Ich habe versucht zu berechnen, wie viel Strom ein BLDC bei bekannter Propellergröße, Schub, Innenwiderstand, Kv-Wert, Versorgungsspannung (Vin) und Leerlaufstrom ziehen wird. Meine Propellerparameter sind wie folgt;
Diameter=34; %Propeller diameter(In)
Pitch=11; %Propeller pitch(In)
Pitch_m=Pitch*0.0254; %Propeller pitch(M)
Radius_m=0.0254*(Diameter/2); %radius in meters
Area=pi*(Radius_m^2); %Disc Area
Die Informationen, die ich über die Motoren habe, sind der Leerlaufstrom, der innere Wicklungswiderstand und die Kv-Bewertung.
%Motor Characteristics (Defined)
Io=1.30; %No load current(I)
Rm=0.21; %Internal Resistance(R)
Kv=100; %Revolutions per Volt
Ich berechne die Flüssigkeitsgeschwindigkeit mit einigen grundlegenden Schubgleichungen, die ich aus einem Forum geholt habe.
%Thrust equations
rho=1.225;
Pconst=1.15;
Thrust=130.9; %Reference thrust from experimental results
V=sqrt(Thrust/0.5/rho/Area); %speed of fluid moved by propeller
P_aero=Thrust*V; %aerodynamic power
Pmec=P_aero*Pconst; %mechanical power
RPM=V/(Pitch_m/60); %revolutions per second
Schließlich berechne ich den Motorstrom wie folgt (nicht alles unten wird verwendet)
%Motor Equations
Ke=1/Kv;
Kt=Ke; %Torque constant equals back emf constant
Vin=40; %Input Voltage(V)
a=-Rm/Pmec
b=(Vin+(Rm*Io))/Pmec
c=-1*((Vin*Io)/Pmec)
p= [a b c];
Iin= roots(p);
Vloss=Iin*Rm;
Um a, b, c und p zu erklären, bin ich dazu gekommen, indem ich das Folgende erweitert und die Wurzeln gefunden habe.
Pmec = (Vin - Rm * Iin) * (Iin - Io)
Wenn ich dies in MATLAB ausführe, erhalte ich folgende Werte:
Mechanical power: 2874.5 Watts
Aeronautiical power: 25003 Watts
Vin: 41V
Iin: 174A
Ich bekomme 174A für Iin, was ein kolossaler Stromwert ist. Auf der Website des Herstellers beträgt die Stromaufnahme für diesen Motor, wenn er 13392 Gramm Schub erzeugt, 52 Ampere bei 2092 Watt Leistung bei einer 40-Volt-Versorgung.
Motor ist ein Tmotor U12KV100. Die Gleichungen sind aus dem unten verlinkten Forum
https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?587549-Motorformeln
Bearbeiten: Es gab einen Größenordnungsfehler im Skript. Ich habe den Fehler inzwischen behoben, aber der Stromverbrauch ist immer noch unrealistisch und weit von den experimentellen Daten des Herstellers entfernt.
edit2: einige Verwirrung bei Vin geklärt. Ich habe berechnet, wie viel Spannung erforderlich ist, obwohl ich die Versorgungsspannung 40 kannte.
Ich denke, Sie müssen zur Physik zurückkehren, anstatt Matlab wie eine magische Blackbox zu behandeln, die die Antworten ausspuckt.
Für eine gegebene Versorgung (z. B. 40 V) können Sie ausrechnen, wie sich der Strom als Drehzahl ändert ((über die Geschwindigkeitskonstante, um die Gegen-EMK zu geben, und den Widerstand, um den Strom zu geben) und somit sowohl die elektrische Leistung als auch die mechanische Leistung (= elektrisch Leistung minus Verlust in diesem Widerstand).
Ihr spezifischer Fehler besteht darin, Iin als Vin / R zu berechnen. Dies ist der Strom bei Drehzahl = 0 oder der Stillstandsstrom. Der Motor nimmt dies sofort beim Starten an, wenn die volle Spannung angelegt wird. Wenn sich der Propeller jedoch dreht, erzeugt der Motor eine Gegen-EMK (1 V pro 100 U / min), wodurch die Spannung am Wicklungswiderstand und damit die Stromaufnahme verringert wird.
Ihre Aufgabe ist es, den Punkt zu finden, an dem die Drehzahl hoch genug ist, dass gerade genug Strom vorhanden ist, um genügend Leistung zu liefern, um die Luft zu drücken, mechanische Verluste (Propellereffizienz) zu überwinden und Abwärme im Wicklungswiderstand zu erzeugen.
Jetzt müssen Sie auch von der mechanischen Seite aus arbeiten, um herauszufinden, wie die erforderliche mechanische Leistung, der Schub und die Luftgeschwindigkeit mit der Propellerdrehzahl, dem gegebenen Durchmesser (daher überstrichene Fläche) und der Steigung (daher die Nennfluggeschwindigkeit bei einer bestimmten Drehzahl) variieren.
Das geht am einfachsten, wenn man alles in SI umrechnet, also RPM in Bogenmaß/Sekunde etc.
Fluggeschwindigkeit * Dichte * überstrichene Fläche gibt Ihnen die Massendurchflussrate (Masse / Sekunde),
0,5 * Massenstrom * Fluggeschwindigkeit ^ 2 gibt Ihnen Leistung (über die übliche Formel für kinetische Energie) - das ist Leistung (Pout), die der Luft verliehen wird.
Dann gibt es einen Fudge-Faktor für die Propellereffizienz (Pconst = 1,15) = Pmech ist Pconst * Pout)
Wenn Sie diese beiden Kurven zusammenfügen, sollten Sie eine Geschwindigkeit finden, bei der beide Ausdrücke die gleiche mechanische Leistung ergeben. Das ist die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors.
Jetzt kennen Sie die Strömung bei dieser Geschwindigkeit aus der ersten Kurve.
Berechnen Sie auch den Schub bei dieser Geschwindigkeit aus Pout/Fluggeschwindigkeit. Hoffentlich stimmt es mit der Annahme überein, die Sie ursprünglich von 130 N gemacht haben.
Ich schreibe es nicht im Detail, weil ich denke, dass Sie besser lernen, wenn Sie über die beteiligte Physik nachdenken müssen.
winzig
Ozymandien
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Tony Stewart EE75
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