بقلم تشارلز بلوان
درس تعليمي بالفيديو
يُعد اختبار محركاتك ومراوحك الطريقة الأكثر فعالية لتقييم الأداء وتحديد مجالات التحسين في تصميمك.
فهو يتيح لك إجراء تحسينات في الكفاءة، والتي تترجم مباشرة إلى زيادات في القدرة على التحمل، ووقت الطيران، وسعة الحمولة، والمزيد.
سنتناول في هذا المقال كيفية اختبار المحركات والمراوح وأسباب ذلك.
جدول المحتويات
- لماذا يجب اختبار محركاتك ومراوحك
- ما المعايير التي ينبغي لي قياسها؟
- كفاءة المحرك التيار المباشر بدون فرش
- كفاءة المروحة
- الكفاءة الإجمالية للنظام
- كيفية اختبار المحركات والمراوح باستخدام منصة الدفع
- إجراء الاختبارات الساكنة
- كيفية استخدام نتائج الكفاءة
لماذا يجب اختبار محركاتك ومراوحك
يجب عليك أولاً أن تسأل نفسك: ما هي احتياجاتك أو احتياجات المستخدم النهائي؟ هذا السؤال مهم لأنه سيساعدك على معرفة المعايير التي ينبغي تحسينها.
- هل تريد الطيران لفترة أطول لتصوير مقاطع فيديو دون انقطاع لفترات أطول؟
- هل تريد حمل حمولة أكبر؟
- هل تحتاج إلى المزيد من الدفع والقوة للطيران بشكل أسرع، أو لتحسين التحكم في الرياح القوية؟
- هل تعاني من مشكلات ارتفاع درجة الحرارة ويتطلب تطبيقك تقليل معدل الفشل؟
يعتمد الاختيار النهائي لنظام الطاقة ليس فقط على الهيكل الجوي والحمولة، بل وأيضًا على التطبيق الذي تستخدمه.
ما المعايير التي ينبغي لي قياسها؟
كفاءة المحرك التيار المباشر بدون فرش
الشكل 1: محرك التيار المباشر بدون فرش NTM propdrive 35-30 ومروحة كربونية Quantum 13-4
لتحديد خصائص المحرك بشكل كامل وتحديد كفاءته، تحتاج إلى قياس المعايير التالية.
- الجهد الكهربائي (V)
- التيار الكهربائي (A)
- مدخل الخانق (%)
- حمل المحرك أو عزم الدوران (Nm)
- السرعة (دورة في الدقيقة)
المعايير المذكورة أعلاه مهمة لأنها تتيح لك تحديد مؤشرات الأداء الرئيسية التالية:
- القدرة الميكانيكية (واط) = عزم الدوران (Nm) * السرعة (راديان/ثانية)
- القدرة الكهربائية (واط) = الجهد الكهربائي (V) * التيار الكهربائي (A)
- كفاءة المحرك = القدرة الميكانيكية / القدرة الكهربائية
تعتمد سرعة الإخراج على الخانق، بالنسية المئوية، وعلى الحمل أو عزم الدوران، بوحدة نيوتن متر. إذا كنت تريد تحديد خصائص المحرك بشكل كامل، فستحتاج إلى اختباره بجهود إدخال متعددة وأحمال مختلفة. يتم تغيير الخانق باستخدام وحدة التحكم، ويتم تغيير الحمل من خلال نوع وحجم المروحة.
للمزيد من القراءة: كيفية عمل المحركات التيار المباشر بدون فرش واختبارها
كفاءة المروحة
لإيجاد كفاءة المروحة، ستحتاج إلى قياس المعايير التالية:
- السرعة (دورة في الدقيقة)
- عزم الدوران (Nm)
- الدفع (غ)
تتيح لك هذه المعايير تحديد:
- القدرة الميكانيكية (واط) = عزم الدوران (Nm) * السرعة (راديان/ثانية) ← نفس المحرك
- كفاءة المروحة (غ/واط) = الدفع (غ) / القدرة الميكانيكية (واط)
لاحظ أن القدرة الميكانيكية متساوية للمحرك والمروحة. ويرجع ذلك إلى أن جميع القدرة الميكانيكية الخارجة من المحرك تذهب إلى المروحة، لأنها متصلة مباشرة بعمود المحرك.
الكفاءة الإجمالية للنظام
تعتمد الكفاءة الإجمالية لنظامك على مدى جودة عمل المحرك والمروحة معًا. حتى مع محرك ومروحة يتمتعان بكفاءة عالية بمفردهما، يمكن أن يكون نظامك غير فعال للغاية إذا لم يتوافق الجزءان جيدًا.
نظرًا لأن هذين الجزأين لهما رابط مشترك (العمود)، يتم التعبير عن الكفاءة الإجمالية للنظام على النحو التالي:
كفاءة النظام (غ/واط) = كفاءة المروحة (غ/واط) * كفاءة المحرك
حيث تُقاس كفاءة النظام بالغرامات لكل واط من القدرة الكهربائية. سيؤدي تغيير المحرك أو المروحة أو حتى التبديل إلى وحدة تحكم إلكترونية بالسرعة (ESC) أخرى إلى تغيير كفاءة النظام.
علاوة على ذلك، لن تكون قيمة الكفاءة صالحة إلا لمدخل أمر وحمل ميكانيكي محددين. عمليًا، يعني هذا أنك ستحتاج إلى اختبار محركك عبر مجموعة من مدخلات الأوامر ومع مراوح مختلفة (لتغيير الحمل الميكانيكي) للحصول على توصيف كامل للكفاءة.
كيفية اختبار المحركات والمراوح باستخدام منصة الدفع
باختصار، للحصول على كفاءة المحرك والمروحة، تحتاج إلى تسجيل الجهد والتيار وعزم الدوران والدفع وسرعة المحرك في الوقت نفسه. من خلال الجمع بين هذه القراءات، يمكنك استخراج القدرة الكهربائية والميكانيكية، والتي ستمنحك بدورها قيم الكفاءة.
أسهل وأكثر الطرق فعالية لإجراء هذه الاختبارات هي باستخدام منصة الدفع، وهي قطعة من المعدات مصممة خصيصًا لتحديد خصائص المحركات والمراوح.
استخدمنا منصة دفع سيريز 1585 (5 كغ/ 2 نيوتن متر) لجمع البيانات الموضحة أدناه، ولكننا نقدم أيضًا منصات دفع تقيس ما يصل إلى 500 كغ.
للمزيد من القراءة: لماذا ينبغي لك اختبار محركات ومراوح طائرتك بدون طيار
إجراء الاختبارات الساكنة
سنتناول في هذا المقال الاختبارات الساكنة فقط (لن نتحدث عن الاختبارات الديناميكية التي تتضمن التسارع الزاوي وتقدير عزم التوقف وما إلى ذلك...).
قبل بدء اختباراتك، نوصي بما يلي:
- تركيب مروحتك في تكوين الدفع الخلفي، لتقليل تأثيرات الأرض باستخدام لوحة تثبيت المحرك
- ترك مسافة معقولة بين المروحة والأجسام الأخرى، مرة أخرى، لتجنب تأثيرات الأرض
- وضع جميع تدابير السلامة لحماية الأشخاص الموجودين في الغرفة
- تكوين منصة الدفع الخاصة بك لقطع النظام تلقائيًا إذا تجاوز أي معيار حدوده الآمنة
يتكون الاختبار البسيط والفعال من زيادة الخانق بخطوات صغيرة، وتسجيل عينة بعد كل خطوة. قبل أخذ العينة في كل خطوة، اسمح للنظام بالاستقرار لبضع ثوانٍ.
في الفيديو الموجود في بداية المقال، نوضح كيف قمنا بتغيير الخانق يدويًا من 0 إلى 100% على 10 خطوات. كان من الممكن أيضًا إجراء هذا الإجراء باستخدام ميزة الاختبار التلقائي لبرنامج RCbenchmark، والتي يتم تناولها في درس تعليمي آخر.
للمزيد من القراءة: كيفية موازنة المحرك التيار المباشر بدون فرش
كيفية استخدام نتائج الكفاءة
يمكنك تحليل بيانات الإخراج الخاصة بك باستخدام أي برنامج رسم بياني. أدناه مثال على رسم بياني قمنا بإنشائه باستخدام البيانات من ملف CSV المرتبط أعلاه.
هنا قمنا بمقارنة دفع المروحة والكفاءة الميكانيكية، لنرى عند أي نقاط يعمل نظام الدفع لدينا بأعلى كفاءة.
يمكنك بعد ذلك مقارنة هذه البيانات ببيانات من اختبارات أخرى باستخدام نفس البروتوكول ولكن بمراوح مختلفة للعثور على المروحة الأكثر كفاءة مع محركك.
لمزيد من الأمثلة على أنواع التحليلات التي يمكنك إجراؤها باستخدام هذه البيانات، اطّلع على مقالاتنا حول اختبار المحركات والمراوح.
الخلاصة
- سيريز 1585 - تقيس ما يصل إلى 5 كغ من الدفع / 2 نيوتن متر من عزم الدوران
- فلايت ستاند 15 - تقيس ما يصل إلى 15 كغ من الدفع / 8 نيوتن متر من عزم الدوران
- فلايت ستاند 50 - تقيس ما يصل إلى 50 كغ من الدفع / 30 نيوتن متر من عزم الدوران
- فلايت ستاند 150 - تقيس ما يصل إلى 150 كغ من الدفع / 150 نيوتن متر من عزم الدوران
- فلايت ستاند 500 - تقيس ما يصل إلى 500 كغ من الدفع / 1500 نيوتن متر من عزم الدوران
أعجبك هذا الدرس التعليمي أو لديك أسئلة؟ أخبرنا أدناه.