ECL – Расчеты
В продолжение развития темы ECL (__Electric Control Line) - Электрических кордовых моделей и в связи с тем, что ветка ECL – Введение носит чисто информативный характер, хочу предложить для обсуждения ветку ECL – Расчеты, где можно будет дискутировать на тему расчетов и подбора силовых элементов: батарей, моторов и регуляторов. Для начала предлагаю переводы выдержек с западных форумов с советами по подбору вышеупомянутых элементов. Надеюсь, что материал будет полезен для коллег моделистов.
=================================================
Эмпирические правила**?**
(автор DeanPappas)
Из опыта, пилотажка потребляет от 0,6 до 0,7 Ватт-Час энергии на унцию (28.3 гр.) веса готового к полету самолета. Разница между этими двумя цифрами в основном приходится на сопротивление планера, различия в длине корд, а также различия в силовой эффективности, которая имеет много общего с пропеллером и выбором оборотов.
Так или иначе, давайте использовать для примера модель “средней” массы 55 унций (1560 гр.) на 65 футовых кордах (19.8 м). Предполагая, 0.65 Ватт-Час на унцию я получаю 35.75 Ватт-Час. Теперь я собираюсь сделать предположение, что мы будет работать с 4S аккумулятором. Может быть и с 5S…
Так как номинальное напряжение батареи под нагрузкой для 4S пакет 14.4 вольта, мы разделим Ватт-Час на Вольты и получим потребляемые Ампер-Час. Я получаю 2.48 Ампер-Часов и я округляю до 2.5.
Если мы летаем на 55 унцевой модели с 4S батареей, нам необходимо 3.3 Ампер-Часа работы аккумулятора. (3300 милли Ампер-Час). Это удачно, так как есть батареи сделанные в этот размер: в противном случае нам пришлось бы искать следующий размер выше. Почему 3300? Вы не должны использовать более 75% от емкости батареи во время полета!!! Да, некоторые люди используют 80% только чтобы обойтись следующим, меньшим по размеру пакетом батареи, но это уменьшает срок службы аккумулятора в конечном счете и летая в жаркую погоду может привести к критическому нагреву батареи. Если вы используете гораздо меньше, чем 75% от емкости батареи, не существует других недостатков, чем тот что Вы несете лишний вес батареи и использование только 2/3 мощности ведет к очень хорошему жизненному циклу, так что вы скорее потеряете их не из-за возраста, а из-за того что Вы много летаете 😃
Итак, теперь у нас есть 55 унций с 3300 мА-ч аккумулятором и для использования 2.5 Ампер-Часов потенциала в области около 6 минут. Средний ток при этом будет 25 Ампер ( 2.5 Ампер-Час деленное на время работы одной десятой часа т.е. 6 минут).
В зависимости от используемой Вами силовой установки, пиковые токи будут, возможно, на 50% больше от среднего значения на подъемах модели и составят где-то около 37Amps или 38Amps. Минимальные токи могут быть меньше вполовину во время резких снижений.
Теперь мы выбираем КV двигателя, пропеллер и RPM, чтобы получить разумную комбинацию.
Формула такая:
Планируемые обороты об/мин. = 0.75 * KV * V (батареи).
Предположим, что у меня есть мотор 920KV. Подставив значения в формулу получаем 9900 об/мин. в качестве планируемых. Вы можете смело идти на 10% снижение, или возможно, на 10% повышение, этого целевого показателя в целях подбора шага винта и достижения желаемого прохождения времени круга.
Ваше фактическое рабочее напряжение (или эквивалент “газа”) будет, возможно, на 6% - 10% выше, чем 75% показатель который мы использовали, потому что сопротивление двигателя “расходует” что-то вроде 1 вольта.
Так, теперь мы имеем 9900 об/мин. в полете, и для разумного времени круга нам нежен эффективный шаг пропеллера примерно 5-1/2 дюйма. К сожалению, цифры нанесенные на пропеллере и эффективный шаг только соседи … не близнецы. Вы будете должны экспериментировать или полагаться на предшествующий опыт других.
Какой диаметр? Вплоть до момента, когда диаметр начнет убивает обороты, увеличение диаметра добавляет потребление электроэнергии на подъемах и уменьшает ее на снижениях.
Емкость против напряжения.
(автор _ Mike Palko)_
Напряжение и емкость определяют энергетический потенциал батареи и как долго она может производить эту мощность. Это позволит легко понять проработав несколько примеров.
Первый пример: будет использовать 15C 4S (14.8 volt) 4000mAh пакет. Я покажу, как рассчитать максимальную мощность которую эта батарея может выдавать и как вычислить примерное время полета на различных уровнях мощности.
4000mah / 1000 = 4ah
15C x 4ah = 60amps (maximum)
60amps x 14.8volts = 888watts (maximum) или 888 / 746 = 1.19 hp (maximum)
Чтобы вычислить время полета на этом уровне мощности необходимо знать следующее:
- емкость в Аh;
- % разряда;
- потребление тока (текущее показание тока) в полете.
Если у Вас есть эти три части информации включите их в следующую формулу.
((емкость в Аh) x % разряда) x (60)) / (сила тока) = полетное время
((4ah) x (0.8) x (60)) / (60amps) = 3.2 минуты полетного времени при максимальной мощности.
Вы можете увидеть, если вы знаете желаемое время полета вы можете определить максимальный ток для достижения этого времени. Вы можете найти любую переменную посредством замены. Я использую 80% в качестве переменной (% разряда), потому что это самый безопасно допустимый глубокий разряд Lipo, что-нибудь менее также безопасно, но Вы в этом случае просто оставляете “топливо в баке”. Нет абсолютно ничего плохого оставив топлива в баке, и если Вы хотите, Вы можете разделить время полета и получить два коротких полета.
Второй пример: в нем за наиболее типичный уровень потребляемого тока при нынешнем C/L пилотаже примем 32amps. Для прогнозирования мощности и времени полета просто замените значения переменных:
32amps x 14.8volts = 474watts или 474 / 746 = 0.64 hp
((4ah) x (0 .8) x (60)) / (32amps) = 6 минуты полетного времени.
Чтобы показать разницу между 15C 3S (11.1 volt) 4000mAh пакетом и 15C 4S (14.8 volt) 4000mAh пакетом я повторю расчеты.
60amps x 11.1volts = 666watts (maximum) or 666 / 746 = 0.89 hp
32amps x 11.1volts = 355watts or 355 / 746 = 0.48 hp
Время полета останется прежним, поскольку емкость не изменилась. Однако, Вы можете видеть, что максимальная выходная мощность снизилась на 25%. Вы можете поиграть с формулами и увидеть, что при увеличении напряжения можно уменьшить ток и при этом сохранять такую же выходную мощность. Делая это, вы можете настроить мощность системы так, чтобы она лучше соответствовать эффективности двигателя который вы используете. Некоторые двигатели более эффективны на 25amps, а другие могут быть более эффективными на 35amps.