetům je sledována úplně samostatně).

Takže ESC postupně střídavě připíná k baterce jednotlivé dvojice vinutí a ještě u toho mění polaritu (celkem 6 stavů). A frekvenci tohoto přepínání jsem měl na mysli. Ta musí odpovídat otáčkám motoru, a možná bude zajímavá informace, kolik bude motor točit, když do něho budu pouštět ekvivalent určitého sinusového Vrms. To bude to možná souviset s tím KV.

Pak je tam ještě druhá frekvence, kterou máš zřejmě na mysli ty, a kterou v podstatě ESC řídí kolik energie se do té příslušné dvojice vinutí v rámci jednoho z těch šesti stavů má dostat. Tato frekvence je obvykle konstantní a používá se jako PWM (ale nemusí to tak být, dělá se řízení například s konstantní nulovou nebo jedničkovou částí PWM a řídí se ta druhá strana, takže celková frekvence nevyjde stejná). Tahle frekvence ale není důležitá, ta je v podstatě od toho, aby se simulovala ta sinusovka, kterou binárně spínaným MOSFETem uděláš těžko.

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=roO_zR6qNCg[/youtube]

[YenyaKas]

Ta generátová teorie je správná. To, že si to modeláři zjednodušují obrácením (tedy bude točit při jednom voltu) je jen modelářské zjednodušení.

Takže KV motoru říká, při kolika otáčkách za minutu se naindukuje na _jedné_ cívce 1 Vrms? Nebo je to kolik se naindukuje na vývodech motoru (ty cívky v sérii)?

A když se vrátím k tomu mému opačnému chápaní motoru jako motoru, tak proč by měl tentýž motor jen se silnějšími permanentními magnety natočit míň otáček, když na jeho tři vývody přivedu střídavé napětí 1 Vrms? To by muselo například znamenat, že z nějakého důvodu klesne odebraný proud. Může to tak být, že cívka v silnějším magnetickém poli odebírá (do nasycení, pochopitelně) méně proudu?

A pak si dovolím ještě jeden dotaz, kvůli kterému nechci zakládat nové vlákno: Proč se dělají motory se 12 póly, ale 14 magnety? Takto přece nemůžu dosáhnout toho, aby byly sepnuté cívky vždy v ideální pozici vůči magnetům - vždy tam bude u části cívek nějaký posun. Proč ne 12 pólů i 12 magnetů? Kvůli mrtvému bodu, nebo je ještě nějaký lepší důvod?

[TomasC]

Do motoru sinusovka nikdy nejde (kromě případů připojení na 3fáze třeba přes tři trafa..), možná tak pulzy někdy s opačnou polaritou.


Zjednodušeně: Silnější magnet generuje vyšší elektromotorické napětí ve vodiči při stejné rychlosti změny magnetického pole.

Z toho je vidět, že: Stejný magnet generuje vyšší elektromotorické napětí ve vodiči při vyšší rychlosti změny magnetického pole.

[Atto]

Priznám sa, že začínam mať onen povestný pocit, zvaný Deja Vu.

Pred vyše 2 a pol rokom Stryc Aloiz založil vlákno s názvom: Je BLDC motor opravdu stejnosměrný? ( viewtopic.php?f=7&t=80057 ).

V podstate tam padali rovnaké otázky, ako teraz tu.
Vlákno dosiahlo 29 strán a myslím, že sme si tam mnohé dôležité veci ujasnili a mnohé užitočné veci sme sa tam dozvedeli.

Nevadí, veď ako sa hovorí: Opakovanie - mačka múdrosti .

............................

Ale poďme postupne. Navrhujem, aby sme si najprv ujasnili činnosť motora (či už jednosmerného alebo striedavého) bez regulácie otáčok a až potom sa môžeme venovať regulátorom (či už pre jednosmerné alebo pre striedavé motory).

...........................

Atto píše:
Silnejšie magnety (silnejšie magnetické pole) majú za následok zníženie KV.

Keďže som lenivý si to pamätať, tak na to idem radšej logikou v zmysle motora, čoby generátora:
Silnejšie magnety (silnejšie magnetické pole) spôsobia väčšiu zmenu magnetického poľa, čo bude mať za následok vyššie naindukované napätie na cievkach motora (pri rovnakých otáčkach).

A keďže otáčky sú rovnaké, ale napätie stúplo, tak KV (otáčky na Volt) kleslo.

YenyaKas sa pýta:

Moment, jak napětí stouplo? KV jsou přece otáčky naprázdno při jednom voltu. To chceš říct, že při stejném napětí bude motor se slabšími magnety točit naprázdno víc otáček? Jak se mu to stane?

Asi si najprv musíme ujasniť, prečo aký prúd do motora (a niekedy aj z neho) tečie: vo všetkom totiž má prsty BEMF, alebo inak povedané napätie naindukované na cievkach otáčajúceho sa motora.

- ak sa motor netočí, BEMF je nulové a ak na svorky motora pripojím napätie zo zdroja, tak bude (do motora) tiecť prúd, ktorý je daný napätím zdroja a ohmickým odporom vinutia (vnútorný odpor zdroja pre jednoduchosť zanedbáme). Tento prúd bude fakt veľký!

- ak motor roztočím iným motorom na také otáčky, že BEMF je rovnaké ako napätie zdroja, do motora (ani z neho) nebude tieť žiadny prúd.

- ak motor roztočím iným motorom na také otáčky, že BEMF bude vyššie ako napätie zdroja, tak prúd bude tiecť z motora do zdroja.

......................

- ak motor bez záťaže pripojím na zdroj, motor sa roztočí na nejaké otáčky a bude odoberať nejaký (pomerne malý) prúd. Keďže existujú straty (v ložiskách, v medi, v železe, trením vzduchu ...) motor sa neroztočí až na také otáčky, aby sa BEMF rovnalo napätiu zdroja (hoci po tom túži). Odoberaný prúd bude malý a bude (ako vždy) daný pomerom rozdielov napätí Uzdr - BEMF, deleno ohmický odpor vinutia motora.
Ak by som dokázal odstrániť všetky straty, tak sa motor roztočí na také otáčky, že BEMF sa bude rovnať Uzdr a odoberaný prúd bude nulový. OK?

- ak takýto (reálny) motor zaťažím (pribrzdím), viac alebo menej (podľa záťaže) klesnú jeho otáčky, klesne BEMF a odber motora stúpne podľa vyššie spomínaného vzorca.

Otázka je, prečo pri znížení otáčok (pri zvýšenej záťaži) klesne BEMF?
Nuž preto, lebo rýchlosť zmeny veľkosti magnetického poľa v cievkach motora sa znížila: znížili sa otáčky, znížila sa rýchlosť zmeny veľkosti magnetického poľa. OK?

Dúfam, že teraz je už jasné, prečo motor so slabšími magnetmi bude pri rovnakom napätí točiť viac otáčok ako motor so silnejšími magnetmi.

[YenyaKas]

Atto: pěkné vysvětlení, díky.

[StrycAlois]

Asi by bylo dobré trochu to nastudovat, než vymýšlet vlastní teorie.

Příloha princip_ESC_pro_BLDC.pdf je dlouhodobě nedostupná.

Jirko, díky za odkaz.

Ale dovolil bych si upozornit na nějaké drobné nesrovnalosti, které jsou hned v úvodu - v 1. kapitole této publikace.
Autoři se jistě soustředili na procesorovou stránku návrhu BLDC motoru a snad proto jim unikly některé "perly" v úvodu, jenž se zabývají silovou částí návrhu, tedy principem ovládání motoru - spínáním tranzistorů ve střídači.

Obrázky 1.4 a 1.5 zobrazují reverzaci stejnosměrného motoru. Zatímco obrázek 1.4 je celkem správně:

tak obrázek 1.5 jest poměrně zmatečný. Červená čára má snad ukazovat směr elektronů?

O smyslu grafů napravo od schémat lze asi dlouze polemizovat, ale bez vysvětlení to vůbec není jasné. Avšak vysvětlení v textu není!

Rovněž kapitoly o Nezávislém vs. komplementárním řízení (1.2 , 1.21 a 1.2.2) mohou laikovi lehce zamotat hlavu, jelikož je předloženo schéma:

a k tomu je takovéhle vysvětlení funkce:

V případě nezávislého spínání je vždy jeden z tranzistorů sepnut po celou
periodu spínací periodu a druhý je řízen PWM signálem tak, aby bylo dosaženo
potřebné střední hodnoty napětí na svorkách motoru.
1. Q2-on po celou dobu periody, Q1-on/off v závislosti na střední hodnotě
napětí na motoru, viz. Obrázek 1.7.
2. Q1-on po celou dobu periody, Q2-on/off v závislosti na střední hodnotě
napětí na motoru, viz. Obrázek 1.8.

Obrázek 1.7 a 1.8 je v podstatě tentýž jako obrázek 1.6, akorát je snaha o zvýraznění, který z tranzistorů je kdy otevřen. Inu, já z toho moc chytrý nejsem.
Ale možná je to mým věkem .

[honzi]

Dobrý den,jak jsem pročital tohle vlakno o vrtulich,tak se to rozvinulo do vysoce odbornych debat ale ja bych měl takovy možna až moc jednoduchy dotaz,zrovna dodelavam Sportster build od Flite Test s motorem 2217-1100KV,u vyrobce stavebnice je udavana vrtule 1047 a u motoru 1050,1060a1070 jaký je rozdil mezi tim mezičislem 1047 a napřiklad 1050 kterou doma mam ? Dík

[DAF]

Moc velký ne. Ale tuhle odpověď určitě neočekáváš. To číslo znamená, že vrtule má průměr 10 palců a stoupání 4,7, resp 5,0 palců.

[juraj.jurej]

Dobrý den,jak jsem pročital tohle vlakno o vrtulich,tak se to rozvinulo do vysoce odbornych debat ale ja bych měl takovy možna až moc jednoduchy dotaz,zrovna dodelavam Sportster build od Flite Test s motorem 2217-1100KV,u vyrobce stavebnice je udavana vrtule 1047 a u motoru 1050,1060a1070 jaký je rozdil mezi tim mezičislem 1047 a napřiklad 1050 kterou doma mam ? Dík

Záleži od tipu, použitia a výrobcu vrtuli. Napr. 1047 bude GWS, APC slow flyer (SF) Je určená pre pomalé lietadlá. GWS je oproti APC ľahšia a menej pevná. Používa sa hlavne u indoor modeloch, ľahkých modeloch. APC 1050 (10x5) je klasická vrt. pre elektro pohony pre vyšiu záťaž a otáčky. To len tak zhruba.

[nin]

Dávám dohromady termický větroň cca 2500g., 3metry.Motor bude AXI 2826/12,aku Li-po 4S a nevím jakou vrtuli .Uvažoval jsem rozměr 14x6. Může být? Dík

[BoBik_CZ]

Doporučení výrobce jsi četl? https://www.modelmotors.cz/product/detail/471/