Предыдущая подборка: Введение
Предыдущая часть: Составление начальных требований
ВМГ, как мы знаем из предыдущей части, это Винто-Моторная Группа, и мы будем подбирать мотор и пропеллер для поднятия груза весом 50 грамм (на 1 мотор).
Если вы не ориентируетесь в характеристиках моторов, то нужно будет начать это делать. Откуда брать информацию?
Чтобы дать вам точку опоры, я расскажу про широко распространённый формат мотора 2206 2300KV.
1. Тип мотора
Нам нужны бесколлекторные моторы. Как они устроены, мы обсудим отдельно. На данный момент нас интересуют только их характеристики.
2. Объём статора
Любой мотор состоит из ротора и статора. Статор это неподвижная часть, а ротор вращается. Это всё мы опять же обсудим отдельно, а пока примем во внимание, что в интересующих нас моторах статор это пакет стальных пластин, на который намотаны электрические провода.
При прохождении электрического тока через обмотки создаётся магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться.
Цифры 2206 в обозначении мотора описывают объём статора: 22 это диаметр в миллиметрах, а 06 – высота. Очевидно, статор представлен как условный цилиндр с диаметром и высотой, объём которого можно посчитать.
От объёма зависит мощность мотора. Чем он больше, тем сильнее и генерируемое магнитное поле.
Теперь вы можете определить характеристики других моторов: 1804 это диаметр 18 мм и высота 4 мм, 1102 это диаметр 11 мм и высота 2 мм, 4008 это диаметр 40 мм и высота 8 мм.
Эти цифры не являются прямо-таки физически точными, но просто определяют класс мотора. Глядя на них, вы уже можете определить, какой мотор больше и мощнее, а какой меньше и слабее.
Некоторые производители выпускают моторы вроде 2207.5, что означает высоту статора 7.5 мм. Такая точность никакой существенной роли не играет и носит лишь маркетологический характер.
3. KV
Второе обозначение 2300KV это не киловольты, а коэффициент (K) количества оборотов на 1 вольт напряжения (V).
Если совсем условно, то 2300KV обозначает, что мотор совершает 2300 оборотов в минуту при напряжении 1 вольт.
Соответственно, если сделать напряжение 2 вольта, то обороты вырастут до 4600, если 3 вольта, то 6900, и т.д.
На деле это, конечно, не так.
Данный мотор вообще не будет работать от напряжения 1, 2 или 3 вольта.
Чтобы он начал вращаться, ему нужно минимум 5 вольт. А рассчитан он на напряжение вплоть до 16 вольт.
Таким образом, 2300 * 16 = 36800 оборотов в минуту?
Как бы да, но тоже нет. Внутри мотора есть механические и электромагнитные потери. Кроме того, когда мотор работает под нагрузкой, то есть с пропеллером, он также не может выйти на максимальные обороты.
Фактически, обозначение 2300KV нужно нам лишь для эмпирической оценки мощности мотора и сравнения с другими.
Также не делают никакой разницы "точные" числа вроде 1330KV, так как реальная погрешность по KV может быть больше 100.
Сравнивая моторы с разным KV, мы можем примерно понять, какой из них будет вращаться быстрее, а какой медленнее.
Условно говоря, мотор 1000KV с напряжением 10 вольт вращается с такой же скоростью, как мотор 500KV с напряжением 20 вольт. Число KV стало меньше, но напряжение стало больше.
Исходя из этого, мы можем подбирать к моторам соответствующие батареи с большим или меньшим вольтажом.
Что летает с 2206 2300KV?
Это самый популярный формат мотора, я включаю сюда и многие его варианты вроде 2204, 2205, 2207, 2306... а также 1900KV, 2100KV, 2400KV..., всё это довольно близко по характеристикам.
Такой мотор с пропеллером размером 5 дюймов и с напряжением питания 11 вольт развивает тягу (в среднем по больнице) 500 г.
С такими моторами летают в основном гоночные и фристайловые FPV-коптеры. Они достаточно большие, чтобы противостоять ветру, и в то же время достаточно маленькие, чтобы их было удобно транспортировать, манёвренные и быстрые.
Вернёмся к нашей задаче расчёта ВМГ.
Допустим, мы выбрали эти моторы. Каждый мотор весит 30 грамм, а пропеллер – 5 грамм. Под них нужна рама соответствующего размера, которая может весить до 100 грамм. А также батарея с напряжением 11 вольт, с достаточной ёмкостью для полёта в течение 15 минут. Такая батарея может весить 200 грамм. Да, здесь опять пробел, так как нужно про батареи рассказать отдельно, но пока считаем так. Остальные компоненты коптера могут весить около 50 грамм.
Сложим всё вместе с нашей полезной нагрузкой 100 грамм и получим общий вес коптера 590 грамм – округлим его до 600.
Итого, каждый мотор теперь должен поднимать по 300 грамм (600 / 4 * 2). Вот вам и 50 грамм полезной нагрузки...
Учитывая, что 300 грамм это предельная расчётная нагрузка, а мотор способен поднимать 500 грамм, у нас остаётся ещё 200 грамм тяги на мотор, или 800 грамм всего.
Этим запасом мы можем распорядиться следующим образом:
- Поднять энерговооружённость коптера. Для этого ничего делать не надо, мы уже имеем 3.3-кратный запас мощности вместо минимального 2-кратного.
- Использовать более тяжёлую камеру – почему нет?
- Увеличить ёмкость батареи. Это увеличит вес коптера и продолжительность полёта.
- Взять батарею с более низким напряжением, например 7 вольт. Это снизит максимальную тягу примерно до 300 г, что укладывается в требования. Сама батарея при этом станет легче, а значит необходимая тяга тоже снизится.
- Выбрать моторы поменьше, например 1806 2300KV. Они слабее и будут развивать меньше тяги, но зато весят по 20 грамм, то есть коптер облегчится на 40 грамм.
- Выбрать моторы с меньшим KV, например 1900KV. Они весят столько же, но развивают меньше оборотов. Однако за счёт этого у них больше крутящий момент и они работают более эффективно, то есть энергозатраты уменьшатся и время полёта увеличится.
- Попробовать пропеллеры меньшего диаметра, то есть 4 дюйма. Это повлечёт за собой уменьшение и облегчение и моторов, и рамы.
В каждом из этих случаев есть определённые нюансы, которые мы постепенно разберём.
На данный момент мы познакомились с мотором класса 2206 2300KV и видим, что он в принципе хорошо подходит для перевозки камеры весом 100 грамм. Отсюда же получается размер пропеллера 5 дюймов и соответствующий размер рамы.
Что дальше?
Вы должны закрепить в голове опорные характеристики мотора 2206 2300KV, и затем пробовать искать другие моторы, введя в поиск просто "brushless motor" и просматривая всё, что найдётся. Например, 1806 или 3508.
Когда вы просматриваете страницу с мотором, в его описании должна быть тестовая таблица. Её может не быть, тогда просто смотрите другие моторы. Ваша цель не купить их, а просто изучить характеристики.
В таблице указано, с каким пропеллером, с каким напряжением, какую тягу развивает этот мотор.
Не стоит безоговорочно верить этим таблицам, так как указанные в них характеристики часто не вполне соответствуют действительности. Но тем не менее они (в общей массе) дадут представление о том, какую примерно тягу развивают разные моторы и с какими пропеллерами.
Постепенно эти знания отложатся у вас в голове и вы сможете выбирать моторы и пропеллеры уже с первого раза.
Учтите, что мотор поднимает сам себя, поэтому его вес очень важен. Мотор может развивать меньше тяги, но при этом быть легче.
Далее вы должны просто рекомбинировать: можно ли взять моторы меньше? Можно ли уменьшить напряжение батареи? Можно ли взять пропеллер меньше, а напряжение батареи или KV мотора наоборот увеличить?
Если вы берёте меньший пропеллер, он будет легче, рама будет меньше, а значит она тоже будет легче, значит моторам нужно меньше тяги, значит они могут быть легче, и т.д.
Это будет давать сотни различных комбинаций, и поначалу будет казаться полным сумбуром.
Но в конце концов всё уложится в систему, и вы сможете не только выбирать нужную комбинацию, но и оптимизировать параметры по эффективности. Для этого нужно ознакомиться со свойствами пропеллеров, чем мы и займёмся дальше.
Читайте дальше:
