Bu makale Baiyun Tang ve Augustin Angaud tarafından hazırlanmıştır.
İHA testleri için bir itki laboratuvarı kurmak; güvenlik, güvenilirlik ve bileşen uyumluluğunu sağlamak için dikkatli planlama gerektirir.
Bu soru-cevap bölümünde Tyto Robotics mühendisleri, güç kaynaklarını seçmek, bileşenleri doğru boyutlandırmak ve güvenli, esnek, yüksek performanslı bir test ortamı oluşturmak için pratik ipuçlarını paylaşıyor.
İçindekiler:
- Güç gereksinimlerinizi nasıl belirlersiniz
- ESC'nizi motorunuza göre nasıl boyutlandırırsınız
- Dikkate alınması gereken değişkenler: Akım, voltaj, C oranı
- Eş eksenli ve dağıtılmış elektrikli itki sistemleri için güç gereksinimleri
- Ne zaman batarya paketi, ne zaman güç kaynağı kullanmalısınız
- Bataryalar ve güç kaynakları için güvenlik hususları
- Güç sistemlerini kurmak ve işletmek için son ipuçları
S1: Güç gereksinimlerinizi nasıl belirlersiniz
C: Genellikle sistemin güç gereksinimlerini ESC belirler. Örneğin, 28S ve 300 A değerlerine sahip bir APD UHV, 28 adet LiPo hücresine kadar (nominal 103,6 V) ve 300 A sürekli akıma kadar destek verir. Bu değerleri çarptığınızda 35 kW'lık bir güç kaynağı gereksinimi elde edersiniz.
Ancak, aynı motoru farklı ESC'lerle eşleştiriyorsanız bu zorlayıcı olabilir. Her birini tek tek kontrol etmek yerine, gücü itki üzerinden tahmin etmek daha iyi bir yaklaşımdır. Örneğin, itki sisteminin 120 kgf itki üretmesi bekleniyorsa ve yaklaşık 3 gf/W verimlilik varsayılırsa, en az 36 kW sürekli güce ihtiyacınız olacaktır. Güvenlik payı bırakmak için 40 kW'lık bir sistem tercih edebilirsiniz.
S2: ESC'nizi motorunuza göre nasıl boyutlandırırsınız
C: Bu, motordan geçen akıma ve ürettiği torka bağlıdır. Örneğin, 120 V'da çalışan 30 kW'lık bir motor için ESC'nin aynı voltajı desteklemesi ve daha fazla akım sağlaması gerekir. 120 V, 320 A'lik bir ESC uygun olacaktır.
Gerekli sürekli güç belirlendikten sonra, güvenlik için biraz pay bırakarak uygun voltaja ve yeterli akım değerine sahip bir ESC seçmek yeterlidir.
S3: Variables to consider: Current, voltage, C-rating
C: Sürekli akım ve tepe akımı: Motorlar ve ESC'ler sabit hızlarda bile beklenmedik şekilde ani akım çekebilir, bu nedenle bir güvenlik payı bırakın.
Besleme voltajı ve motorun Kv değeri: Motor, pervaneyi çok hızlı (ESC'nin zarar görme riski) veya çok yavaş (hedef itkiye ulaşamama) olmayacak şekilde doğru hızda döndürmelidir. Bu, hücre sayısını ayarlamak kolay olmadığı için bataryalar kullanıldığında özellikle önemlidir.
Bataryanın C oranı: Deşarj oranı gerekli akım için çok düşükse performans düşecektir.
Ayrıca her bileşenin maksimum yükünü de göz önünde bulundurun. Örneğin, tork verilen devir sayısı için çok yüksekse motor aşırı yüklenebilir ve güç kaynağını istikrarsızlaştıran veya zarar veren yüksek akım sıçramalarına neden olabilir.
S4: Power requirements for coaxial and distributed electric propulsion systems
C: Eş eksenli sistemlerde voltaj aynı kalırken akım, tek motorlu bir kuruluma kıyasla iki katına çıkar. Güç kaynakları genellikle ortak bir güç kaynağını paylaştığı için tüm güç aktarma sistemlerindeki toplam gücü hesaplamanız gerekir.
Dikkat edilmesi gereken iki husus:
- Batarya kapasitesi ve C oranı, daha yüksek birleşik deşarj akımını desteklemelidir. ESC'nin DC giriş tarafına kondansatör grupları ekleyin. Bir motordan gelen rejeneratif frenleme akımı diğerlerine zarar verebilir.
- Eş eksenli pervaneler arasındaki aerodinamik etkileşimler güç ihtiyacını etkiler. Eşit boyutlu pervaneler için gereken güç 2 katı değil, 1,7 katına yakındır. Arka pervane aynı devirde daha az tork ve itki üretir, bu da toplam tork ve güç gereksinimlerini azaltır.
S5: When to use a battery pack vs. a power supply
C: Her iki seçenek de geçerlidir. Yüksek güçlü testler için batarya kullanıyoruz. Daha dayanıklıdırlar ve rejeneratif enerjiyi emebilirler. Aksine, daha küçük düzenekler için güç kaynaklarını kullanıyoruz. Esnektirler ve birkaç voltajdan 100 V'a kadar ayarlanabilirler, böylece çok çeşitli ESC'leri kapsarlar.
Güç kaynakları duvara takılmalıdır ve voltaj düşüşleri ile akım sıçramalarına karşı daha az toleranslıdır. Diyotlar kullanarak AC'yi DC'ye dönüştürürler ve kondansatörlerle stabilize ederler; ancak kondansatörler tepe yüklerde aşırı ısınabilir.
Bataryalar yavaş şarj edilse de kimyasal depolama sayesinde akım sıçramalarını daha iyi yönetirler. Modülerdir, taşınabilir ve voltaj ile akımı ihtiyaca göre değiştirmek için seri veya paralel olarak yapılandırılabilirler.
S6: Safety considerations for batteries and power supplies
C: İki temel husus:
- Rejeneratif frenleme sırasında ters akım: Eğer ESC'nin DC tarafında kondansatörler yoksa, çoğu güç kaynağı geri dönen akımı yönetemez. Tampon olarak bir diyot veya kondansatör kullanın.
- Aşırı ısınma: Büyük batarya grupları genellikle termal kapatmaya sahip bir BMS içerir. Daha küçük sistemlerde bu bulunmayabilir, bu nedenle harici sıcaklık probları veya termokupl kullanın. Bunlar Flight Stand yazılımı kullanılarak otomatik kesme için yapılandırılabilir. (Tyto'nun Flight Stand'leri bu problarla birlikte gelir.)
Ayrıca önemli:
- Güç kaynağını kapatan bir güvenlik anahtarı her zaman elinizin altında olsun. Onu operatöre yakın ve itki sisteminden uzakta yerleştirin. Laboratuvarda operatör ile test alanını tamamen ayırmak en iyisidir.
- Enerjili bileşenlerle çalışırken yüksek voltajlı eldivenler takın.
- Her güç kaynağı için doğru tip yangın söndürücüyü hazır bulundurun: bataryalar ve güç kaynakları.
S7: Last tips for installing and operating a power systems
C: Ürün kılavuzlarınızı dikkatlice okuyun. Teknik özellikler, kurulum talimatları ve güvenlik sınırları sorunlardan kaçınmanıza ve laboratuvarınızı güvenli ve verimli tutmanıza yardımcı olmak için oradadır.
Daha Fazlasını Öğrenin:
Makale: ESC Nasıl Çalışır
Makale: Drone'lar İçin LiPo Batarya Rehberi
Makale: BLDC Motor Torku Nasıl Ölçülür