Jakie napięcie nadmiarowe zniesie silnik?

[Printer]

Takie pytanie. Mam silnik przewidziany do max pakietów 4s. Redox 2000/1250 Latam na 3s, ale chciałem mu podpiąć pakiet 6s i odp regulator. Po prostu podwoić pakiet. 

Oczywiście na max nie polatam za długo, ale przecież nie muszę na pełnym gazie prawda? 

Czy jeśli ograniczę sobie manetkę gazu, to da radę latać i nie spalić silnika? Jak myślicie? 

[japim]

Napięcie samo w sobie nie ma znaczenia - tzn do granicy przebicia izolacji.

Możesz dać i 6s ale śmigło musisz dać odpowiednio mniejsze- ot co. 

 

W napędach elektrycznych dobiera się komplet:

Silnik (rozmiar, kv, maksymalna moc - czyli pośrednio prąd jaki nie spali uzwojenia), smiglo (skok i średnica), pakiet (Napięcie, pojemność i wydajność - czyli max prądu który może oddać) no i ESC (max dopuszczalny prąd i napięcie).

 

Z tego wszystkiego to tylko ESC ma konkretne ograniczenie na napięcie - bo jego elementy elektroniczne są ograniczeniem. Silnik jest tylko elementem wykonawczym i jemu wszystko jedno co podłączysz. Zakręci się odpowiednio szybko.

 

Tylko teraz zależnie jak duże śmigło założone jest na wale to skutkować to będzie większym lub mniejszym prądem w uzwojeniach. Jak będzie za duże to uzwojenie się przegrzeje i spali. 

 

Zwiększając napiecie z 3s na 4s i zostawiając obecne śmigło zwiekszasz znacząco obciążenie - bo obroty wzrosną o ok 30% (napięcie x  kv) a obciążenie silnika od tego samego śmigła rośnie z 3 potęga obrotów. Czyli na dzień dobry śmigło na max obrotach wymaga prawie 3 razy więcej mocy.

[Bodzioch]

Silniki są projektowane tak aby dostarczały odpowiednią moc i obroty. Ten silnik ma takie parametry:

Dane techniczne:

• Moc : 600 W
• Waga :110 g
• Średnica rotora : 37 mm
• Ciąg statyczny : 2000 g
• Średnica wału : 4,0 mm
• Obr/V : 1150 kV
• Napiecie pracy / (zalecane) : 7,4 - 14,8 V / (3 LiPo)
• Pobór prądu bez obciążenia : 2,1 A
• Max pobór mocy : 32,7 A
• Zalecany reguator : 40 A
• Sprawność : >82%
• Zalecane śmigła : 11x5,5 - 10x3(4) - 10x6(3)

Zalecają pakiet 3S więc pakiet 6S to 100% wiecej napięcia a co za tym idzie lawinowy wzrost prądu ponieważ obciążenie ma charakter indukcyjny.

Max. prąd to 32A więc dla sprawdzenia jak się upierasz możesz  założyć małe śmigło i sprawdzić jaki jest pobór prądu.

Moc silnika to 600W ( pewnie i tak zawyzona) więc napięcie * prąd = Moc ,nie powinno przekraczać tego parametru.

Ja osobiście nie przekraczam parametrów zasilania silników elektrycznych dlatego aby silnik nie był jednorazowego użytku.

 

[latacz]

Jest jeszcze sprawa zwykłej wytrzymałości mechanicznej...  sporo większe obroty to większe drgania, większe obciążenie łożysk, zdecydowanie wyższe prądy  impulsowe przy rozruchu i większe obciążenia mechaniczne np na magnesach.

Silniki redox jakoś nie słyną z wysokiej jakości -wiec potencjalnie silnik może się rozlecieć -mogą odkleić się magnesy, paść łożyska...  mogą być drgania które uszkodzą mocowanie silnika w modelu.

 

   Dobre silniki zazwyczaj spoko znoszą podwojenie napięcia -jednak rzadko kiedy to ma sens -bo konieczne zmniejszenie rozmiarów  śmigła powoduje, że ciąg prawie nie rośnie za to pobierana moc i straty już tak. Rośnie natomiast prędkość strumienia zaśmigłowego i potencjalnie prędkość modelu co w niektórych przypadkach jest ważne. Duże zwiększanie napięcia stosuje się przy zestawieniu silnika z przekładnią i wtedy zysk osiągów jest spory.

[Printer]

Dzięki wszystkim za odpowiedzi. Wyczerpujące omówienie.

Trochę mnie uspokoiliście. Ale z drugiej strony muszę pilnować, by nie dawać max obrotów. 

Spróbuję sprawdzić woltomierzem jaki zakres gazu odpowiada tym 14-15v czyli wg producenta max pakiet 4s. 

To i tak będzie przeciążenie, bo mam śmigło 10x6.

Na pełnym napięciu 6s i tym śmigle, to by raczej się silnik spalił. 

Robię tak, bo po prostu łatwiej mi z różnych przyczyn dołączyć drugi pakiet 3s niż dawać 4s.

 

PS. Dał bym plusiki, ale nie wiem jak to zrobić na smartfonie... 

[latacz]

dając wyższe napięcie zasilania zmień śmigło na mniejsze. nawet na zmniejszonym gazie silnik będzie brał impulsowo wysoki prąd -silnikowi to raczej  nie zaszkodzi choć może się grzać -regulatorowi i pakietowi może nie wyjść na zdrowie.  podobnie sprawność też wyjdzie taka sobie.     lepiej daj mniejsze śmigło i nie będziesz musiał ograniczać  gazu. 

 

to tak jak w samochodzie zamiast  jechać na właściwym biegu  będziesz dawał mniej gazu ?

[Printer]

Chciałem na maxa, znaczy w granicach możliwości, wysilić silnik.

Regiel będzie 60A więc powinien wyrobić. 

 

[robertus]

Zmierz prąd pobierany przez układ i pilnuj aby nie przekroczył max podanych przez producenta. Np endpointem na kanale gazu.

[Printer]

Ok. Dzięki. 

Mam stary analogowy nadajnik.

Ale zrobię fizyczną blokadę, bo bez tego spali, albo się rozleci... 

Robię prowizorkę bo na wakacjach jestem. 

Dam znać co wyszło. 

[latacz]

ograniczanie gazu jest złym pomysłem, po prostu mniejsze śmigło -o tyle mniejsze żeby prąd na max gazu był w granicach dopuszczalnego.

 

to tak jak z samochodem na piątce pod górę nie daje rady ? silnik się dusi i grzeje -to dać mniej gazu... - nie trzeba zmienić bieg na niższy.

                                       podobnie w modelu -gdy wyższe napięcie i obroty idą w górę -daje się śmigło mniej obciążające napęd a nie ograniczenia gazu.  ograniczenie gazu zmniejsza niewiele pobierany max  prąd  -zmniejsza średni prąd.  mimo gazu na pół drąga płyną impulsy o dużej ilości amperów i spora część tego gubi się na oporności uzwojeń i opornościach elementów -zamieniając się w ciepło...  i są chwile gdy prąd praktycznie nie płynie -więc średnia wychodzi w normie.  jak wsadzić jedną rękę do wrzątku a drugą w lód -to średnia temperatura jest całkiem znośna....

 

elektryczny silnik modelarski idący na ograniczonym gazie ma gorszą sprawność niż ten sam silnik idący na 100% z dobrze dobranym śmigłem.  gorsza sprawność -to większe grzanie się silnika.  czyli ograniczając prąd max gazu (np EPA)  musisz ograniczyć poniżej prądów dopuszczalnych a nie na dopuszczalne.

[Printer]

Czyli zamiast wydusić z silnika ile się da pogarszam sprawę... 

Przydał by się mniejszy skok śmigła. 

No nic, na szybko nic już nie wymyślę. Może sam regulator trochę pomoże z uwagi na mniejszy opór (zmiana z 40A na 60A)

A na spokojnie pomyślę o innym silniku albo pozostanę przy pakiecie 3s i dam większe śmigło o mniejszym skoku. Będzie lepsze do startu. 

 

PS. Właśnie trochę nie rozumiem fizyki regulacji obrotów. 

[robertus]

Ja tam nie wiem. Zmieniłem kiedys wentylator edf I silnik zaczął brać za dużo prądu na 100% gazu. Gdyby nie endpoint to bym go spalił. A tak jeszcze polatał kilka lat.

[Printer]

Właśnie liczę na jakąś praktyczną korzyść. Czasem rezultaty eksperymentow są zaskakujące. 

Np. Do innego małego silnika 3f dałem śmigło zamiast zalecane 8' to 10' i hula aż miło. 

 

[latacz]

gdybyś zamiast endpoint dał lepiej dopasowany wentylator -w sensie mniejsza średnica, lub skok lub mniej łopatek i zostawił silnik na 100% miałbyś lepsze osiągi i sprawność a silnika też byś nie spalił...  lepiej dobrze dobrać zespół śmigło (wentylator/edf) -silnik -regulator -pakiet niż dobrać źle i sztucznie ograniczać osiągi.

 

fizyka obrotów w dużym uproszczeniu -dobierając śmigło dobierasz obciążenie silnika.            mniejsze śmigło -mniejsze obciążenie silnik wchodzi na obroty i  ma zazwyczaj lepszą sprawność -lepiej ciagnie.

 Za duże śmigło jak na możliwości silnika i napięcie zasilania -stawia większy opór i silnik nie daje rady -nie może się wkręcić na obroty -bierze za duży prąd i się grzeje.

 ograniczają gaz -zmniejszasz obroty silnika -i śmigła -wiec śmigło mniej potrzebuje dla tych zmniejszonych obrotów i niby prąd też jest mniejszy. ŚREDNI prąd.

 

Rzeczywistość -zmniejszenie obrotów to krótkie szybkie włączanie i wyłączanie silnika...

silnik chce mieć duże obroty bo dostaje pełne napięcie -a śmigło kreci się wolno (bo przed ułamkiem sekundy silnik był wyłączony) . wiec silnik bierze nawet  większy prąd niż normalnie na pełnym gazie i króciutkim szarpnięciem się rozpędza. ułamek sekundy później zasilanie jest gaszone i silnik kreci się tylko rozpędem minimalnie zwalniając. i znowu szarpnięcie zasilania pełna mocą -i przerwa -to się nazywa regulacja PWM.  to duże uproszczenie -bo mimo podawania napięcia impulsowo prad nie jest max i zero tylko ten przebieg się wypłaszcza -układ ma oporność indukcyjność ....

 

przykładowe liczby.

przypadek

1. masz napęd biorący 50A przy 8V 0co daje 400W mocy pobieranej. powiedzmy że te 50A to max dopuszczalne dla silnika i jednocześnie sprawność wtedy wynosi 80% -więc  masz 320W mocy napędowej i 80W w straty (w ciepło.)

 

przypadek

2. podnosisz napięcie na 12V  i wtedy z tym samym śmigłem  silnik bierze 100A co jest za dużo...  a sprawność przeciążonego napędu spada na... 40%.  silnik pobiera 1200W   (czyli 12v x 100A) dając z tego 40% czyli 480W mocy napędowej na wale  i 720W tracąc na ciepło... i się zaraz spali.

 

przypadek

3. Redukujesz mocno gaz -żeby silnik brał te dopuszczalne 50A  -i wtedy silnik idzie "pół na pół"  -chwile szarpie 100A następną chwilę  0A. ale sprawność w czasie pracy nadal pozostaje te 40%...   masz przez połowę czasu 480W na wale i 720Wstrat -i przez połowę ani strat ani napędu -czyli średnia    moc idąca na śmigło to  połowa z tych 480 i średnie straty to tez połowa...  czyli masz 240W napędu na wale  360W strat a napęd pobiera 600W.  0czyli silnik nadal bardziej się grzeje niż w przypadku 1  mimo, że ciągnie słabiej... po prostu napęd jest "zaduszony"

 

przypadek

4. zmieniasz śmigło na mniejsze tak żeby na pełnym gazie napęd brał 50A mimo, ze ma 12V. -wtedy sprawność wraca w okolice pierwotnych 80% (a nawet jest lepsza)   -napęd pobiera też 600W ale na wale śmigła masz użyteczne 480W a w straty idzie 120W.

niestety tu często tracisz na efektywności śmigła -jednak i tak to mniejsze straty niż przypadek 3.  No i przy mądrym doborze śmigła zyskujesz to  na czym Ci zależy -albo ciąg startowy -albo szybkość.  to kompromis.

 

proszę nie "czepiać się" liczb -to tylko skrót myślowy -lekko przejaskrawiona ilustracja co się dzieje z napędem gdy damy za duże śmigło lub za   wysokie napięcie w stosunku do możliwości silnika i próbujemy to ratować za pomocą zmniejszenia gazu  np. endpoint.

to tylko przybliżenie fizyki zmniejszania obrotów...   nie uwzględniam tutaj, że indukcyjność uzwojeń wypłaszcza przebiegi prądowe i jeszcze kilka uproszczeń, także liczby zazwyczaj nie są tak drastycznie różne jak w przykładzie - zależy to np od wykresu sprawności w funkcji prądu ... ale ma być w miarę prosto.

 

 

 

 

2 minuty temu, Printer napisał:

Do innego małego silnika 3f dałem śmigło zamiast zalecane 8' to 10' i hula aż miło. 

pewnie większe śmigło mieści się jeszcze w zakresie dopuszczalnych dla tego silnika. może tez być, że śmigło innego producenta mniej obciąża silnik.  zalecenia to tylko ogólne przybliżenie -i nie zawsze są precyzyjne, tak jak dane techniczna silników często są zawyżane, a czasem po prostu niedokładne bo nikt silnika dokładnie nie testował. ... A producent pisze co mu się wydaje -oszczędzając dziesiątki godzin pomiarów.

[Printer]

Myślę, że rozumiem o co Ci chodzi. Po prostu jest lepsze przetwarzanie energii gdy latamy na 100 gazu. 

Jednak, w przypadku 3 przez Ciebie podanym wydaje mi się, że impuls nie osiągnie przykładowego 100A i zaraz 0A, Tzn impuls nie da nawet przez milisekundę takiego natężenia jak przy 100% gazu ponieważ śmigło (poprzez impulsy) będzie obracać się wolniej i stworzy mniejsze obciążenie. Może nie tak optymalne obciążenie jak śmigło o mniejszej średnicy, ale jednak mniejsze. 

Straty nie będą bardzo znaczące (na to liczę, ??) 

[robertus]

@latacz niewątpliwie masz rację i zgadam się z Tobą, czasem jednak nie da się zrobić best practice i zostaje workaround.

 

[latacz]

10 godzin temu, Printer napisał:

Jednak, w przypadku 3 przez Ciebie podanym wydaje mi się, że impuls nie osiągnie przykładowego 100A i zaraz 0A, Tzn impuls nie da nawet przez milisekundę takiego natężenia jak przy 100% gazu ponieważ śmigło (poprzez impulsy) będzie obracać się wolniej i stworzy mniejsze obciążenie.

impuls osiągnie więcej niż przy 100% gazu właśnie dlatego, że śmigło obraca się wolniej. śmigło daje na większych obrotach  duże obciążenie hamuje silnik -gdy silnik "chce się kręcić szybciej" a śmigło mu nie pozwala -to bierze duży prąd. przy częściowym otwarciu gazu w chwilach gdy podawany jest impuls silnik che wejść na max obroty a śmigło ze sporą bezwładnością  kręci się wolno i oprócz oporu od aerodynamiki dochodzi bezwładność.

 

nie będzie to krańcowe 100 i 0  bo prąd się uśrednia a rzeczywisty przebieg nie jest prostokątny tylko się spłaszcza do sinusoidy.

 

masz samochód z komputerem pokazującym chwilowe zużycie paliwa ?   przy gwałtownym przyspieszaniu to zużycie idzie w kosmos -nawet 50 litrów. przy spokojnej jeździe 100km/h tylko 7 litrów, a spróbuj jechać wg systemu gaz na max i puść gaz i znowu na max i znowu puść.  wypadkowa  prędkość będzie mniejsza -a zużycie paliwa ? zamiast  np 5 litrów jak przy 50km/h wyjdzie kilkanaście litrów. tu masz inne zjawiska ale podobny efekt... 

  albo pchasz kolegę/dziecko jadące rowerem. pchasz równo cały czas -albo popychasz i idziesz obok. w drugim przypadku pewnie jedzie wolniej -ale czy popychasz słabiej -z mniejsza siłą niż gdybyś pchał równo cały czas ?

A wracając do silnika elektrycznego w modelu nie pisałem, że impulsy osiągną konkretnie 100A to tylko przykład /ilustracja zasady zjawiska. Prąd się wypłaszcza uśrednia -jednak impulsy są wyższe niż przy pracy w ustalonych warunkach. Lepiej właściwie dobrać śmigło niż ograniczać max gazem. bo tracisz jakieś 20% osiągów.

 

przykład bardziej w temacie załóżmy hipotetyczny silnik

stała kv 1000obr/V z opornością uzwojeń 1 ohm  i dajemy  zasilanie 10V. 

 

-silnik   bez śmigła przy tych 10V  kreci się 10 tys i bierze jakiś malutki prąd jałowy -pomińmy ten prąd dla uproszczenia.

 

-teraz zakładamy śmigło -które optymalnie  obciąża silnik -i silnik ten kreci 9 tys a na uzwojeniach indukuje się 9V -ten nadmiarowy 1V odkłada się na oporności powodując przepływ 1A.

dajemy duże śmigło które dusi silnik do 5 tys obr -teraz na uzwojeniach indukuje się tylko 5V    i pozostający nadmiar  daje 5V (napięcie zasilania minus napięcie indukowane)odkładające się na oporności uzwojeń -co czyni 5 A...

 

-zmniejszamy gaz -tak żeby było  pobierane 1A. czyli mocno zmniejszamy.... silnik kręci 3 tys  indukuje się 3V -brakujące 7V czyni impuls 7A   potem przerwa...   średnia 1A  obroty małe, a w chwili gdy podawane jest na uzwojenia zasilanie silnik nadal jest za słaby do kręcenia tym dużym śmigłem.   w rzeczywistości prąd nie narasta "pionowo" i zanim impuls dojdzie do 7A zasilanie już zostanie przerwane -ale zawsze to będzie więcej niż jest średni prąd pobierany z pakietu... a osiągi tego dużego śmigła są kiepskie bo silnik sobie z nim nie radzi...

 

 

z mojej praktyki -z pomiarów na hamowni  (budowałem silniki samodzielnie) mały silniczek o ekstremalnych osiągach -na pełnym gazie brał 24A. niestety najmniejszy regulator który sobie z nim radził musiał być 40 amperowy dobrej firmy. Podobnie pakiet musiał mieć dużą wydajność.

Pomiar prądu -przy ruszaniu około 50A -odczyt  max prądu z regulatora max zanotowany prąd 122 A !   a na pełnym gazie wattmeter stabilne 24A

 

[Printer]

Ok. Masz duże doświadczenie. 

Dobiorę lepiej śmigło.

Ale z tego co mówisz, wnioskuję, że nawet przy dobrym śmigle wydajniej jest latać na 100% gazu niż na 50%. Dobrze myślę? 

[latacz]

nie do końca. jak dasz za duże śmigło -to silnik nie daje rady  . jak zdejmiesz gaz -to nadal masz za duże śmigło.

 

jeśli śmigło ok dobrane to na częściowym gazie spadek sprawności albo jest minimalny albo   nie ma spadku.

[Printer]

Czyli kwestia rozpędzania większego śmigła do zwiększonych obrotów... 

Więc trochę przesadziłem z tym podwojeniem napięcia. Mam motoszybowca więc lepiej pozostawić napięcie i iść w większe śmigło i mniejszy skok. 

Co prawda wieżyczka jest, ale ten cal się wygospodaruje. 

A jak by było mało to inny silnik dam i wtedy 22V.