Если на пальцах - то на тягу "расходуется" именно ток, а не напряжение.
Вообще-то электромотор (особенно в сочетании с регулятором и его ШИМ)- это "токовый" прибор. И потребляемая им мощность I*I*Rо, а не Uвх*I, что не одно и то же. Напряжение интересует лишь как средство обеспечения тока.
На работе не было возможности составить относительно полный ответ.
Так вот, когда я преподавал подобные дисциплины, то за такой ответ спокойно ставил "трояк", хотя студенты всегда считали меня либералом. Наверное, именно поэтому (гм!).
Последняя фраза не несёт смысловой нагрузки, ибо ток, вне всякого сомнения, может течь только в случае разности потенциалов (т.е. напряжения!) и проводящей среды. Теперь по поводу "токового" прибора.
Токовым прибором может быть лампочка или, в случае обмоток, соленоид. Мотор - никогда, поскольку мотор, в отличие от других нагрузок, вырабатывает ток, направленный навстречу питающему. Мы, разумеется, рассматриваем питание мотора постоянным током.
Чтобы доказать эту простую истину, представим себе обычный коллекторный мотор, питаемый от источника тока (Не напряжения, а тока!).
Включим его, замерим ток, напряжение, перемножим эти величины и получим потребляемую мощность. А потом... будем притормаживать вал мотора всё больше и больше. Что произойдёт?
Обороты мотора начнут падать, напряжение на нём будет уменьшаться, а ток останется всё тем же! Ведь питаемся-то мы от источника тока. Перемножим величины и получим падение мощности. Далее затормозим вал до полной остановки. Ток останется прежним, напряжение упадёт практически до нуля, а значит, мощность тоже упадёт практически до нуля.
Так как же быть с выдвинутой формулой W = I*I*R? А никак, поскольку эта формула хороша для паяльника, но не для мотора.
А теперь запитаем этот же мотор от источника напряжения и проведём тот же эксперимент. Что мы получим?
При торможении вала напряжение меняться не будет, но упадут обороты, снизится противоЭДС и возрастёт ток, т.е. возрастёт потребляемая мощность!
Затормозить хороший мотор до полной остановки нам, скорее всего, не удастся, поскольку в пределе ток возрастёт до I = U/Rобм, где Rобм у идеального мотора равно нулю, а у хорошего - нескольким миллиомам. И мотор благополучно сгорит, не переварив подаваемую на него мощность.
Именно свойство мотора генерировать противоЭДС позволяет (раньше позволяло) строить моторы с бесконечным (!) числом оборотов при вполне конечном питающем напряжении. Теоретически, конечно. Такие моторы использовались для раскрутки гироскопов самолётов и ракет. Эти моторы "с последовательным возбуждением" имели статорную обмотку, соединённую последовательно с якорем (ротором). Максимальные обороты такого мотора ограничивались только трением в подшипниках и достигали сотен тысяч оборотов в минуту (на слух - комариный писк!).
К чему это всё? К тому, что процессы, проходящие даже в простых коллекторных машинах не так просты, чтобы по результатам экспериментов выдавать ответы с наскока. Процессы потребления тока в трёхфазных моторах примерно схожи, но в них присутствуют ещё такие параметры, как реакция конкретного процессора (его программы) на изменения нагрузки, а также различные переменные динамические параметры. Для простоты рассуждений можно пользоваться усреднённой моделью двухполюсного инраннера с частотой коммутации 8 кГц. Тогда мощность, потребляемая таким мотором, будет равна напряжению, умноженному на интеграл длительности импульсов тока в единицу времени.
Несмотря на теоретические рассуждения, открытым остался вопрос: почему тяга более пропорциональна току, чем мощности? Я использую не вполне корректное выражение "более, чем", поскольку обе зависимости нелинейны. Иначе говоря, если при равных мощностях тяга больше при большем токе, то куда "девается" разница??? То, что не в тепло, вернее, не вся разница в тепло, то это факт.
В заключение хочу подчеркнуть, что на данном этапе вопрос КПД импеллера мы не рассматриваем.
А вот и первый сюрприз! Да ещё на подготовительном этапе.
Размышлял я над тем, какой аргумент выбрать для функции тяги - ток или мощность. Казалось бы, всё равно, а если принять во внимание, что напряжение свежезаряженного аккумулятора не садится сильно под нагрузкой, то зависимости тяги от тока или мощности должны отличаться только коэффициентом. Вроде, всё логично. Посему я решил, что график зависимости тяги от отдаваемой батареей мощности будет более информативным...
Однако, старый экспериментатор пересилил во мне теоретика и я решил просто (тупо, как выразилась бы современная молодёжь!) померить эти величины на стенде. И вот что вышло.
К сожалению, я не умею вставлять в сообщение таблицы, поэтому привожу её в заархивированном виде:
Таблица состоит из двух частей: слева - использована батарея 4S, а справа - обычная 3S.
Получилось, что при одной и той же мощности тяга выше там, где больше ток, а не напряжение. Причём этот эффект чётко отслеживается во всём диапазоне мощностей - от самой малой, до "газ до упора!"
Валентин, я могу судить по "Шторху". У этих самолётов крыло расположено слишком высоко над центром тяжести даже для высокопланов. При этом в пикировании ЦТ активно смещается назад относительно фокуса, и самолёт стремится выйти в горизонт. И, как следствие, теряет скорость. При этой конфигурации 27 - 30% будет мало. Думаю, что нужно процентов 20, не больше. Тогда он будет планировать и без мотора. Мой "Шторх" ведёт себя так же, как описывает "Concord". На посадке любит малый газ. Иначе чуть зазевался - уже потерял скорость и свалился на крыло. А у меня центровка - 27%. А вот у "Пайпера" центровка на 22% - самое то, летает птицей!
Интересно, что в моих картинках "Вильга" ,как правило, с круглым капотом и двухлопастным винтом. Мотор у неё звездообразный, воздушного охлаждения, потому и капот круглый со шторками как у Як-12.
Я давно уже пользуюсь вот таким цифровым индикатором ( наземным).
Уменьшено до 31% 286 x 179 (19.95 килобайт)
Лично мне нравится. По кругу показывает общее напряжение батареи и каждой банки. Маленький , автономный можно использовать во многих случаях...
Приобрёл и я пару таких индикаторов. Вчера пришла, наконец-то, посылка.
Взял хорошо сбалансированный аккумулятор и промерил напряжения каждой банки сначала вольтметром, потом этими индикаторами.
Результат:
Вольтметр показал 3,794; 3,794; 3,795 вольт
1-й индикатор, 1-й замер: 3,81; 3,84; 3,83 вольт.
2-й замер: 3,86; 3,82; 3,81 вольт.
2-й индикатор, 1-й замер: 3,82; 3,83; 3,82 вольт.
2-й замер: 3,84; 3,82; 3,81 вольт.
Аналогичная неустойчивость показаний наблюдалась и для 4-х баночной батареи
Короче, каждый замер отличается от предыдущего, причём разброс доходит до 40 мВ. То есть, это, действительно, просто индикатор, а к цифровым показаниям нужно относиться с осторожностью.
На фоне этих приборчиков мой "светодиодный вольтметр" выглядит просто образцовым, твёрдо оставаясь в пределах погрешности +/- 5 мВ.
Советские вилки с круглыми корпусами невозможно вставить в такие розетки из-за внутренних наплывов справа и слева и выступающих заземляющих контактов. Литые вилки с мягкими корпусами легко "модифицировать" для таких подключений, срезав им немного боковины, и выбрав пазы сверху и снизу под заземляющие контакты, или так же срезав лишнее.
Из своего опыта: Был в Китае несколько раз - в Пекине и Сычуани. Во всех отелях были универсальные розетки, принимающие почти все вилки, кроме, быть может, самых экзотических.
А мне вот этот мотор приглянулся. При весе 54 грамма может питаться и от 3-х и от 4-х банок, при этом мощность от 200 до 315 ватт! И Кv прекрасный - 1000 об/вольт. Что ещё нужно для счастья? Только винты 9х6 или 10х5. Если бы у меня не было подобного, обязательно прикупил бы...
Вот и раскатывай губы! Где-то в районе новогодних праздников я прельстился на рекламу полётов именно в Б.Грызлово на самолёте "Sportstar" за 2800 руб (20 минут). А сегодня уже не нахожу этих завлекалок. Остались только полёты на Як-18Т за 4200. Чувствуется, что лето приближается.
Что ж, как говаривал Семён Семёнович, "будем искать"!
"...Это я все к чему ? Если кто хочет подняться в небо не только душой, но и всем остальным телом - оно сейчас вполне реально. И не только в качестве пассажира. И не сказать, чтобы очень уж дорого..."
Эх, спасибо за тему! Полностью разделяя мотивы, добавлю от себя запланированное на лето. Например, вот здесь можно подобрать площадку (я для себя выбрал Б.Грызлово - всего 80 км от моего дома) и полетать меньше, чем за 3 тыс. руб. Ну, а дальше... как пойдёт!
Я для армирования заполняю объём подходящей сухой деревяшкой с вбитыми в неё гвоздями. Торчащий из болвана конец этой деревяшки служит удобной ручкой, которую можно зажать в тиски. А насчёт хрупкости - не знаю, не ронял. Но помню, что из гипса раньше (а может, и сейчас) скульпторы делали бюсты и другие скульптуры.
Главное - сушить болван медленно, вдали от батарей, иначе может треснуть. Кстати, зачастую трещина не влияет на качество сформированного капота (кузова).
Как я понимаю, моногоразовый болван для термической формовки кузовов должен быть только деревянный, остальное либо дорого, либо недолговечно???
А почему не гипс? Залил старый кузов и пеки новые как блины! Я, например, новые капоты самолётов на всякий случай заливаю, и храню болваны для повторения. Очень помогает!
Эксперимент медленно продвигается вперёд. Поскольку мои импеллеры металлические, то и конуса-насадки будут из металла. Какого? Крылатого, т.е. алюминия. В выходные пришлось пожертвовать частью здоровья (чего не сделаешь ради любимого увлечения!) и изготовить первую пару конусов:
Делал так: сначала рассчитал диаметр выходного отверстия, потом вычислил длины и радиусы окружностей усечённого конуса, радиусы дуг, и нарисовал развёртки на бумаге. Потом свернул их для проверки на импеллере и, убедившись, что всё ОК, перенёс развёртки на "пивной" алюминий. Переднюю часть обернул на самом импеллере, а заднюю - на оправке. Шов проклеил циакрином. Для прочности использовал кольца армированного скотча. Получилась пара этаких "двигателей Туманского". Красиво, однако...
Установил их на стенде с помощью скотча. Можно включать.
Но тут оказалось, что забарахлил сервотестер, вернее, его потенциометр. Поскольку такого же, да ещё с линейной характеристикой не оказалось, пришлось отложить начало испытаний.
А свободно вращающийся винт должен оказывать сопротивление несколько меньшее, чем заблокированный.
Или я не прав?
А как же авторотация вертолётов? Ведь они могут спокойно сесть с выключенным двигателем, если есть высота для раскрутки несущего ротора.
Что же касается работы мотора в режиме генератора, то это и есть т.н. тормоз. Только выходные клеммы генератора при этом замыкаются накоротко с помощью ключей. Если выход не замкнуть, то никакого сопротивления вращению у мотора не будет. (Кроме сил трения в подшипниках, разумеется.)
Наконец-то и я сподобился - приобрёл пару небольших импеллеров. Идея самолёта с ними ещё смутная, но сами "игрушки" жгут ладонь, хочется их попробовать.
Решено провести ряд экспериментов с замерами тяги в разных конфигурациях насадок - конических, цилиндрических и т.п. Его величество эксперимент ответит на многие вопросы о правильности и эффективности применения этих движителей.
Для этого поместим оба импеллера на стенд для замеров тяги. Запитал их от пары свежезаряженных аккумуляторов и замерил тягу чистых приборов без насадок.
Для измерения тока и мощности использую вот этот прибор:
Первое прикидочное измерение тяги дало вот такие цифры:
Теперь буду делать различные конусы и замерять тягу двух импеллеров в случаях:
- чистый (без насадок).
- с сужающимися насадками с выходной площадью равной 0,9 от чистой площади воздушного потока импеллера.
- с сужающимися насадками с выходной площадью равной чистой площади воздушного потока.
- с цилиндрическими насадками.
- с коническими расширяющимися насадками.
- с какими-нибудь ещё.
Дело за малым - изготовить несколько пар одинаковых конусов.
Не прошло и трёх месяцев, как я получил вожделенную посылку из Гонконга. Среди многих "вкусностей" там были несколько видов индикаторов состояния батарей. Я их протестировал и остался очень довольным! Крохотные приборчики весом менее 10 граммов проявили прекрасные качества: дружно орали при просадке любой банки ниже 3,4 вольта. Индикатор с одной пищалкой рассчитан на 3 банки, а с двумя - на 3 или 4 банки.
Кроме этих индикаторов, которые предназначены для установки на борт, я не удержался и приобрёл "светодиодный вольтметр" для экспресс-проверки аккумуляторов на поле.
Рассчитано это чудо на 2-6 банок липолей, шаг зажигания светодиодов - 100 мВ. Цвета - как в светофоре, пока зелёный, летай смело, потом жёлтый, а после 3,1 вольта - красный.
На фотографии - тест четырёхбаночного аккумулятора в режиме хранения.
При цене 8$ за 3S2200 я предпочитаю иметь возможность в любой момент сорваться и поехать летать, пусть даже раз в два года меняя батарейки...
Я достаточно нациклировался никеля в свое время, больше не хочу башку забивать. Главная фича лития - он МОЖЕТ быть готов к применению в любой момент. И я этой фичей хочу пользоваться :-)))
Разделяю такой подход. Летом у меня в багажнике катается самолёт с парой под завязку заряженных батарей. Тихий вечер, пара свободных часов - и я на "аэродроме". И ещё один аспект. Когда я несколько лет назад приложил об землю батарею за 2500 руб., то очень расстроился! Долго выправлял её, веря в чудо. Чуда не произошло, одна банка тихо скончалась к концу сезона. А сейчас, имея десяток десятидолларовых батарей, я даже думать забыл о возможности их повредить. Хотя это не значит, что я не берегу их. Просто липоли по сравнению с никелем - другой уровень культуры. Культуры эксплуатации. И нужно чётко представлять себе рамки их возможностей.
Кстати, этой зимой я не удержался и на балконе в снегу проткнул шилом старую батареечку 2S 900 мАч. Причём заряженную процентов на 20. Эффект был потрясающий! Пламя с рёвом и вонючим дымом образовало полуметровый шар. От батареи (и разъёма JST) не осталось ничего. Никому не пожелаю испытать это вблизи!
Вот вам и рамки их возможностей! А вот и выход за них!
Выходной канал импеллера и тяга.
в Справочная информация
Опубликовано
На работе не было возможности составить относительно полный ответ.
Так вот, когда я преподавал подобные дисциплины, то за такой ответ спокойно ставил "трояк", хотя студенты всегда считали меня либералом. Наверное, именно поэтому (гм!).
Последняя фраза не несёт смысловой нагрузки, ибо ток, вне всякого сомнения, может течь только в случае разности потенциалов (т.е. напряжения!) и проводящей среды. Теперь по поводу "токового" прибора.
Токовым прибором может быть лампочка или, в случае обмоток, соленоид. Мотор - никогда, поскольку мотор, в отличие от других нагрузок, вырабатывает ток, направленный навстречу питающему. Мы, разумеется, рассматриваем питание мотора постоянным током.
Чтобы доказать эту простую истину, представим себе обычный коллекторный мотор, питаемый от источника тока (Не напряжения, а тока!).
Включим его, замерим ток, напряжение, перемножим эти величины и получим потребляемую мощность. А потом... будем притормаживать вал мотора всё больше и больше. Что произойдёт?
Обороты мотора начнут падать, напряжение на нём будет уменьшаться, а ток останется всё тем же! Ведь питаемся-то мы от источника тока. Перемножим величины и получим падение мощности. Далее затормозим вал до полной остановки. Ток останется прежним, напряжение упадёт практически до нуля, а значит, мощность тоже упадёт практически до нуля.
Так как же быть с выдвинутой формулой W = I*I*R? А никак, поскольку эта формула хороша для паяльника, но не для мотора.
А теперь запитаем этот же мотор от источника напряжения и проведём тот же эксперимент. Что мы получим?
При торможении вала напряжение меняться не будет, но упадут обороты, снизится противоЭДС и возрастёт ток, т.е. возрастёт потребляемая мощность!
Затормозить хороший мотор до полной остановки нам, скорее всего, не удастся, поскольку в пределе ток возрастёт до I = U/Rобм, где Rобм у идеального мотора равно нулю, а у хорошего - нескольким миллиомам. И мотор благополучно сгорит, не переварив подаваемую на него мощность.
Именно свойство мотора генерировать противоЭДС позволяет (раньше позволяло) строить моторы с бесконечным (!) числом оборотов при вполне конечном питающем напряжении. Теоретически, конечно. Такие моторы использовались для раскрутки гироскопов самолётов и ракет. Эти моторы "с последовательным возбуждением" имели статорную обмотку, соединённую последовательно с якорем (ротором). Максимальные обороты такого мотора ограничивались только трением в подшипниках и достигали сотен тысяч оборотов в минуту (на слух - комариный писк!).
К чему это всё? К тому, что процессы, проходящие даже в простых коллекторных машинах не так просты, чтобы по результатам экспериментов выдавать ответы с наскока. Процессы потребления тока в трёхфазных моторах примерно схожи, но в них присутствуют ещё такие параметры, как реакция конкретного процессора (его программы) на изменения нагрузки, а также различные переменные динамические параметры. Для простоты рассуждений можно пользоваться усреднённой моделью двухполюсного инраннера с частотой коммутации 8 кГц. Тогда мощность, потребляемая таким мотором, будет равна напряжению, умноженному на интеграл длительности импульсов тока в единицу времени.
Несмотря на теоретические рассуждения, открытым остался вопрос: почему тяга более пропорциональна току, чем мощности? Я использую не вполне корректное выражение "более, чем", поскольку обе зависимости нелинейны. Иначе говоря, если при равных мощностях тяга больше при большем токе, то куда "девается" разница??? То, что не в тепло, вернее, не вся разница в тепло, то это факт.
В заключение хочу подчеркнуть, что на данном этапе вопрос КПД импеллера мы не рассматриваем.
С уважением,
Виктор.