Jak vypočítat průvodce tahem motoru dronů

 

V našich předchozích článcích jsme opakovaně zmiňovali, že motor je základním energetickým systémem dronu, který určuje, zda dron může létat, jak je stabilní ve vzduchu, zda unese váhu a jak dlouho může letět. Již víte, co je bezkartáčový stejnosměrný motor (BLDC), jak fungují motory dronů, a jak vybrat různé typy motorů dronů...

 

Nyní je čas se blíže podívat na další klíčový parametr: tah.

 

Tah určuje, zda dron může vzlétnout a vznášet se, a také určuje, zda můžete na něj montovat kamery, mapovací moduly, nakládat náklad a další vybavení.

 

Nedostatečný tah → nemůže létat; příliš velký tah → plýtvá energií a zkracuje výdrž.

 

Pouze s vhodným tahem mohou motor, vrtule, elektrický regulátor otáček a baterie tvořit stabilní a efektivní systém.

 

V následující části vás krok za krokem naučíme základní myšlenky vyhodnocování tahu, od definice tahu, výpočtu výkonu motoru, doporučení poměru tahu k hmotnosti až po metody párování ESC.

 

Ve fyzice je tah síla, která tlačí objekt dopředu nebo nahoru, a její jednotkou je obvykle Newton (N) nebo gram (g)/kilogram (kg). V odvětví dronů se k měření tahu motoru častěji používají „gramy" nebo „kilogramy", což přímo odráží, kolik hmotnosti dokáže „zvednout".

 

1. Základní definice tahu

Tah = Motor + síla vrtule směrem nahoru při určitém vstupním výkonu

 

Například:

Pokud motor produkuje tah 1000 g, znamená to, že dokáže „zvednout" hmotnost menší než 1 kg za statických podmínek.

 

Tah každého motoru kvadrokoptéry je 1000 g a celkový tah je 4000 g (4 kg), což teoreticky unese maximální vzletovou hmotnost 2 kg (poměr tahu k hmotnosti 2:1).

Tato hodnota přímo souvisí se „vzletovou schopností" a „nosností" letadla.

 

2. statický tah vs dynamický tah

V praktických aplikacích často rozlišujeme mezi statickým tahem a dynamickým tahem:

typ	Definice	Testovací metoda
Statický tah	Tah generovaný motorem + vrtulí ve vzduchu	Umístěno na platformě testovacího testu
Dynamický tah	Tah, který může motor + vrtule poskytnout v letu/pohybu	Větrné tunel nebo letecké měření (složitější)

Hodnota motorového tahu, o které často mluvíme, obvykle odkazuje na „statický tah", což je také standardní data testovaná a publikovaná výrobci motorů .

 

3. Poměr tahu k váze: klíčový indikátor pro výběr motoru

Poměr tahu k váze=Celkový tah ÷ vzletaná hmotnost, je důležitým indikátorem pro vyhodnocení výkonu letu:

Použití letu	Doporučený poměr tahu k váze	ilustrovat
Letecká fotografie/mapování dronu	2:01	Zajistěte vznášení a stabilitu zatížení
Průmyslový průzkum/operace Highland	2.5:1 ~ 3:1	Zlepšit redundanci a zvládnout změny tlaku/prostředí vzduchu
Racing FPV Drone	4:1 ~ 6:1	Rychlé zrychlení a intenzivní manévry vyžadují vysoký poměr tahu k hmotnosti

Například pro leteckou fotografii s dronem s vzletovou hmotností 1500 g je doporučený celkový tah asi 3000 g, což znamená, že musíte vybrat řešení, kde každý motor může poskytnout nejméně 750 g statického tahu .

 

Chcete -li porozumět mechanismu tvorby tahu motoru, musíte pochopit základní fyzický vztah:

Motor Power (W)=napětí (v) × proud (a)

 

Generování tahu v podstatě spočívá v tom, že poté, co motor spotřebuje určité množství elektrické energie, urychlí vzduch směrem dolů skrz vrtuli, čímž vytvoří reakční sílu směrem nahoru. Čím větší je tah, tím vyšší je spotřeba energie, tím větší je proud a tím rychlejší je nárůst teploty.

 

1. Vliv napětí, proudu a napájení na tah

parametr	Prohlášení o dopadu
Napětí (V)	Čím vyšší je napětí, tím vyšší je výkon, když je proud stejný→ vhodnější pro velké tahové platformy
Aktuální (a)	Označuje aktuální intenzitu zatížení motoru . Čím větší je zatížení, tím více energie spotřebovává a čím vyšší je zvýšení teploty ., musí být porovnána s dostatečným ESC .
Síla (W)	Čím větší je síla, tím větší je tah teoreticky, ale buďte opatrní, zda překračuje limity motoru a esc .

 

Vylepšení tahu nelze dosáhnout pouhým zvýšením jediného parametru . Například jednoduše zvýšení napětí nebo proudu může způsobit přehřátí, ESC Burning, pokles napětí baterie nebo dokonce ztrátou regulace letu .

 

2. Vztah mezi hodnotou KV a tahem: Nenechte se zaměňovat „vysokou rychlostí"

Hodnota KV (ot./min./V) udává otáčky, kterých může motor dosáhnout, když je motor v klidovém stavu a vstupní napětí je 1 V. Například pro motor s výkonem 1000 KV jsou teoretické otáčky 10 000 ot./min. při napětí 10 V.

 

Vysoká hodnota KV: vysoké otáčky, ale nízký točivý moment, vhodné pro malé vrtule, lehké zátěže a závodní scénáře;

 

Nízká hodnota KV: nízké otáčky, ale vysoký točivý moment, vhodné pro velké vrtule, velký tah a nosné plošiny.

Mylná představa: Vyšší KV nemusí nutně znamenat větší tah. Skutečný tah závisí na výkonu a účinnosti, které může motor trvale dodávat při určitém zatížení (vrtule).

 

3. Příklad analýzy: Rozdíly v tahu různých KVS na stejné platformě

Jako příklad vezměte dva motory VSD:

model	Hodnota KV	Rozsah napětí	Maximální výkon	Maximální tah	aplikace
2306	2400KV	6S	901W	1683g	FPV Racing Machine
3115	900KV	6S~8S	1617W	4185g	Multi-rotorová letecká fotografie

 

Se stejným napětím 6S, ačkoli 2306 má vysokou rychlost, jeho tah je zjevně nižší než u 3115. Toto je nejlepší vysvětlení, že hodnota KV není úměrná tahu .

 

Výpočet tahu motoru není tak „metafyzický", jak si mnozí lidé myslí ., i když nemáte sofistikované testovací zařízení, pokud zvládnete základní logiku, referenční data a přiměřené odhady, můžete učinit předběžný úsudek o tom, zda je motor vhodný pro váš projekt Drone .

 

Učíme vás na třech úrovních:

1. Metoda odhadu poměru tahu k váze (použitelná pro většinu aplikačních scénářů)

Toto je nejběžnější a praktický základ pro výběr:

Doporučený celkový tah=Vztahová hmotnost × Doporučený poměr tahu k váze

Typ letu	Doporučený poměr tahu k váze
Letecká fotografie/mapování	2:01
Nákladní/průmyslové vyšetřování	2.5–3:1
Závodit	4–6:1

 

příklad:

Chystáte se sestavit kvadrokoptérový dron pro leteckou fotografii . Jeho vzletová hmotnost, když je plně načtena, je 2 . 2 kg.

Doporučený poměr tahu k váze je 2: 1, takže potřebujete celkový tah větší než nebo rovný 4 . 4kg (4400g).

Pak by měl být minimální tah každého motoru: 1100g .

 

2. Metoda porovnání tabulky (použitelné, pokud jsou data výrobce)

Pokud vyberete motor s podrobnými testovacími údaji, například řada VSD, můžete přímo odkazovat na jeho maximální parametry statického tahu a porovnat je s vašimi potřebami .

Motor model	Doporučené napětí	Maximální tah	Doporučené maximální zatížení (poměr tahu k váze 2: 1)
3115	6S–8S	4185g	Menší nebo rovné2,1 kg
2808	6S	2910g	Menší nebo rovné1,45 kg
2306	6S	1683g	Menší nebo rovné0,8 kg

 

Tímto způsobem můžete rychle odfiltrovat rozsah motorů, které splňují požadavky na zatížení celého stroje .

 

3. Metoda manuálního výpočtu (pro podrobný odhad nebo uživatele pro kutily)

Pokud jste velmi citliví na parametry nebo nemáte připravená tahová data, můžete je také odhadnout na základě následujícího vztahu:

(1) Odhad metody napájení:

Teoretický tah ≈ C × √ (průměr energie ×

Kde C je empirický koeficient, obvykle v rozmezí od 6 do 9. Čím větší je vrtule, tím vyšší je účinnost .

 

Příklad: Odhadujete maximální výkon motoru na 1600W s 13- palcovou vrtulí .

Odhadovaný tah je ≈ 7 × √ (1600 × 13) ≈ 7 × √20800 ≈ 7 × 144 ≈ 1008G

 

Tato metoda je vhodná pro přibližný odhad a skutečný tah musí být stále založen na skutečných měřeních .

 

Jakmile určíte požadovaný model tahu a motoru, dalším krokem je zvážení porovnávání podpůrného systému, zejména ESC a baterie . Pokud je proud ESC nedostatečný a výstup baterie je nestabilní, nebude systém fungovat stabilně, i když je tah dostatečný .

 

Zde jsou tři základní principy shody:

1. ESC proud musí být větší než maximální proud motoru

Hodnocení proudu ESC by mělo překročit maximální kontinuální proud motoru o faktor 1,2 až 1,5

 

Praktická rada: Vyberte ESC, který je 20-50% vyšší než maximální proud motoru

 

příklad:

Motor VSD 3115, maximální proud je asi 50a

→ Doporučený proud ESC větší nebo roven 60a

 

Motor VSD 2306, maximální proud je asi 35a

→ Doporučený proud ESC větší nebo roven 45a

 

Poznámka: Ačkoliv výběr příliš velkého ESC je bezpečný, může také zvýšit hmotnost a spotřebu energie, což má za následek odpad na účinnost .

 

2. Napětí baterie by mělo odpovídat hodnotě KV motoru a prostředí použití

Hodnota KV určuje, kolik S baterií byste měli použít (1s=3.7 v) . Výběr nesprávného napětí baterie povede k nedostatečnému tahu nebo přetížení a vyhoření .

Rozsah KV	Doporučené číslo baterie S	Návrhy aplikace
800–1000KV	6S ~ 8S	Střední a rozsáhlé letecké fotografie/průzkum
1300–1500 kV	4S ~ 6S	Multi-rotorová platforma
1800 kV a výše	4S ~ 6S	FPV Racing, lehké letadlo

 

příklad:

Motor VSD 4720, 420 kV → 6s ~ 8s Doporučeno

VSD 2808 Motor, 1500 kV → 6s Doporučeno

Motor VSD 2306, doporučení 2400 kV → 4S nebo 6s (v závislosti na požadavcích na úkol)

 

3. Velikost vrtule ovlivňuje účinnost tahu a zatížení systému

Čím větší je velikost vrtule, tím větší je točivý moment a tah, ale čím větší je zátěž na ESC a motoru . Doporučuje se vybrat přiměřenou kombinaci typu vrtule založené na testovacích datech poskytnutých výrobcem .

 

V kombinaci s případy motoru VSD rychle dokončete výběr tahu a podpůrného systému

V předchozích oddílech jsme vysvětlili definici tahu, metody výpočtu, vztahu na napětí a na to, jak vybrat ESC a baterii . Nyní použijeme skutečná data Motors VSD Drone, abychom vám ukázali praktickou logiku výběru .

 

Níže jsou uvedeny některé typické modely odpovídajících návrhů výběru, vhodné pro různé letové scénáře od lehkých běžeckých dronů po velké multi-rotory:

Motor model	Hodnota KV	Doporučení napětí	Maximální tah	Doporučené čepele vrtule	Doporučený proud ESC	Použitelné scénáře
2306 Motor dronů	1800–2400KV	4S~6S	1683g	5×4.3×3 Vrtule tří Blade	Větší nebo rovnající se40A	FPV Racing/ Drone
2808 Drone Motor	1300–1950KV	6S	2910g	7-9 palcová vrtule	Větší nebo rovnající se45A	Střední závodní/ malé zatížení multirotor
2207 Motor dronů	1960KV	6S	1702g	5 palcová vrtule	Větší nebo rovnající se40A	Racing Drone
3115 Dron Motor	900–1520KV	6S~8S	4185g	13×6.5 Vrtule	Větší nebo rovnající se60A	Letecká fotografie/průzkumná drony
2812 Drone Motor	900KV	6S	2710g	10-12 palcová vrtule	Větší nebo rovnající se50A	Střední zatížení letecké fotografie/průmyslové letové platformy
2807 Drone Motor	1350–1750KV	4S~6S	2728g	6-8 palcová vrtule	Větší nebo rovnající se50A	Vysoká manévrovatelnost multirotorická / flexibilní platforma
4720 Motor dronů	420KV	6S~8S	7232g	15×7×3 nebo 13×9×3	Větší nebo rovnající se80~100A	Střední a velký letecký průzkum/komerční platforma
5315 Drone Motor	380KV	6S~12S	9034g	18×5,5 Vrtule	Větší nebo rovnající se100A	Platforma pro dron/doručování průmyslového stupně

 

POZNÁMKA: Doporučuje se, aby byla hodnota proudu ESC v tabulce větší nebo rovná maximálnímu proudu motoru × 1 . 2 ~ 1.5. Velikost vrtule se doporučuje na základě účinnosti testu . Skutečný výběr by měl být na základě zatížení, čas letu a struktury těla.

 

Připomenutí tipů na výběr:

 

Pokud máte obavy o výdrž baterie, měli byste upřednostňovat kombinaci nízké velké vrtule KV +;

 

Pokud hledáte výbušnou sílu nebo závodní reakci, výběr vysokého vrtule KV + bude obratnější;

 

Doporučuje se používat baterie s vysokou c-rate, aby se zabránilo proudovým úzkým místům ovlivňujícím tahový výkon .

 

ESC musí mít dostatek proudu, aby se zabránilo vyhoření kvůli dlouhodobému těžkému zatížení .

 

Ve společnosti VSD jsme pro každý model poskytli kompletní testovací data a podpůrná doporučení, která vám pomůže rychle dokončit výběr energetického systému a snížit náklady na pokus a chyby .

 

Pro podrobné datové listy, křivky výkonu tahového výkonu nebo doporučení vlastního energetického systému neváhejte kontaktovat náš tým . Nabízíme plnou podporu pro konzultace s OEM/ODM--od návrhu na hromadnou výrobu . Poskytujeme jednorázovou podporu od řešení pro hromadnou výrobu pro zákazníky OEM/ODM . .