Автор: Lauren Nagel
Нас часто запитують: «Навіщо вимірювати крутний момент під час випробування двигуна чи пропелера?» А потім: «Як його виміряти?»
Обидва питання важливі для розробників дронів. Вимірювання дає змогу визначити ККД двигуна, порівнявши вхід і вихід.
Зміст:
- Крутний момент і оберти
- Рівняння ККД двигуна
- Як вимірювати крутний момент
- Розрахунок механічної потужності безколекторного двигуна
Примітка: наш малий стендах тяги та більші Flight Stands вимірюють крутний момент.
Крутний момент і оберти
Для пропелера важливі частота обертання та крутний момент. Добуток кутової швидкості й моменту дає механічну потужність.
Двигун передає пропелеру через з’єднання лише оберти та крутний момент.
Рисунок 1. Двигун дрона з трилопатевим пропелером
Рівняння ККД двигуна
З іншого боку до двигуна надходить електроенергія від акумулятора або блока живлення. Двигун перетворює електричну потужність на механічну — оберти та момент.
Вимірявши момент, визначаємо механічну потужність і ділимо її на електричну для отримання ККД:
Збільшення моменту та обертів пов’язане з конструкторськими компромісами. Випробування різних пропелерів допомагає знайти найефективнішу комбінацію для потрібного польоту.
Читайте також: Аналіз потужності та ККД безколекторного двигуна
За незмінної ефективності пропелера більше відношення механічної потужності до електричної означає довший політ і більший вантаж.
Як вимірювати крутний момент двигуна
Є кілька методів. Наші стенди використовують жорстку систему без рухомих вимірювальних частин для мінімізації гістерезису й вібрації.
На стенді Flight Stand 15 двигун установлено на монтажній пластині. Позаду розташований модуль вимірювання сили (FMU) з моноблоковим тензодатчиком тяги й моменту. Калібрування тяги, моменту та взаємного впливу забезпечує високу точність. Нижче показано співвісну конфігурацію з безпечною відстанню між двигунами. Одночасно можна під’єднати до восьми Flight Stands для випробувань розподіленої тяги.
Читайте також: Як розрахувати крутний момент двигуна за формулами
Рисунок 2. Стенд тяги двигуна Flight Stand 15
Розрахунок механічної потужності безколекторного двигуна
Після вимірювання моменту потрібна частота обертання для рівняння механічної потужності.
Її визначає малий оптичний датчик обертів , який виявляє проходження світловідбивної стрічки. Електронний лічильник обчислює частоту. Також можливе електричне вимірювання за сигналом ESC: механічно простіше, але чутливіше до навантаження й розміру двигуна.
Помножте крутний момент на кутову швидкість, щоб отримати механічну потужність. Поділіть її на електричну потужність для визначення ККД.
Читайте також: Розрахунки та припущення для проєктування дрона
Висновок
Вимірювання моменту необхідне для окремого визначення ККД двигуна та ефективності пропелера. Ми пояснили метод і використання даних для ефективнішого дрона.
Для власних вимірювань ознайомтеся з нашим обладнанням:
- Series 1585 — крутний момент до 2 Н·м
- Flight Stand 15 — крутний момент до 8 Н·м
- Flight Stand 50 — крутний момент до 30 Н·м
- Flight Stand 150 — крутний момент до 150 Н·м
- Flight Stand 500 — крутний момент до 1500 Н·м